數(shù)字電路之時(shí)序電路

　　在《數(shù)字電路之如雷貫耳的“邏輯電路”》、《數(shù)字電路之數(shù)字集成電路IC》之后，本文是數(shù)字電路入門(mén)3，將帶來(lái)「時(shí)序電路」的講解，及其核心部件觸發(fā)器的工作原理。什么是時(shí)序電路？

　　上期學(xué)過(guò)的「組合電路」是根據(jù)當(dāng)前輸入信號(hào)的組合來(lái)決定輸出電平的電路。換言之，就是現(xiàn)在的輸出不會(huì)被過(guò)去的輸入所左右，也可以說(shuō)成是，過(guò)去的輸入狀態(tài)對(duì)現(xiàn)在的輸出狀態(tài)沒(méi)有影響的電路。

　　這次講解的「時(shí)序電路」和「組合電路」不同?！笗r(shí)序電路」的輸出不僅受現(xiàn)在輸入狀態(tài)的影響，還要受過(guò)去輸入狀態(tài)的影響。

　　那么，如何才能將過(guò)去的輸入狀態(tài)反映到現(xiàn)在的輸出上呢？「時(shí)序電路」到底需要些什么呢？人類(lèi)總是根據(jù)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)，決定現(xiàn)在的行動(dòng)，這時(shí)我們需要的就是—記憶。同樣，「時(shí)序電路」也需要這樣的功能。這種能夠?qū)崿F(xiàn)人類(lèi)記憶功能的元器件就是觸發(fā)器。按結(jié)構(gòu)和功能，觸發(fā)器可以分為RS型、JK型、D型和T型。在這里，我們只講解比較有代表性的類(lèi)型，RS型和D型。

　　觸發(fā)器就象一個(gè)蹺蹺板

　　觸發(fā)器的工作方式與日本的“起坐親子游戲”很象。日本的“起坐親子游戲”，指的就是公園里的蹺蹺板。想起蹺蹺板，就能想象出RS觸發(fā)器的工作原理。

　　圖2就是一個(gè)蹺蹺板。這個(gè)蹺蹺板有些生銹，即使沒(méi)有人坐，也不能恢復(fù)水平狀態(tài)。請(qǐng)記住它保持傾斜的樣子。假設(shè)：

　　◇蹺蹺板的兩端是輸出Q和Q#。

　　◇左右的2個(gè)人是R君和S君，表示輸入。坐上蹺蹺板表示邏輯高H狀態(tài)，沒(méi)有在蹺蹺板上表示邏輯低L狀態(tài)。

　　（每次只允許一個(gè)人坐，兩人不能同時(shí)坐。）

　　圖1： RS觸發(fā)器的電路圖

　　圖2：蹺蹺板的初始狀態(tài)（Q=L、Q#=H、R=L、S=L）

　　當(dāng)S君坐上蹺蹺板（S=H）時(shí)，輸出Q就變?yōu)镠（Q#變成L）（圖3）

　　圖3：S君坐在蹺蹺板上的狀態(tài)（Q=H、Q#=L、R=L、S=H）

　　因?yàn)檐E蹺板有些生銹了，動(dòng)作不靈活，所以，即使S君下來(lái)了（S=L），Q#還是L，不改變（圖4）

　　圖4：S君從蹺蹺板上下來(lái)的狀態(tài)（Q=H、Q#=L、R=L、S=L）

　　當(dāng)R君坐上蹺蹺板時(shí)，Q變成L（Q#變成H）。當(dāng)R君從蹺蹺板上下來(lái)時(shí)，也會(huì)保持L狀態(tài)。從這個(gè)過(guò)程來(lái)看，我們是不是可以說(shuō)蹺蹺板記住了以前坐過(guò)它的人呢。

　　用真值表表示RS觸發(fā)器的工作過(guò)程的話(huà)，就象圖5所示一樣。表中Q0和Q0#表示的是輸入變化以前的輸出。