触发器是一个概念,外文名Bistable
多谐振荡器,指的是
数字电路领域术语。在实际的数字系统中往往包含大量的存储单元,而且经常要求他们在同一时刻同步动作,为达到这个目的,在每个存储单元电路上引入一个时钟脉冲(CLK)作为控制信号,只有当CLK到来时电路才被“触发”而动作,并根据输入信号改变输出状态。把这种在时钟信号触发时才能动作的存储单元电路称为触发器,以区别没有时钟信号控制的
锁存器。
触发器与锁存器的关系
触发器的电路图由逻辑门组合而成,其结构均由R-S锁存器派生而来(广义的触发器包括锁存器)。触发器可以处理输入、输出信号和时钟频率之间的相互影响。
在R-S锁存器的前面加一个由两个
与门和一个非门构成的附加电路,则构成D触发器。当时钟脉冲CP为1时,读入输入端D的数据并传至输出端;当CP为0时,根据与门“只要有一个输入端为0则输出为0”的特性,输入端D的数据被与门屏蔽了,无法到达输出端,不管输入D怎样变化,Q端输出值都保持不变,只有等到下一个CP高电平到来时,才会把当前的D值送出。这样就实现了延迟输出即暂时保存的功能。从电路的动作可以看出,时钟输入端起到控制的作用,CP为1时,能触发后面的
锁存器把D的值暂时锁存起来,这也正是触发器名词中“触发”的含义,这正是触发器与锁存器的联系与区别:触发器利用了锁存器的保存原理,但是加上了触发功能,可以控制保存的时间。
双稳态多谐振荡器
学名“双稳态多谐振荡器(Bistable Multivibrator)”。触发器(Flip Flop)是一种可以存储电路状态的电子元件。最简单的是由两个
或非门,两个输入端和两个输出端组成的RS触发器(见图2)。复杂一些的有带时钟(CLK)段和D(
数据)端,在CLK端为高电平时跟随D端状态,而在CLK端变为低电平的瞬间锁存信号的D触发器。更常用的是两个简单D触发器级联而成的在时钟下跳沿锁存信号的边缘D触发器,广泛应用于
计数器、运算器、存储器等电子部件
。
电路结构
逻辑功能,是指触发器的次态和现态及输入信号之间在
稳态下的逻辑关系。这种逻辑关系可以用特性表、特性
方程或状态转换图给出。
根据逻辑功能的不同特点,把触发器分为RS、JK、T、D等几种类型。
逻辑功能
电路结构,是指电路中门电路的种类及组合方式。
基本RS触发器、同步RS触发器、主从触发器、边缘触发器等是指电路结构的不同形式。由于电路结构形式的不同,带来了各不相同的动作特点。
同一种逻辑功能的触发器可以用不同的电路结构实现。反过来说,用同一种电路结构形式可以作成不同逻辑功能的触发器。
类型种类
按逻辑功能不同分为:RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器。
按触发方式不同分为:电平触发器、边沿触发器和脉冲触发器。
按电路结构不同分为:基本RS触发器和钟控触发器。
按存储数据原理不同分为:静态触发器和动态触发器。
按构成触发器的基本器件不同分为:双极型触发器和MOS型触发器。
照明配件
用于高强度气体放电灯(H.I.D)的启动,型号繁多。由于高强度气体放电灯启动时需要一个高电压来使气体
电离进入
带电粒子态,因而需要一个
高压发生器做为启动器,这就是触发器。早期的机械型触发器已经淘汰。现在绝大多数触发器都是使用
可控硅或高压
触发二极管的
电子触发器,常用的型号有:OSRAM 的 CD-7
飞利浦的 SI51 SN58 爱伦的ALK400等
双稳态形
基本电路如图1的上半部。它由两个反相器直接
耦合而成。反相器1由
晶体管T1和
