同步RS触发器电路结构、工作原理及功能表示
rs触发器ppt课件
04 RS触发器的设计与实现
CHAPTER
设计思路与步骤
确定触发器的功能需求
根据题目要求，确定RS触发器是作为置位器还是复位器使用 ，或者同时具有置位和复位功能。
选择合适的逻辑门
根据电路设计需求，选择合适的逻辑门（如与门、或门、非 门等）进行组合，实现RS触发器的逻辑功能。
设计思路与步骤
• 确定输入和输出信号：根据设计需求，确定RS触 发器的输入信号（置位信号、复位信号）和输出 信号。
RS触发器PPT课件
目录
CONTENTS
• RS触发器简介 • RS触发器的逻辑功能 • RS触发器的真值表与波形图 • RS触发器的设计与实现 • RS触发器的应用案例 • RS触发器的常见问题与解决方案
ห้องสมุดไป่ตู้
01 RS触发器简介
CHAPTER
定义与工作原理
定义
RS触发器是一种最简单的触发器 ，由两个交叉耦合的与非门构成 ，具有置位、复位和保持功能。
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•·
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3. 滤波技术：在输入输出端加入滤波器，滤除高频噪声 ，提高信号的信噪比。
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1. 隔离措施：采用隔离变压器、光耦合器等隔离元件， 将干扰源与触发器电路隔离，减小干扰对电路的影响。
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4. 冗余设计：采用冗余电源、冗余备份等措施，提高系 统的容错能力，增强抗干扰能力。
4. 软件算法优化：通过软件算法优化，减小信号的量 化误差，提高信号的分辨率，从而降低抖动。
问题二：如何提高RS触发器的抗干扰能力？
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抗干扰能力是指RS触发器在存在噪声或干扰的情况下， 保持正常工作能力的性能。
rs触发器实验报告
rs触发器实验报告《RS触发器实验报告》摘要：本实验旨在通过搭建RS触发器电路，探究其工作原理和性能特点。
通过实验数据的收集和分析，我们得出了RS触发器的真值表和时序图，并对其稳定性和可靠性进行了评估。
实验结果表明，RS触发器在特定条件下能够实现稳定的状态转换，具有一定的应用潜力。
引言：RS触发器是数字电路中常用的一种触发器类型，它能够实现存储和传输数据的功能，广泛应用于各种数字系统中。
本实验旨在通过实际搭建电路和观察实验现象，深入理解RS触发器的工作原理和性能特点，为进一步应用和研究提供基础。
实验目的：1. 了解RS触发器的基本结构和工作原理；2. 掌握RS触发器的真值表和时序图的绘制方法；3. 评估RS触发器的稳定性和可靠性。
实验原理：RS触发器由两个交叉连接的门电路组成，其中一个门电路的输出端连接到另一个门电路的输入端，形成一个反馈环路。
当输入端的信号发生变化时，通过反馈环路的作用，触发器的输出端状态也会相应发生变化。
RS触发器有两个输入端（R和S）和两个输出端（Q和Q'），通过不同的输入信号组合可以实现不同的状态转换。
实验步骤：1. 按照实验指导书上的电路图搭建RS触发器电路；2. 分别给R和S输入端施加不同的信号组合，记录输出端的状态变化；3. 根据实验数据绘制RS触发器的真值表和时序图；4. 对实验结果进行分析和总结。
实验结果与分析：通过实验数据的收集和分析，我们得出了RS触发器的真值表和时序图。
在不同的输入信号组合下，触发器的输出状态发生了相应的变化，符合触发器的工作原理。
同时，我们还评估了触发器的稳定性和可靠性，发现在一定条件下，触发器能够实现稳定的状态转换，具有一定的应用潜力。
结论：本实验通过搭建RS触发器电路，深入探究了其工作原理和性能特点。
实验结果表明，RS触发器能够实现稳定的状态转换，具有一定的应用潜力。
通过本实验的学习，我们对数字电路中的触发器类型有了更深入的理解，为进一步的学习和研究打下了基础。
6.2同步RS触发器解析
&
0 1 &
&
1 0 &
&
1 1 & CP =1 R=0 1
&
1 & 0
&
0 & 1
&
0 1 & 1 0
&
0 &
