使用门和应用程序的SR Flip flop设计

在本教程中,我们将讨论数字电子学中的一种基本电路,即SR触发器。欧宝娱乐可靠吗欧宝官网app苹果下载我们将看到使用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。

介绍

到目前为止我们看到的电路,也就是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都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。

当输入发生变化时,组合逻辑电路的输出立即发生变化,除了一个小的传播延迟。

还有另一类电路,其输出不仅依赖于当前的输入,而且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。如何获取“过去的输入/输出”数据?我们必须有某种“存储器”来存储数据以备以后使用。能够存储数据并充当“存储器”单元的设备或电路被称为锁存器或触发器。

注意:术语“门闩”和“触发器”将被用作同义词,尽管在技术上它们略有不同。简单地说,一个触发器是一个时钟控制的锁存器,也就是说,只有当有时钟信号(高电平或低电平,取决于设计)时,输出才会改变。

什么是Flip-Flop?

触发器是一种基本的存储单元,可以存储1位的数字信息。它是一个双稳态电子电路,即它有两种稳定状态:高或低。由于触发器是双稳态元件,它的输出保持在任一稳态状态,直到外部事件(称为触发器)被应用。

由于它在应用输入后很长时间保留输出(除非做了什么事来改变它),一个触发器可以被认为是存储设备,它可以存储一个二进制位。

一个简单的触发器可以使用两个逆变器串联,从第二个逆变器的输出反馈到第一个逆变器的输入。下面的电路显示了使用逆变器的触发器。

SR-Flip-Flop-3

让问1为输入和Q3.是输出。最初,假设反馈是断开的,Q1通过将其连接到地面使其为0(逻辑0,LOW,位0)。的问3.也是0。现在,如果反馈连接起来,输入Q1与地面断开,Q3.仍然是0。

SR-Flip-Flop-4

类似地,如果我们对1(逻辑1,HIGH, bit 1)重复相同的过程,而不是接地,输出Q3.呆在1。

SR-Flip-Flop-5

这是一个具有两种稳定状态的简单触发器,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(比如在这种情况下输入的变化)。

SR Flip Flop概述

以上的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,因为没有规定应用任何输入。这就是NOR和NAND门出现的地方。上述基于逆变器的触发器可以使用NOR门实现,如下所示。

SR-Flip-Flop-6

现在忽略' R '和' S '值,让我们以更传统的形式重新绘制上述电路,并将其重命名为Q2作为Q和Q3.作为

SR-Flip-Flop-1

由此,触发器有两个输入:R和S和两个输出:Q和从表中可以清楚地看出,这些输出是互补的。让我们试着分析不同可能性的输入和相应的输出。

这里需要注意的重要一点是,对于NOR门,逻辑' 1 '是一个主导输入,如果它的任何一个输入是逻辑' 1 ' (HIGH),那么输出是逻辑' 0 ' (LOW),不管其他输入。考虑到这一点,让我们分析上述电路。

情形1:R = 0, S = 0

在第一种情况下,两个NOR门的输入都是逻辑“0”。由于它们都不是主导输入的因素,所以它们对输出没有影响。因此,输出保持了它们以前的状态,也就是说,输出没有变化。此条件称为保持条件或无更改条件。

情形2:R = 0, S = 1

在这种情况下,' S '输入是1,这意味着NOR门B的输出将变成0。结果,NOR门a的输入都变成0,因此NOR门a的输出,因此Q的值是1 (HIGH)。当输入S的' 1 '使输出切换到它的一种稳定状态并将其设置为' 1 '时,S输入被称为SET输入。

情形3:R = 1, S = 0

在这种情况下,' R '输入是1,这意味着NOR门A的输出将变成0,即Q是0 (LOW)。结果,NOR门B的输入都变成0,因此NOR门B的输出是1 (HIGH)。当输入R的' 1 '使输出切换到它的一种稳定状态并将其重置为' 0 '时,R输入被称为RESET输入。

情形4:R = 1, S = 1

这个输入条件是禁止的,因为它强制两个NOR门的输出变为0,这是互补输出的违背。即使应用了这个输入条件,如果下一个输入变成R = 0和S = 0(保持条件),那么它就会在NOR门之间造成一个“竞争条件”,导致输出不稳定或不可预测的状态。

因此,没有使用输入条件R = 1和S = 1。

因此,根据上述情况和不同的输入组合,SR Flip-Flop的真值表如下表所示。

R 年代 状态
0 0 最后的状态 没有变化
0 1 1
1 0 0 重置
1 1 不适用(?) 被禁止的

SR触发器的逻辑符号如下所示:

SR-Flip-Flop-8

使用NAND门的SR触发器(技术上,RS触发器)

