同步RS觸發(fā)器

　　具有時鐘脈沖控制的觸發(fā)器稱為同步觸發(fā)器，又稱為鐘控觸發(fā)器，時鐘觸發(fā)器。這種觸發(fā)器只有在時鐘脈沖到來時，輸出端才根據(jù)這時的輸入信號改變狀態(tài)。

1.同步RS觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)

　　圖1是同步RS觸發(fā)器的邏輯圖和邏輯符號。它是在基本RS觸發(fā)器(G1和G2)的基礎(chǔ)上，增加了由兩個與非門（G3和G4）組成的輸入門，和一個鐘控端CP構(gòu)成。該電路有兩個輸出端和Q，還有五個輸入端。但應(yīng)注意這五個輸入端的作用和輸入信號的極性。

①     輸入端和

和端在CP=0時，可直接使觸發(fā)器置0或置1，下標(biāo)D表示直接的意思，而符號“-”表示用負向脈沖觸發(fā)。

是直接置“0”端，是直接置1端，一般可在觸發(fā)器工作之前，采用或進行直接置0或置1。不用時將和端接高電平或懸空。

圖1  同步RS觸發(fā)器的邏輯和邏輯符號

②     信號輸入端R和S

　　信號輸入端R為置0端，S為置1端，因輸入信號要通過與非門G3和G4后，才作用到基本觸發(fā)器的輸入端，所以輸入觸發(fā)器脈沖信號應(yīng)是正向脈沖。{{分頁}}

③     鐘控端CP

　　鐘控端CP用于輸入進鐘脈沖，控制輸入門的開通和關(guān)閉，使輸出按一定的節(jié)拍隨輸入信號變化。

2.同步RS觸發(fā)器工作原理

①CP=0

　　當(dāng)CP=0時，G3、G4門被封被，輸出均為1。此時，不論輸入信號R、S如何變化，觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。

②CP=1

　　當(dāng)CP=1時，G3、G4門解除封鎖，觸發(fā)器的次態(tài)Q_n+1取決于輸入信號R、S及電路的現(xiàn)態(tài)Q_n。

⑴R=S=0

　　如果輸入端R=S=0，則G3和G4的輸出仍等于1，故觸發(fā)的狀態(tài)保持不變。

⑵R=1，S=0

　　如果輸入端R=1，S=0，由于G3門的輸入均為1，則G3輸出是0，G1的輸入有0，所以不論G1原來的狀態(tài)如何，其輸出一定為1。對于G4來說，由于S=0，G4=1，G2門的輸入均為1（=1、G4=1、），所以G2的輸出Q=0。

　　當(dāng)Q=0后，又保證了=1，假如將CP再變?yōu)?，則G3=G4=1，基本觸發(fā)器G1、G2將保持0狀態(tài)。

⑶R=0，S=1

　　如果輸入端R=0，S=1，則情況同上相反，由于G4的輸入均為1，則G4=0，迫使G2的輸出Q=1。由于Q=1，G3的輸出也是1，又迫使G1輸出=0，此時觸發(fā)器處于1狀態(tài)。即使CP再返回到0，由于G1和G2的互鎖使用，該狀態(tài)也會維持下去。

⑷R=S=1

　　如果輸入端R=S=1，G3和G4輸出均為0，于是G1和G2的輸出都為1，但是當(dāng)CP返回到0時，G3、G4的輸出也都返回到1，這是G1、G2的輸入均為1，因此它們的輸出都向0轉(zhuǎn)化，出現(xiàn)競爭狀態(tài)。如果G2先翻為0，則G1被鎖定在1，結(jié)果觸發(fā)器變?yōu)?態(tài)。如果G1先翻為0，則G2被鎖定在1，觸發(fā)器處于1態(tài)，最后的結(jié)果難以預(yù)料，輸出不頂。{{分頁}}

　　綜合以上分析，可寫出四與非門鐘控RS觸發(fā)器的真值表，如表1所列。

表1 同步RS觸發(fā)器特性表

　　表1中Q_n表示觸發(fā)器n個時鐘作用后的現(xiàn)狀態(tài)（簡稱現(xiàn)態(tài)），Q_n+1表示觸發(fā)器在第n+1個時鐘脈沖作用后的狀態(tài)（簡稱次態(tài)）。

　　如果把表1所示的邏輯功能用邏輯表達式表示出來，就可得到同步RS觸發(fā)器的特性方程：

                     │Q_n+1=S+

                     │SR=0 (約束條件)

　　為了防止出現(xiàn)R=S=1使觸發(fā)器輸出狀態(tài)不定，因此規(guī)定了約束條件RS=0。

3.與或非門構(gòu)成的同步RS觸發(fā)器

　　同步RS觸發(fā)器也可以由與或非門組成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。它的工作原理與圖1所示的同步RS觸發(fā)器基本相同。

　　圖2電路用了兩個與門和兩個或非門構(gòu)成的。

圖2  與或非門構(gòu)成的同步RS觸發(fā)器