CP =1 R=0 S=0
S=0
CP =1 R=1
S=0
CP =1 R=1
图7.2.3(a) 与非门同步RS触发器工作原理
R有效，置“0”。但从“1” 到“0”时历经不定态。
时钟有效电平期间，触发器工作，⑴在输入触发信 号作用下，能够被置“0”和置“1”，且具有记忆能力； ⑵从“1”置“0”和从“0”置“1”时，电路分两步动作， 且以不定状态过渡；⑶存在不定态，有约束条件；⑷工 作速度高，⑸抗干扰能力差。 时钟无效电平期间，触发器被锁定，不工作，电路
4.特性表和特性方程 表7.2.1为同步RS 触发器的特性表。 在时钟信号有效 期间工作的特性表， 和基本RS触发器完全 相同。 同步RS触发器的 特性方程也和基本RS 触发器的特性方程完 全相同。
&
0 & 1
&
0 &
S=1
CP =1 R=0 S=1
CP =1 R=0
S=1
CP =1 R=1 S=1
CP =1 R=1
图7.2.3(b) 与非门同步RS触发器工作原理
问题：和基本RS触发器比较，在电路结构、逻辑功 能、动作特点上主要有哪些不同？
总结：
在CP=0期间，门G1、G2均输出高电平不变(时钟 信号封锁了输入触发信号)，使门G3、G4构成的基本RS 触发器的输入始终为高电平，则与非门构成的同步RS触 发器的输出将保持原态不变，既Qn+1=Qn。
RS触发器工作原理
减小功耗的方法
降低工作电压
降低触发器的工作电压可以减小功耗，但需要注意不能影响其正 常工作。
动态功耗管理
根据触发器的实际需求，动态调整其工作模式和功耗，以达到节能 的目的。
采用低功耗技术
采用低功耗的逻辑门和电路技术，可以进一步减小触发器的功耗。
06
RS触发器的发展趋势和未来 展望
新型RS触发器的研究和开发
状态图
状态图以图形方式表示触发器的状态转换过程，包括稳定状 态和过渡状态。状态图有助于直观理解触发器的工作过程。
动作特性
动作特性
当输入信号满足置位或复位条件时， 触发器会从当前状态转换到目标状态， 完成一个工作周期。
延迟时间
在输入信号变化后，触发器完成状态 转换所需的时间称为延迟时间。延迟 时间取决于电路的传输延迟和逻辑门 延迟。
特点
RS触发器具有两个稳定状态，即Q和 Q'端状态相反，以及输入信号能够通 过非门实现状态转换。
RS触发器的重要性
01
02
03
基础性
RS触发器作为数字逻辑门 电路的基础，是构成各种 复杂数字电路和系统的基 本单元。
稳定性
RS触发器具有稳定的两个 状态，能够保证数字电路 的可靠工作。
转换功能
RS触发器的状态转换功能 是实现数字逻辑运算的基 础。
控制逻辑
在微处理器的控制逻辑中，RS触发器用于实现控 制信号的逻辑运算和状态转换。
05
RS触发器的改进和优化
降低传输延迟的方法
采用高速材料
使用具有高电子迁移率和高饱和速度的材料，如硅化物或氮化物， 可以降低传输延迟。
优化电路设计
通过改进电路布局和布线，减小信号传输路径和延迟，提高触发器 的响应速度。
RS触发器的工作原理
斯密特触发器斯密特触发器波形图[1]斯密特触发器又称斯密特与非门，是具有滞后特性的数字传输门。
该器件既可以像普通“与非”门那样工作，也可以接成斯密特触发器来使用。
斯密特触发器具有如下两个特点：1、电路具有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压；2、与双稳态触发器和单稳态触发器不同，斯密特触发器属于“电平触发型”电路，不依赖于边沿陡峭的脉冲。
它是一种阈值开关电路，具有突变输入——输出特性的门电路。
这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化（低于某一阈值）而引起的输出电压的改变。
当输入电压由低向高增加，到达V+时，输出电压发生突变，而输入电压Vi由高变低，到达V-时，输出电压发生突变，因而出现输出电压变化滞后的现象，可以看出对于要求一定延迟启动的电路，它是特别适用的。
斯密特触发器原理图[2]而从IC内部的逻辑符号和“与非”门的逻辑符号相比就略有不同，它增加了一个类似方框的图形，该图形正是代表斯密特触发器一个重要的滞后特性。
滞后特性是指当把输入端并接成非门时，它们的输入、输出特性是：当输入电压V1上升到VT＋电平时，触发器翻转，输出负跳变；过了一段时间输入电压回降到VT＋电平时，输出并不回到初始状态而需输入V1继续下降到VT－电平时，输出才翻转至高电平（正跳变），用公式：VT＋—VT－=△VT 表示，△VT称为斯密特触发器的滞后电压。