SR触发器也可以通过两个与非门的交叉耦合设计,但保持和禁止状态是相反的。它是一个有源低输入SR触发器,因此我们叫它RS触发器。使用与非门的SR触发器电路如下图所示

SR-Flip-Flop-2

与非门的重要一点是,它的主要输入是0,欧宝官网app苹果下载也就是说,如果它的任何一个输入是逻辑' 0 ',输出是逻辑' 1 ',不管其他的输入。只有当所有输入为1时,输出才为0。记住这一点,让我们看看基于NAND的工作原理RS触发器。

案例1:R= 1,年代= 1

当两个年代R输入为HIGH,输出保持以前的状态,即保存以前的数据。

案例2:R= 1,年代= 0

R输入高年代输入为LOW时,触发器将处于SET状态。作为R为高时,与非门B即就低。这导致与非门A的输入变为低,因此,与非门A的输出即Q变为高。

案例3:R= 0和年代= 1

R输入低年代输入为HIGH时,触发器将处于RESET状态。作为年代为高时,与非门A即Q的输出变为低。这使得与非门B的输入电平变低,因此与非门A的输出电平也变低,就高。

案例3:R= 0和年代= 0

当两个R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R,违反了触发器的规则,即输出应该互相补充。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在与非门的帮助下设计的SR Flip Flop的工作原理。

R 年代 状态
1 1 最后的状态 没有变化
1 0 1
0 1 0 重置
0 0 不适用(?) 被禁止的

RS使用与非门的触发器可以转换为与常规SR触发器相同的真值表,通过反转输入。不使用逆变器,我们可以使用与非门与公共输入如下图所示。

SR-Flip-Flop-7

简单的SR触发器的问题是,他们是水平敏感的控制信号(虽然没有显示在图中),这使得他们是一个透明的设备。为了避免这种情况,引入了门控或时钟SR触发器(每当使用术语SR触发器时,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触发器

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触发器的电路如下所示

使用与非门的时钟SR触发器

该电路是在基于与非门的SR触发器上增加两个与非门组成的。当额外的与非门使输入倒转时,输入是高有源的。一个时钟脉冲作为输入给两个额外的与非门。

因此,时钟脉冲的过渡是一个关键因素的功能,如果这个装置。假设它是一个正边缘触发设备,真值表为这个触发器如下所示。

时钟 R 年代 状态
↓或0或1 X X 最后的状态 没有变化(持有)
0 0 最后的状态 没有变化(持有)
0 1 1
1 0 0 重置
1 1 不适用(?) 被禁止的

同样可以通过使用NOR门来实现。使用NOR门的时钟SR触发器的电路如下所示。

使用NOR门的时钟SR触发器
图中显示了RS触发器的结构(R与输出Q相关联),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都是高的非法状态(S = R = 1),在实际电路中没有得到广泛的应用。但由于SR触发器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。

一个这样的应用是开关反跳电路。SR触发器用于消除数字电路中开关的机械弹跳。

机械反弹

机械开关,当按下或松开时,通常需要一些时间和振动几次才稳定下来。这种开关的非理想行为称为开关弹跳或机械弹跳。这种机械反弹倾向于在低电压和高电压之间波动,这可以被数字电路解释。

这可能会导致脉冲信号的变化,而这些不需要的脉冲序列将导致数字系统工作不正确。

开关防反跳

例如,在信号的这个跳跃周期中,输出电压的波动非常高,因此寄存器计数多个输入而不是单个输入。为了消除这种行为的数字电路,我们使用开关去解密电路,在这种情况下,使用SR触发器。

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,触点将影响触发器的输入,在当前状态下将发生变化,对电路/机器没有其他任何机械开关反弹的影响。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小的时间。

因此,只有在SR触发器执行状态改变后,即只有在接收到单时钟脉冲信号后,才会使用相同的开关。

开关退跳电路的电路如下图所示。

使用NAND SR触发器的开关去跳电路

开关的输入端连接到地(逻辑0),每个输入端都有两个上拉电阻。它们确保当开关在触点之间时触发器的输入S和R始终为1。
另一个电路可以用NOR SR触发器构造。

使用NOR SR触发器的开关去跳电路

开关的输入连接到逻辑1。每个输入端连接有两个下拉电阻。它们确保当开关位于触点a和b之间时,触发器的输入S和R始终为0。

消除机械开关跳变的常用集成电路有MAX6816 -单输入、MAX6817 -双输入、MAX6818 -八进制输入开关跳变集成电路。这些集成电路包含了SR触发器的必要配置。

结论

关于基本记忆电路的一个完整的初学者教程称为SR Latch或SR Flip-Flop。你们学习ob直播app了什么是SR触发器,它的工作原理,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。

3反应

  1. 我认为他的NOR门的SR门闩把R和S调换了。这将会有所不同。只有在进行了此更改时,真值表才正确

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