使用门和应用程序的SR触发器设计

在本教程中，我们将讨论数字电子学中的一个基本电路称为SR触发器。我们将看到一个使用NOR和NAND门的SR触发器的基本电路，它的工作，真值表，时钟SR触发器和一个简单的实时应用程序。

介绍

我们直到现在的电路即，多路复用器,解复用器,编码器,解码器,奇偶生成器和检查器等等被称为组合逻辑电路。在这些类型的电路中，输出只依赖于输入的当前状态，而不依赖于输入或输出的过去状态。

除了一个小的传播延迟外，当输入发生变化时，组合逻辑电路的输出立即发生变化。

还有另一类电路，其输出不仅依赖于当前的输入，还依赖于过去的输入/输出。这些类型的电路被称为顺序逻辑电路。我们如何获得“过去的输入/输出”数据?我们必须有某种“内存”来存储数据以供以后使用。能够存储数据并充当“存储”单元的设备或电路被称为锁存器或触发器。

注意:术语“锁存器”和“触发器”将被用作同义词，尽管它们在技术上略有不同。简单地说，触发器是一个时钟控制锁存器，即只有当有一个时钟信号时(高电平或低电平，取决于设计)，输出才会改变。

什么是触发器？

触发器是一种基本的存储单元，可以存储1位数字信息。它是一个双稳态电路，也就是说，它有两个稳定状态:高或低。由于触发器是一个双稳态元件，它的输出保持在两种稳定状态中的任何一种，直到外部事件(称为触发器)被应用。

由于它在输入被应用后很长时间保持输出(除非做了一些改变)，一个触发器可以被认为是内存设备，它可以存储一个二进制位。

可以使用两个串联的逆变器设计一个简单的触发器，其具有从第二逆变器输出到第一变频器的输入的反馈。以下电路显示使用逆变器的触发器。

让问₁为输入，Q_3.是输出。最初，假设反馈是断开的，Q₁通过将其连接到地，由0（逻辑0，低，位0）进行。问：_3.也将是0.现在，如果连接的反馈和输入Q₁与地面断开，Q_3.仍然是0。

类似地，如果我们对输出Q 1(逻辑1，高，位1)重复相同的过程，而不是接地_3.呆在1。

这是一个简单的具有两个稳定状态的触发器，它保持在一个特定的状态，因此是一个内存，直到有一个外部事件(比如输入的变化，在这种情况下)。

SR触发器概述

以上基于逆变器的触发器只是为了理解工作，但它没有任何实际用途，因为没有提供应用任何输入。这就是NOR和NAND门发挥作用的地方。上述基于逆变器的触发器可以使用NOR门实现如下所示。

忽略现在的“r”和''值，让我们以更传统的形式重绘上述电路并重命名q₂如Q和Q_3.作为问。

由此，触发器有两个输入:R和S和两个输出:Q和问从表示，它是清楚的，输出彼此互补。让我们尝试分析输入的不同可能性及其相应的输出。

这里要注意的一点是，对于NOR门，逻辑' 1 '是一个控制输入，如果它的任何一个输入是Logic ' 1 ' (HIGH)，那么输出就是Logic ' 0 ' (LOW)，不管其他输入是什么。考虑到这一点，让我们来分析上面的电路。

情形1:R = 0和S = 0

在第一种情况下，两个窗口的输入都是逻辑'0'。由于它们都没有主导输入，它们对输出没有影响。因此，输出保留其先前的状态即，输出没有变化。这种情况称为保持条件或没有变化条件。

案例2：r = 0和s = 1

In this case, the ‘S’ input is 1, which means the output of the NOR Gate B will become 0. As a result, both the inputs of NOR Gate A become 0 and hence the output of the NOR Gate A and thus the value of Q is 1 (HIGH). As ‘1’ at input S makes the output to switch to one of its stable states and sets it to ‘1’, the S input is known as SET input.

案例3：r = 1和s = 0

在这种情况下，'R'输入是1，这意味着NOR门A的输出将变为0即，Q为0（低）。结果，NOR门B的输入都变为0，因此NOR门B的输出是1（高）。作为输入R的“1”使输出切换到其稳定状态之一并将其重置为“0”，R输入称为复位输入。

情形4:R = 1, S = 1

禁止此输入条件，因为它强制输出，也不会使栅极变为0，这是违反互补输出的。即使应用该输入条件，如果下一个输入变为r = 0且s = 0（保持条件），则它在NOR门之间导致“竞争条件”，这导致输出处于不稳定或不可预测的状态。

因此，不使用输入条件R = 1和S = 1。

因此，根据上述情况和不同的输入组合，SR触发器的真值表如下表所示。

SR触发器的逻辑符号如下所示:

使用NAND门的SR触发器(技术上，RS触发器)

一个SR触发器也可以通过两个与非门的交叉耦合来设计，但是保持和禁止状态是相反的。它是一个有源低输入SR触发器，因此我们称之为RS触发器。使用NAND门的SR触发器电路如下图所示

