基本R-S触发器是直接复位(Reset)置位(Set)触发器的简称,由于它既是一种最简单的触发器,又是构成各种其他功能触发器的基本部件,故称为基本RS触发器。基本R-S触发器可由两个与非门或者两个或非门交叉耦合构成。
1.与非门构成的基本R-S触发器
用与非门构成的基本R-S触发器的逻辑电路和逻辑符号分别如图1(a)和(b)所示。图中,为两个互补输出端;R和为S输入端,R称为置0端或者复位端,S称为置1端或置位端;逻辑符号输入端的小圆圈表示低电平或负脉冲有效,即仅当低电平或负脉冲作用于输入端时,触发器状态才能发生变化。
图1
(1)工作原理
根据与非门的逻辑特性,可分析出图1(a)所示电路的工作原理如下:
① R=1,S=1,触发器保持原来状态不变;
② R=1,S=0,触发器置为1状态;
③ R=0,S=1,触发器置为0状态;
④ 不允许出现R=0,S=0。
(2)逻辑功能描述
由工作原理可以归纳出钟控R-S触发器在时钟脉冲作用下(当时钟脉冲CP=1时)的功能表、激励表和次态方程。
①功能表
表1功能表
R S | Qn+1 | 功能说明 |
0 0 0 1 1 0 1 1 |
Q 1 0 d |
不变 置1 置0 不定 |
②激励表
表2 激励表
Q Qn+1 | R S |
0 0 0 1 1 0 1 1 |
d 0 0 1 1 0 0 d |
③次态方程
触发器的次态方程为:
约束方程为:R·S=0
注意!!该触发器的功能描述形式与用或非门构成的基本R-S触发器完全相同,但该触发器仅当时钟脉冲CP=1时,才能实现上述逻辑功能。在钟控触发器中,时钟信号CP是一种固有的时间基准,通常不作为输入信号列入表中。对触发器功能进行描述时,均只考虑有时钟脉冲作用(CP=1)时的情况。
2.时钟控制D触发器
时钟控制D触发器只有一个输入端,逻辑电路和逻辑符号如图2(a)、(b)所示。该触发器是对钟控R-S触发器的控制电路稍加修改后形成的。修改后的控制电路除了实现对触发器工作的定时控制外,另一个作用是在时钟脉冲作用期间(CP=1时),将输入信号D转换成一对互补信号送至基本R-S触发器的两个输入端,使基本R-S触发器的两个输入信号只可能为01或者10两种取值,从而消除了触发器状态不确定的现象。
图2
利用R、S不允许同时为0的约束,化简后可得到该触发器的次态方程:
因为R、S不允许同时为0,所以输入必须满足约束方程:
R+S=1
触发器的功能表、激励表和次态方程分别从不同角度对触发器的功能进行了描述,它们在时序电路分析和设计中各有用途。
2.或非门构成的基本R-S触发器
用或非门构成的基本R-S触发器的逻辑电路和逻辑符号分别如图3(a)和(b)所示。该电路的输入是正脉冲或高电平有效。
图3
(1)工作原理
根据或非门的逻辑特性,可分析出图1(a)所示电路的工作原理如下:
①R=0,S=0,触发器保持原来状态不变;
②R=0,S=1, 触发器置为1状态;
③R=1,S=0, 触发器置为0状态;
④不允许出现R=1,S=1。
(2)逻辑功能描述
①功能表
或非门构成的R-S触发器的逻辑功能如表3.13所示,表中“d”表示触发器次态不确定。
表3 功能表
R S | Qn+1 | 功能说明 |
0 0 0 1 1 0 1 1 |
Q 1 0 d |
不变 置1 置0 不定 |
②激励表
或非门构成的基本R-S触发器的激励表如表4所示。
表4 激励表
Q Qn+1 | R S |
0 0 0 1 1 0 1 1 |
d 0 0 1 1 0 0 d |
③次态方程
触发器的次态方程:
因为R、S不允许同时为0,所以输入必须满足约束方程:
R·S=0
基本R-S触发器最大的优点是结构简单。它不仅可作为记忆元件独立使用,而且由于它具有直接复位、置位功能,因而被作为各种性能更完善的触发器的基本组成部分。但由于基本R-S触发器的输入R、S之间存在约束条件,且无法对其状态转换时刻进行统一定时控制,所以它的使用范围受到一定限制。