电阻Rc1R11及R12组成,反相器2由晶体管T2和电阻Rc2、R21及R22组成。反相器1的输出端Q即是反相器2的输入端,同样,反相器2的输出端也是反相器1的输入端,两级反相器是互相反馈的。这个电路具有两种稳定状态: 一种
稳态是T1管导通、T2管截止,Q端为低
电势、悩为高电位;另一种稳态是T1管截止、T2管导通,Q端为高电位、悩端为低电位。加上电压Ec和-Eb后电路即进入一种稳定状态。若不加触发信号,电路则永远处于这个稳定状态。
欲使电路从一种稳态转换到另一种稳态,必须外加触发信号。图1的下半部分是两个引导触发信号给各个反相器的电路。它们分别由
导数电路R1C1、R2C2和隔离
二极管D1、D2组成。
当外加负触发脉冲作用于引导电路的“S”端时,通过微分电路R1C1使D1导通,b1点呈低
电势。此时不论触发器原处何种状态T1管截止,Q点变为高电位,T2管导通,悩点变为低电位。这种
稳态称为触发器的“置位”状态,“S”端称为“置位”端。反之,外加负触发脉冲作用于“R”端时,则使悩端为高电位,Q端为低电位。这种稳态为触发器的“复位”状态,“R”端称为“复位”端。具有置位、复位功能的触发器称为R-S触发器。
双稳态触发器可用来构成各种
计数器、分频器和
寄存器等。
射极耦合
又称
施密特触发器,其原理电路如图2。它也由两级反相器直接耦合而成。第一级反相器的输出端c1是第二级反相器的输入端。第一级反相器的输入端接输入触发电压ui,第二级反相器的输出端提供输出电压u0。两级反相器通过公共的发射极
电阻Re耦合在一起,因而称射极耦合触发器。这种触发器也有两种稳定状态,一种
稳态是T1管导通、T2管 截止,输出u0为高电位;另一种稳态是T1管截止,T2管导通,u0为低
电势。触发器的稳定状态决定于输入u电位的高低,因此这种触发器具有电位触发特性。当输入ui为低电位时,T1管截止,c1点电位升高,使T2管导通,输出u0也是低电位。当ui为高电位时,T1管导通,c1点电位下降,使T2管截止,u也是高电位。射极
耦合触发器可用于
波形的整形和鉴幅。
单稳态触发器
单稳态触发器也由两个反相器构成(图3a)。与图1 的双稳态触发器相比,由
晶体管T2组成的反相器2完全相同,但由晶体管T1组成的反相器1中,用
电容器C代替
电阻R11,且R12接向Ec。另外,在T1管的b1点接有由D1、R1及C1组成的引导电路,ui即外加触发信号。触发器的状态电压由c1及c2点输出。
图3b的波形表明单稳态触发器的工作过程。在外加负触发脉冲u到来以前(0~t1期间),触发器处于稳定状态。由于b1点通过R12接向电压Ec,T1导通,T2截止。c1点的电压uc1为低
电势,c2点电压u为高电位,电容器C被充电。在t=t1瞬间,u到来,通过
导数电路R1C1使D1导通,b1呈低电位,T1由导通变为截止,uc1上升为高电位;T2导通,uc2 下降为低电位。这时,电容器C通过T2放电形成暂时稳定状态(t1~t2期间),称为暂
稳态。随着
电容器C的放电,b1点电位上升,当t=t2时,b1点的电位又使T1管导通,uc1下降为低电位,T2管又截止,uc2电位上升。在t2~t3期间,uc2因受Rc2C充电的影响而上升缓慢,形成恢复期。t3以后进入原来的稳定状态。单稳态触发器可用于脉冲整形和脉冲延时。
各种触发器均可由分立元件构成,也可由
集成电路来实现。但随着集成电路技术的发展,集成触发器品种逐渐增加,性能优良,应用日益广泛。基本触发电路有R-S触发器,T触发器,D触发器,J-K触发器等。
参考资料
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