关于NAND门的一个重要点是其主导输入为0即，如果其任何输入是逻辑'0'，则输出是逻辑'1'，无论其他输入如何。只有在所有输入都是1的情况下，输出为0。考虑到这一点，让我们看看基于NAND的工作RS触发器。

案例1:R= 1年代= 1

两者何时年代和R输入为HIGH，输出保持以前的状态，也就是说，它保存以前的数据。

案例2:R= 1年代= 0

什么时候R输入为HIGH年代输入很低，触发器将处于设定状态。作为R为HIGH，与非门B的输出即:问就低。这导致与非门A的输入都变得低，因此，与非门A的输出即Q变得高。

案例3：R= 0和年代= 1

什么时候R输入低年代输入很高，触发器将处于复位状态。作为年代很高，NAND门A的输出即，Q变低。这导致NAND门B的输入都变低，因此，NAND门A的输出，问变高。

案例3：R= 0和年代= 0

两者何时R和年代输入为LOW时，触发器将处于未定义状态。因为低投入年代和R，违反了触发器的规则，即输出应该相互补充。因此，触发器处于未定义状态(或禁止状态)。

下面的真值表总结了上述解释工作的SR触发器设计与NAND门的帮助。

的RS使用NAND门的触发器可以转换为具有与常规SR翻转翻转的真实表，通过反转输入。而不是使用逆变器，我们可以使用具有公共输入的NAND门，如下图所示。

简单的SR触发器的问题是，它们对控制信号电平敏感(虽然没有在图中显示)，这使它们成为一个透明的设备。为了避免这种情况，引入了门控或时钟SR触发器(每当术语SR触发器使用，它通常指时钟SR触发器)。时钟信号使设备边缘敏感(因此没有透明度)。

时钟SR翻转 - 拖鞋

两种类型的时钟SR触发器是可能的:基于NAND和基于NOR。使用与非门的时钟SR触发器电路如下所示

该电路是在基于NAND的SR触发器上加上两个与非门组成的。由于额外的与非门将输入反相，因此输入是高活跃的。时钟脉冲作为两个与非门的输入。

因此，时钟脉冲的过渡是影响器件正常工作的关键因素。假设它是一个正边触发装置，这个触发器的真值表如下所示。

同样可以通过使用NOR门实现。使用NOR门的时钟SR触发器的电路如下所示。

图中给出了RS触发器的结构(因为R与输出Q相关)，SET和RESET的功能保持不变，即当S高时Q设为1，当R高时Q设为0。

应用程序

SR触发器是一种非常简单的电路，但由于其S和R均为高(S = R = 1)的非法状态，在实际电路中应用并不广泛，但由于其提供了简单的开关功能(在Set和Reset之间)，所以被用于开关电路中。

一个这样的应用是开关反反弹电路。SR触发器用于消除数字电路中开关的机械跳变。

机械弹跳

机械开关在压制或释放时，通常需要一些时间并在沉淀之前振动几次。该开关的这种非理想行为称为开关反弹或机械反弹。这种机械反射将倾向于在低电压和高电压之间波动，这可以通过数字电路解释。

这可能会导致脉冲信号的变化，这些不需要的脉冲将导致数字系统工作不正常。

例如，在信号的该反弹周期中，输出电压中的波动非常高，因此寄存器计数若干输入而不是单个输入。为了消除数字电路的这种行为，我们使用SRIP触发器在这种情况下使用Switch Debouncing电路。

SR触发器如何消除机械弹跳?

基于目前的状态输出,如果设置或重置按钮抑郁然后输出的方式将会改变数量超过一个信号输入例如,电路可能会收到一些不必要的脉冲信号,从而因为机械跳跃动作的机器,没有改变在输出Q。

当按下按钮时，触点会影响触发器的输入，此时的状态会发生变化，其他机械开关的弹跳不会对电路/机器产生进一步的影响。如果有任何额外的输入从开关，将没有变化和SR触发器将复位后一段时间。

因此，只有在SR触发器执行状态变化后，即只有在接收到单个时钟脉冲信号后，同样的开关才会使用。

开关反弹跳电路的电路如下所示。

开关的输入端连接到地(逻辑0)。有两个上拉电阻连接到每个输入端。当开关在触点之间时，它们确保触发器输入S和R始终为1。
可以用NOR SR触发器构建另一个电路。

交换机的输入连接到逻辑1。有两个拉下电阻连接到每个输入。当开关在触点a和b之间时，它们确保触发器输入S和R总是0。

消除机械开关弹跳的常用ic有MAX6816 -单输入、MAX6817 -双输入、MAX6818 -八进制输入开关弹跳ic。这些集成电路包含了SR触发器的必要配置。

结论

一个完整的初学者教程的基本记忆电路被称为SR闩锁或SR触发器。你学习了什么是SR触发器，它的工作，它的实现使用NOR和NAND门，时钟SR触发器，以及SR触发器的一个重要应用。