△VT与IC的电源电压有关，当电源电压提高时，△VT略有增加，一般△VT值在3V左右。
因斯密特触发器具有电压的滞后特性，常用它对脉冲波形整形，使波形的上升沿或下降沿变得陡直；有时还用它作电压幅度鉴别，在数字电路中它也是很常用的器件。
电路结构斯密特触发器把两个与非门G1、G2的输入、输出端交叉连接，即可构成基本RS触发器，其逻辑电路如图7.2.1.(a)所示。
它有两个输入端R、S和两个输出端Q、Q。
工作原理基本RS触发器的逻辑方程为：根据上述两个式子得到它的四种输入与输出的关系:1.当R端无效，S端有效时，则Q=0,Q=1,触发器置1。
1同步RS触发器
小结
CP
波 形 图
R S Q Q
不 变
置 1
不 变
置 不 置 0 变 1
不 置 变 0
不 不 不 变 变 变
功能描述（CP =1）
(1) 状态转移真值表
(2) 特征方程
表5-2-1 钟控R-S触发器状态转移真值表 R S Qn+1
Q n1 S RQ n RS 0 （约束条件）
以，如果在CP=1期间R、 S发生多次变化，则触发器的状态也可 能发生多次翻转。
在一个时钟脉冲周期中，触发器发生多次翻转的现象叫做空翻。
电位触发方式的工作特性
电位触发方式也叫电平触发方式，钟控触发器 采用的就是电位触发方式。
很明显，当 CP=1 时，触发器可以被输入信号触发， 改变（或保持）状态； 当 CP=0 时，触发器不能被输入信号改变， 处于保持状态。 这种在某一电平下可以随时改变触发器状态的触发 方式称为电位触发方式。 电位触发方式的缺点是输出在一个时间段都可能改 变，比如输入端存在干扰时，输出状态会来回翻转。抗 干扰能力不强。
Q n 1 S R Q n D DQ n D CP=1期间有效
功能描述 (1) 状态转移真值表
D触发器状态转移真值表 D 0 1 Qn+1 0 1
(2) 激励表
D触发器激励表 Qn → Qn +1 0 0 0 1 1 0 1 1 D 0 1 0 1
(3) 状态转移图
D =1
D =0
电位触发方式为了避免在一个触发周期之内，输 出端发生多次翻转，要求 CP=1 的时间满足：
不能太短，要保证触发器能可靠翻转（2个 tpd)。 不能太长，只够翻转一次，不能出现第二次 翻转（3个tpd) 显然，这对CP来说要求太高了。 为了降低对CP信号的要求，但还要保证输出 不随意翻转，我们可以采用具有主从结构的触发 器， 它的特点是状态转变只发生在某一时刻，而 不是某一时段。
SR触发器原理
（2）在 Sd 和 Rd 为“1”的前提下，通过时钟 脉冲CP和控制输入端改变状态。
JHR
六、触发器的逻辑符号
带置位、复位输入的 上跳沿触发D触发器 的新标准符号
带置位、复位输入的 下跳沿触发JK触发器 的新标准符号
JHR
通过前面对各类触发器的分析可得：
JHR
四、主从触发器 主从触发器具有 “主从结构”，并以 “双拍工作”方式工 作，以其主从触发方 式克服空翻现象。 （一）主从JK触发器 1.电路结构及逻辑符号
从 触 发 器
主 触 发 器
JHR
2.工作原理
当脉冲CP＝1时，门7、门8被打开，而门3、门 4被封锁，此时主触发器按照输入信号J、K的状态 翻转，而从触发器则保持原状态不变。 当CP由1回0时，门7、门8被封锁，因而在CP ＝0的整个时间段内，主触发器的状态不会改变。 与此同时，门3、门4被打开，从触发器就按照与主 触发器相同的翻转。使触发器在CP的一个变化周期 中，其输出状态只改变一次，从而有效地克服了空 翻现象。
JHR
综上分析工作原理分两步完成：
（1）在CP＝1时，主触发器接收信号，而从触 发器状态不变。 （2）在CP的下降沿，将主触发器的状态传送给 从触发器，使得
1 Qn＋ ＝JQn ＋KQn
特性方程
并在CP＝0期间保持不变，此时主触发器不接收 信号。 这样就保证了整个时钟周期内，从触发器只能在 CP由1→0这一瞬间发生一次状态变化。
JHR
Q n 1 S R Q n S R 0 （约束条件）
约束条件是为了避免触发器状态不定而给数据输入 S、R规定的限制条件。
JHR
二、D触发器 1.同步式D触发器逻辑电路图、功能真值表 D触发器功能真值表
第5章触发器5.1基本RS触发器5.2同步触发器5.3主从触发
R=1 S=0
Q=0， Q=1
≥1
≥1
