觸發(fā)器是一個(gè)具有記憶功能的二進(jìn)制信息存儲(chǔ)器件，是構(gòu)成多種時(shí)序電路的最基本邏輯單元。觸發(fā)器具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，即“0”和“1”，在一定的外界信號(hào)作用下，可以從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。

觸發(fā)器：具有記憶功能的基本邏輯電路，能存儲(chǔ)二進(jìn)制信息（數(shù)字信息）。

觸發(fā)器有三個(gè)基本特性：

（1）有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)，可分別表示二進(jìn)制數(shù)碼0和1，無外觸發(fā)時(shí)可維持穩(wěn)態(tài)；

（2）外觸發(fā)下，兩個(gè)穩(wěn)態(tài)可相互轉(zhuǎn)換（稱翻轉(zhuǎn)），已轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定狀態(tài)可長(zhǎng)期保持下來，這就使得觸發(fā)器能夠記憶二進(jìn)制信息，常用作二進(jìn)制存儲(chǔ)單元。

RS觸發(fā)器是構(gòu)成其它各種功能觸發(fā)器的基本組成部分。又稱為基本RS觸發(fā)器。結(jié)構(gòu)是把兩個(gè)與非門或者或非門G1、G2的輸入、輸出端交叉連接。

基本RS觸發(fā)器、同步RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器

具有記憶功能的門電路，工作特征與上述兩種基本門和可控門數(shù)字電路，有了質(zhì)的差異?，F(xiàn)在的輸出結(jié)果并不一定是“現(xiàn)在的”輸入信號(hào)所導(dǎo)致的，可能為“過去時(shí)”，即“已消失”輸入信號(hào)動(dòng)作后的存儲(chǔ)結(jié)果，電路有了“記憶的”能力。電路的動(dòng)作方式，也一改輸入信號(hào)的“長(zhǎng)時(shí)生效”而變?yōu)椤八矔r(shí)信號(hào)”的觸發(fā)機(jī)制。

是具有記憶功能，能儲(chǔ)存一位二進(jìn)制信息的邏輯電路。

該類電路，即數(shù)字電路中的基本RS觸發(fā)器、同步RS觸發(fā)器、同步D觸發(fā)器、主從觸發(fā)器、邊緣觸發(fā)器等和在此基礎(chǔ)之上的時(shí)序邏輯電路，而整個(gè)數(shù)字電路的大廈，也即由組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路所構(gòu)成。

1、基本RS觸發(fā)器

1）由與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器

由兩個(gè)與非門電路交叉耦合即構(gòu)成基本的RS觸發(fā)器，由于電路中G1、G2作用相同，習(xí)慣上用邏輯符號(hào)予以表示。

具有記憶功能門電路之基本RS觸發(fā)器、同

圖1 由與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器

/RD、/SD為觸發(fā)器的兩個(gè)輸入端，/SD稱為置位（或置1）端；/RD稱復(fù)位（或置0）端。在標(biāo)注字母上方加短杠，表示低電平信號(hào)有效。觸發(fā)器還有兩個(gè)輸出端，兩者的邏輯電平相反，以Q端為基準(zhǔn)。如Q=1，則/Q=0。

從電路結(jié)構(gòu)來看，因僅有兩個(gè)輸入端子，則輸入有四種電平組合，在合適的信號(hào)作用下，觸發(fā)器可以從一種穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)至另一穩(wěn)態(tài)。

當(dāng)/SD=0，/RD＝1時(shí)，觸發(fā)器置1；

當(dāng)/SD=1，/RD＝0時(shí)，觸發(fā)器置0；

當(dāng)/SD=0，/RD＝0時(shí)，出現(xiàn)輸出競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象，為非法輸入電平（正常應(yīng)用時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)這種情況）；

