同步RS触发器的工作原理与应用

一、电路组成及逻辑符号

同步RS触发器是在基本RS触发器的基础上，在输入端增加了两个受时钟脉冲控制的门电路组成，如图4.3.1（a）所示。图4.3.1（b）所示为其逻辑符号，其中与非门G1、G2构成基本RS触发器，与非门G3、G4是控制门，R、S是信号输入端，通过控制门进行传送，CP为时钟脉冲输入端，简称钟控端CP。

图4.3.1　同步RS触发器

（a）逻辑电路；（b）逻辑符号

二、工作原理

在CP＝0时，控制门G3、G4被封锁，输入信号R、S不起作用，基本触发器输入信号、均为1，触发器保持原来状态不变。

在CP＝1时，控制门G3、G4被打开，输入信号被接收，G3、G4门的输出分别为、，其工作原理与基本RS触发器相同。可列出同步RS触发器的特性表如表4.3.1所示

表4.3.1　同步RS触发器的特性表

续表

由特性表可以看出，同步RS触发器的逻辑功能为：“CP＝0时，保持；CP＝1时，00保持，11不定（不允许），其余随S变”。

三、特性方程

根据表4.3.1画出同步RS触发器在CP＝1期间Qn＋1的卡诺图如图4.3.2所示。

图4.3.2　同步RS触发器Qn＋1的卡诺图

由卡诺图可得同步RS触发器的特性方程为(www.xing528.com)

四、驱动表及状态转换图

将触发器由现态Qn转换到次态Qn＋1与输入信号取值关系的表格称为驱动表。

若要求Qn至Qn＋1从0态变为0态，根据同步RS触发器的逻辑功能可知，输入可能是R＝S＝0，保持原来的状态，也可能是R＝1，S＝0，随S变。分析表明：触发器由0态变为0态，S＝0是必要条件，R可以任意，用×表示。同理，可推导出其他情况。其驱动表如表4.3.2所示。

表4.3.2　同步RS触发器的驱动表

状态转换图（简称状态图）是驱动表的图形表示形式，也是反映触发器的状态转换要求与输入信号取值之间关系的几何图形表示方式。同步触发器的状态转换图如图4.3.3所示。图中圆圈内的数字表示触发器的状态，箭头表示触发器状态的转换方向，箭头旁边的标注是要实现相应转换所需要的R和S的取值，×表示取任意值。

图4.3.3　同步RS触发器状态转换图

五、时序图

在时钟脉冲作用下，触发器输出状态与输入信号取值之间关系的工作波形图，称为时序图。

画时序图时，一般时钟脉冲CP和输入信号R、S是给定的，触发器的初始状态可以假设（一般设初始状态为0态）。输出波形是根据时钟脉冲和输入信号的取值，按触发器的逻辑功能来确定的状态。在时钟脉冲CP无效时，触发器的状态保持不变。

[例4.3.1]　已知由与非门构成的同步RS触发器的时钟信号和输入信号如图4.3.4所示，试画出Q和端的波形，设触发器的初态为0态。

解：根据同步触发器的工作特点，在CP＝0时，保持原态；CP＝1时，触发器随输入信号RS变化。根据同步RS触发器的逻辑功能可画出Q和端的波形，如图4.3.4所示。

图4.3.4　[例4.3.1]的波形图

由前面分析可知，同步RS触发器存在着不定状态，当R＝S＝1时，在CP＝1期间R、S同时由1突变为0，或CP突变为0，其输出结果可能为0，也可能为1，不能确定，这在实际使用中是不允许的。将它进行适当地变化可得到另外几种常用的触发器。