Q=0， Q=1
Q=0， Q=0
R=1 S=1
≥1
≥1
Q=1， Q=0
Q=0， Q=0
R=1 S=1
输入都有效，电路处于不定态0*
总结： 不论Qn=0(Qn=1)，还是Qn=1(Qn=0)，只要R 和S 均为有效输入时，电路将处于不定状态。与非门电路的不定态为“1*”，或非门电路的不定态为“0*”。
&
&
Q=0， Q=1
1 0
Q=0， Q=1
1 0
S=1 R=0
&
&
Q=1， Q=0
0 1
Q=1， Q=1
Q=0， Q=1
1 1
1 0
S=1 R=0
R有效，置“0”。但从“1”到“0”时历经不定态 。
1 0
Q=1， Q=1
1 1
输入都有效，电路处于不定态1*
&
&
Q=1， Q=0
0 1
Q=1， Q=1
1 1
&
&
Q=0， Q=1
1 0
Q=1， Q=1
1 1
Q=1， Q=0
0 1
&
&
Q=1， Q=0
0 1
Q=1， Q=0
0 1
S有效，置“1”。但从“0”到“1”时历经不定态
S=0 R=0
S=0 R=0
S=0 R=1
S=0 R=1
图5.1.4(b) 与非门基本RS触发器工作原理
不论Qn=0(Qn=1)，还是Qn=1(Qn=0) ，只要R无效S有效 ，最终电路被置为“1” 状态，即：Qn+1=Qn=1，Qn+1=Qn=0。(由“0”状态置为“1”状态时历经不定态)。
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同步RS 触发器电路结构、工作原理及功能表示
1．电路结构
主从RS 触发器是时钟触发器的一种。
由与非门构成的时钟RS 触发器电路结构如图8.9所示，CP 为时钟脉冲输入端。
1S C1S CP
Q Q
1R
R
(a)同步RS 触发器电路 （b ）逻辑符号
图8.9 同步RS 触发器
2．功能分析
当CP =0时，G 3、G 4门关闭，不论R 、S 如何变化，触发器输出保持不变。
而CP =1时，R 、S 端的信号经与非门反相后引到基本RS 触发器的输入端，此时触发器输出由R 、S 及CP 决定。
S =0、R =1时，S =1、R =0，Q =1，反馈到G 1门使Q =0，即不论触发器原态是0态还是1态，电路的输出一定为0；S =1、R =0时，S =0、R =1，Q =1，反馈到G 2门使Q =0，即不论触发器原态是0态还是1态，电路的输出一定为1；S =0、R =0时，S =1、R =1，触发器的状态将保持不变。
S =1、R =1时，S =0、R =0，使Q =1、Q =1，破坏了输出信号互补的原则，而随后S =0、R =0时，输出状态可能是1也可能是0，出现了不定状态，这在触发器工作时是不允许出现的。
R 、S 控制输出状态转换，CP 控制何时发生状态转换。
时钟RS 触发器是在CP =1时发生状态转换，称为高电平触发。
3．功能表示方法 （1）功能表
时钟RS 触发器的功能表如表8.3。
其功能与基本RS 触发器功能相似，但在CP =1到
Q
＆ ＆
G 1 G
Q
S R
＆
G 3
＆
G 4
S
R
来时状态才能变化。
Q n 为CP 脉冲到来前触发器的状态，称为现态，Q n+1为CP 脉冲到来后触发器的状态，称为次态。
表8.3 RS 触发器的功能表
（2）特征方程
表示触发器次态与触发器输入及现态的逻辑关系式称为触发器的特征方程。
根据功能表画出卡诺图，如图8.10，经过化简，得到时钟RS 触发器在CP =1时的特征方程：
n n Q R S Q +=+1；RS =0约束条件
RS =0为约束条件，表示S 、R 不能同时为1。
图8.10 时钟RS 触发器卡诺图
（3）状态转换图
用两个圆表示触发器的两种稳态0和1。
箭头表示由现态到次态的转换方向，箭尾表示原态，箭头线上的数字标注出了原态转换成次态所需的触发条件。
如图8.11所示。
图8.11 时钟RS 触发器状态转换图
（4）波形图
触发器的功能可以通过输入输出波形表示。
图8.12为RS 触发器的波形图。
R S Q n
Q n+1
功能说明 0 0 0 0 0 1 0 1 保持 0 0 1 1 0 1 1 1 置1 1 1 0 0 0 1 0 0 置0 1 1
1 1
0 1
不定 不定
禁止
Q n
RS 0 1
10
11
00 01 0 1 × 0
1 1 × ×0
01
10
0×
1
CP
S
R
不定Q
图8.12 时钟RS触发器的波形图。