當(dāng)/SD=1，/RD＝1時(shí)，輸出保持不變。

綜上所述，基本RS觸發(fā)器具有置0、置1和保持功能；但輸入信號(hào)不能同時(shí)為0，是具有約束條件的觸發(fā)器。

2）由或非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器

用兩個(gè)或非門交叉耦合，也可構(gòu)成基本RS觸發(fā)器，其電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)如圖2所示。

具有記憶功能門電路之基本RS觸發(fā)器、同

圖2 與或非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器

RD和SD分別為復(fù)位（置0）和置位（置1）端，與圖1電路有所不同，它們均是高電平有效。其信號(hào)輸入也有四種組合。當(dāng)RD=0，SD=1時(shí)，觸發(fā)器置1；當(dāng)RD=1，SD=0時(shí)，觸發(fā)器置0；當(dāng)二者都為1時(shí)，觸發(fā)器狀態(tài)不確定（為非法電平）；當(dāng)RD=0，SD=0時(shí)，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。

與普通門、受控門電路相比，前者輸入為常態(tài)信號(hào)，輸出狀態(tài)取決于即時(shí)輸入；后者輸入為“瞬態(tài)”信號(hào)，有觸發(fā)特性，輸出有保持功能，輸出為輸入的“過去時(shí)”，輸入條件成立時(shí)輸出保持。輸入信號(hào)存在約束條件，限制了其實(shí)用性。RS基本觸發(fā)器是沒有實(shí)際應(yīng)用IC器件的，實(shí)際應(yīng)用器件是在此基礎(chǔ)上將性能提升后的IC產(chǎn)品，如同步RS觸發(fā)器，同步D觸發(fā)器等系列產(chǎn)品。

電路實(shí)例：三態(tài)R-S鎖存觸發(fā)器CC4044B。內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)與引腳功能見下圖。

圖3 CD4044B三態(tài)R-S鎖存器

將基本的R-S觸發(fā)器加以改造，如在輸出側(cè)增設(shè)傳輸開關(guān)，就可得到具有三態(tài)傳輸功能的R-S觸發(fā)器。從其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)可看出，a）增加了EN使能控制端，高電平為通態(tài)，低電平為關(guān)態(tài)；b）增加了受控輸出級(jí)，為三態(tài)輸出模式，當(dāng)EN端為低電平時(shí)，輸出級(jí)相對(duì)于外部電路，為高阻態(tài)（三態(tài)）。

從檢修角度出發(fā)，我們需要注意的著重點(diǎn)是在線如何確定芯片好壞，并找到（引腳功能、尺寸適宜的）替代元件。

檢修要點(diǎn)：

a）在高阻（傳輸關(guān)斷）態(tài)，輸出端電平不取決于輸入信號(hào)，而由電路設(shè)計(jì)者人為限定（由外加上拉、下拉電阻確實(shí)靜態(tài)高、低電平）；

b）在正常傳輸（EN端為高電平）狀態(tài)，具有基本R-S觸發(fā)器的工作特性：可置0、可置1、輸出保持?？梢酝ㄟ^對(duì)此三特性的驗(yàn)證來確定芯片好壞。

和普通門電路不同，現(xiàn)在的輸出是“過去時(shí)”，不是對(duì)即時(shí)的輸入信號(hào)作出的反映。欲確實(shí)電路好壞，需人為變動(dòng)一下輸入電平——進(jìn)行置0或置1操作，據(jù)輸出端做出的反映，確實(shí)判斷芯片的好壞。一定條件下，我們可以在輸入端做出“人為動(dòng)作”，來迫使輸出端作出相應(yīng)的反應(yīng)。其實(shí)任何器件，都不難找到相應(yīng)的檢修和判斷方法，器件的正常工作與否即使如雪泥鴻爪，也總會(huì)“有跡可尋”。為此，需要研究觸發(fā)器的輸入電路形式，并據(jù)此采用相應(yīng)的“人為動(dòng)作”，而不會(huì)導(dǎo)致在線器件（如觸發(fā)器的前級(jí)電路）的損壞。

