O 引言

隨著數字集成電路規模的不斷擴大及功能的增強，數字電子技術作為一門專業技術基礎課程，顯得更加重要。對觸發器的描述有特性表、特性方程式、狀態轉換圖，而觸發器的電壓波形圖既是重點又是難點。例如基本RS觸發器。同步RS觸發器中的不定態和主從型RS觸發器的不定態有何不同，主從型RS觸發器和主從型JK觸發器的動作特點又是什么。下面就從電壓波形圖來對RS和JK觸發器進行分析。RS觸發器的狀態轉換圖如圖l所示。JK觸發器的狀態轉換圖如圖2所示。

1 RS觸發器電路分析

RS觸發器的特性由特性表和狀態轉換圖可知，當S=R=1時，其狀態均為不定態，而不同電路結構的觸發器，其動作特點是有區分的。

1．1 基本RS觸發器

基本RS觸發器的電路圖及電壓波形圖如圖3所示。

根據對基本RS觸發器電路的分析得知：當SD=RD=0時，Q、均為高電平，一且SD、RD同時變為高電平，Q、輸出為O，1(或1，0)無法確定。也就是說當SD=RD=0時，Q和輸出端的狀態是確定的，即為1，狀態不定是指當SD、RD同時從0變成1后，Q、輸出端的狀態不確定(Q= 1，=0，還是Q=0，=1，不能確定)。

1．2 同步RS觸發器

同步RS觸發器的電路圖及電壓波形圖如圖4所示。

根據對同步RS觸發器電路的分析得知：CP=0時，S=X，R=X，Q、輸出端保持不變；CP=1時，其工作情況同基本RS觸發器一樣(設Q初態為0)。

CP=1期間，S=R=1，Q和輸出同時為高電平1，一旦CP從高電平變為低電平，Q、輸出端的狀態同樣是不定的(即可能Q=0，=1，也可能Q=1，=0)。其輸出狀態是隨機的，無法確定。
1．3 主從結構RS觸發器

主從結構RS觸發器的電路圖如圖5所示，由主觸發器和從觸發器組成。

主、從觸發器分別由兩個同步RS觸發器組成。根據對主從型RS觸發器電路的分新，畫出其相應的電壓波形圖，主從結構RS觸發器的電壓波形圖如圖6所示(設初態為0)。

CP=1時，主觸發器觸發工作，從觸發器的Q、輸出端保持不變；CP=O時，從觸發器觸發工作，主觸發器的Q’、輸出端保持不變。輸出端輸出狀態的變化發生在CP信號的下降沿，但卻是受到CP=1期間R、S輸入信號的影響。圖4中的脈沖3，CP=1，S=R=1時，Q’==1，且持續到CP下降沿時刻，則Q’=0，=1，還是Q'=1，=0不確定。所以當CP下降沿時刻一到從觸發器Q端輸出高電平還是低電平無法確定，其狀態不定，并不是指Q、同時輸出高電平，和基本RS、同步RS觸發器的理解不同。

通過對電路的分析總結出主從型RS觸發器Q端電壓波形變化的描述方法。

從觸發器是按照CP下降沿時刻到這一時刻主觸發器輸出端Q'、的信號觸發工作。即Q’=1，=0，則Q=1，=0；Q'=0，=1，則Q=0，=1。所以不需要對CP=1期間，主觸發器Q’、的信號全部分析出來。可以在每個CP脈沖下降沿到來這一刻往前去確定Q’、，一旦明確知道Q'、的信號，就不需要知道前面Q'、的信號，即知道CP下降沿這一時刻的Q’、的信號，則CP下降沿時刻一到，從觸發器的輸出也明確了。

圖4中脈沖1下降沿t2時刻到，如何判斷Q端的信號?由于t1-t2期間S=O，R=1，主觸發器量0，即Q’=0，=1，所以t2時刻一到，Q=Q’=0，==1，不需要對t1之前的信號再進行詳細分析。

同理脈沖2下降沿t5時刻到，由于t4-t5期間，S=R=O。主觸發器處于保持狀態，而Q’、保持什么狀態不清楚，再看t3-t4期間，S=1，R=0，主觸發器置1，使Q’=1，=0，由此可知t4-t5期間主觸發器保持1狀態，所以在t5時刻一到Q=Q’=1，==0。

2 JK觸發器電路分析

主從結構JK觸發器和主從結構RS觸發器區別在于當J=K=1時，觸發器將翻轉為與初始狀態相反的狀態，所以JK觸發器不再存在輸出狀態不定的情況。主從結構JK觸發器電路圖如圖7所示。圖8為主從結構JK觸發器的電壓波形圖(設初態為0)。

脈沖1：當CP=1時，t1-t2期間J=K=1，Q’取反，由原來的0取反為1。主觸發器的狀態改變了一次不會再翻轉回來，所以t2-t3期間，盡管j、k輸入端的信號發生變化，卻不用再詳細分析，t3下降沿時刻一到，從觸發器Q端亦從0翻轉到1。脈沖2：當CP=1時，t4-t5期間，J=K=0，為保持不變狀態，狀態沒有變化，故需要對下一時間段進行分析，t5-t6期間，J=1，K=O，主觸發器量1，而原狀態就為1，狀態沒有發生改變，所以還需對下一時間段進行判定，t6時刻一到，J=K=1，主觸發器輸出狀態，取反為0，由于主觸發器的狀態只能改變一次，所以不需要再分析后面的時間段，下降沿t7時刻一到，從觸發器跟從主觸發器—樣輸出低電平。

3 電壓波形圖

通過對不同電路結構觸發器電壓波形圖的分析，發現僅了解觸發器的特性表，特性方程式，狀態轉換圖是不夠的，還需理解其電路結構才能真正掌握觸發器電路。并由此得到主從型RS觸發器和主從型JK觸發器電壓波形圖的描繪方法。

主從型RS觸發器：判斷每個CP下降沿時刻到時狀態的變化，是自這一時刻起自后往前判定，CP=1期間，主觸發器的狀態，一旦主觸發器的狀態明確了，就不需再往前判定主觸發器的狀態，該狀態即為CP下降沿到時主觸發器的狀態，而從觸發器在CP下降沿時刻一到跟隨主觸發器的狀態變化即可。

主從型JK觸發器：判斷每個CP下降沿到時輸出狀態的變化，是從CP為高電平開始(即上升沿這一時刻)根據J、K輸入端的信號變化自前往后分時間段判定主觸發器的狀態，—旦狀態變化了一次，就不需要再分析后面的輸入信號，因為CP=1期間，主觸發器的狀態只能改變一次，此狀態維持到CP下降沿到時，從觸發器跟隨主觸發器的狀態而變化。

4 結束語

觸發器作為構成數字系統的一種基本邏輯單元，由于其不同的電路結構帶來不同動作特點，在電路設計和使用時，須區分使用。而在介紹觸發器這一章時，由于是從組合邏輯問題過渡到時序邏輯問題，對觸發器電路的分析及描述方法和組合邏輯電路不同，故需對不同電路結構的觸發器，在分析其電路結構的基礎上，總結出其動作特點和規律，以便正確掌握和使用觸發器。