觸發(fā)器是一個基本的存儲單元,可以存儲 1 位數(shù)字信息。它是一個雙穩(wěn)態(tài)電子電路,即它有兩個穩(wěn)定狀態(tài):高電平或低電平。由于觸發(fā)器是雙穩(wěn)態(tài)元件,它的輸出保持在任一穩(wěn)定狀態(tài),直到應(yīng)用外部事件(稱為觸發(fā)器)。
一旦使用使用如下所示的或非門來實現(xiàn)上述基于反相器的觸發(fā)器,我們稱之為SR觸發(fā)器。
時鐘SR觸發(fā)器電路
兩種類型的時鐘 SR 觸發(fā)器是可能的:基于 NAND 和基于 NOR。使用與非門的時鐘SR觸發(fā)器電路如下所示:
該電路是通過在基于 NAND 的 SR 觸發(fā)器中添加兩個 NAND 門而形成的。當(dāng)額外的 NAND 門反轉(zhuǎn)輸入時,輸入為高電平有效。一個時鐘脈沖作為兩個額外的與非門的輸入。
因此,時鐘脈沖的轉(zhuǎn)換是該設(shè)備運行的關(guān)鍵因素。假設(shè)它是一個上升沿觸發(fā)設(shè)備,這個觸發(fā)器的真值表如下所示。
Clock | R | S | Q | State |
↓ or 0 or 1 | X | X | Last State | No Change (Hold) |
↑ | 0 | 0 | Last State | No Change (Hold) |
↑ | 0 | 1 | 1 | Set |
↑ | 1 | 0 | 0 | Reset |
↑ | 1 | 1 | Not Applied (?) | Forbidden |
使用或非門也可以達到同樣的效果。使用或非門的時鐘 SR 觸發(fā)器電路如下所示。
上圖顯示了 RS 觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)(因為 R 與輸出 Q 關(guān)聯(lián)),SET 和 RESET 的功能保持不變,即當(dāng) S 為高時,Q 設(shè)置為 1,當(dāng) R 為高時,Q 為重置為 0。
機械彈跳應(yīng)用
SR 觸發(fā)器是非常簡單的電路,但由于其非法狀態(tài),即 S 和 R 都為高電平(S = R = 1),因此在實際電路中沒有廣泛使用。但它們用于開關(guān)電路,因為它們提供簡單的開關(guān)功能(在設(shè)置和復(fù)位之間)。
一個這樣的應(yīng)用是開關(guān)去抖動電路。SR 觸發(fā)器用于消除數(shù)字電路中開關(guān)的機械彈跳。
在機械彈跳應(yīng)用中,機械開關(guān)在按下或松開時,通常需要一些時間并在穩(wěn)定下來之前振動數(shù)次。(關(guān)注公眾號 電路一點通)開關(guān)的這種非理想行為稱為開關(guān)彈跳或機械彈跳。這種機械反彈往往會在低電壓和高電壓之間波動,這可以通過數(shù)字電路來解釋。
這會導(dǎo)致脈沖信號發(fā)生變化,而這些不需要的脈沖序列將導(dǎo)致數(shù)字系統(tǒng)無法正常工作。
例如,在信號的這個彈跳期間,輸出電壓的波動非常大,因此寄存器計數(shù)多個輸入而不是單個輸入。為了消除數(shù)字電路的這種行為,我們使用開關(guān)去抖動電路,在這種情況下,使用 SR 觸發(fā)器。
SR觸發(fā)器如何消除機械彈跳?
根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)輸出,如果按下設(shè)置或重置按鈕,則輸出將以一種計數(shù)多個信號輸入的方式發(fā)生變化,即,電路可能會接收到一些不需要的脈沖信號,因此由于機械彈跳動作機器,Q 處的輸出沒有變化。
按下按鈕時,觸點會影響觸發(fā)器的輸入,并且當(dāng)前狀態(tài)會發(fā)生變化,并且不會因任何其他機械開關(guān)彈起而對電路/機器產(chǎn)生進一步影響。如果開關(guān)有任何額外的輸入,則不會有任何變化,并且 SR 觸發(fā)器會在一小段時間后復(fù)位。
因此,只有在 SR 觸發(fā)器執(zhí)行狀態(tài)更改后,即只有在接收到單個時鐘脈沖信號后,才會使用同一個開關(guān)。
開關(guān)去抖動電路的電路如下所示。
開關(guān)的輸入接地(邏輯 0)。有兩個上拉電阻連接到每個輸入。當(dāng)開關(guān)在觸點之間時,它們確保觸發(fā)器輸入 S 和 R 始終為 1。
另一種電路可以用NOR SR觸發(fā)器構(gòu)建。
開關(guān)的輸入連接到邏輯 1。每個輸入連接有兩個下拉電阻。它們確保觸發(fā)器輸入 S 和 R 在開關(guān)位于觸點 a 和 b 之間時始終為 0。
用于消除機械開關(guān)彈跳的常用 IC 有 MAX6816 – 單輸入、MAX6817 – 雙輸入、MAX6818 – 八路輸入開關(guān)去抖器 IC。這些 IC 包含 SR 觸發(fā)器的必要配置。
結(jié)論
關(guān)于稱為 SR 鎖存器或 SR 觸發(fā)器的基本存儲器電路的完整初學(xué)者教程。您了解了什么是 SR 觸發(fā)器、它的工作原理、它使用 NOR 和 NAND 門的實現(xiàn)、帶時鐘的 Sr 觸發(fā)器以及 SR 觸發(fā)器的重要應(yīng)用。
審核編輯:湯梓紅
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原文標(biāo)題:時鐘SR觸發(fā)器及機械彈跳電路設(shè)計
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