對(duì)器件檢測(cè)最好的方法，是上電檢測(cè)輸入、輸出狀態(tài)得出結(jié)論，遠(yuǎn)比測(cè)量引腳電阻、摘下后放入IC測(cè)試儀進(jìn)行檢測(cè)，更為方便和準(zhǔn)確。這是因?yàn)槠渫鈬娐芳?a target="_blank">供電條件，已經(jīng)提供了最為優(yōu)良的檢測(cè)條件！

觸發(fā)器的輸入信號(hào)電路形式：

圖4 觸發(fā)器輸入信號(hào)電路形式

圖4中a）電路，因輸入信號(hào)回路串入了R1、R2隔離電阻，因而前級(jí)輸入電路是何形式不再重要。該觸電器為高電平信號(hào)輸入有效，可知其常態(tài)（或靜態(tài)）R、S輸入端應(yīng)該為低電平。在首先確實(shí)EN端為高電平（確實(shí)電路為通態(tài)）情況下（若EN端為低電平，說明處于關(guān)態(tài)——高阻態(tài)，需查低電平原因并排除之），若測(cè)Q端為低電平，此時(shí)將圖中S點(diǎn)與+5V短接一下（即輸入置1信號(hào)），再測(cè)Q端應(yīng)由0V變?yōu)?V高電平，并保持。說明N2芯片是好的。反之，若Q端為高電平，將圖中R點(diǎn)與+5V短接一下（即輸入置0信號(hào)），而Q端就變?yōu)榈碗娖讲⒈３帧７駝t說明芯片已壞。

圖4中b）電路，其信號(hào)輸入前級(jí)電路為反相器電路，其內(nèi)部輸出級(jí)為電壓互補(bǔ)放大器結(jié)構(gòu)，N1、N2輸出端靜態(tài)為低電平，此時(shí)若貿(mào)然將N4的R、S端與+5V短接制造人為高電平信號(hào)，則因造成N1、N2輸出級(jí)對(duì)+5V電源短路而損壞N1、N2器件。在N1、N2的輸出端無法做手腳，則進(jìn)而往輸入端電路查找，總能找到動(dòng)手的地方。該前級(jí)電路2為開路集電極輸出結(jié)構(gòu)，接有R1、R2上拉電阻。此時(shí)將Q01、Q02的集電極與供電地短接一下，即能方便地制造置0或置1信號(hào)，從而確實(shí)N4觸發(fā)器電路的好壞。

同理，處理EN端電路，也可用相似方法，制造通態(tài)信號(hào)，以創(chuàng)造觸發(fā)器的動(dòng)作檢測(cè)條件。

圖4中c）電路，該電路是高電平有效觸發(fā)方式，因而制造高電平的置1或置0信號(hào)，僅需短接Q01、Q02的發(fā)射結(jié)使其處于截止?fàn)顟B(tài)即可。

另外，若前級(jí)電路為三態(tài)門，將三態(tài)門處于高阻態(tài)時(shí)，此時(shí)可在N2的R、S端隨意制造高、低電平信號(hào)，如將R、S端接地或接+5V。但若三態(tài)門處于通態(tài)時(shí)，則應(yīng)在三態(tài)門的輸入端想辦法，制造信號(hào)了。

3）同步RS觸發(fā)器

基本RS觸發(fā)器只要輸入信號(hào)變化，輸出狀態(tài)就會(huì)立即發(fā)生相應(yīng)變化，這不但使得電路的抗干擾能力變差，也給多個(gè)觸發(fā)器的同步工作帶來不便。在實(shí)際應(yīng)用中，通常要求觸發(fā)器的狀態(tài)按一定的時(shí)間節(jié)拍變化，即在時(shí)鐘脈沖到達(dá)時(shí)，才根據(jù)輸入信號(hào)改變狀態(tài)；沒有時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，即使輸入信號(hào)改變，也不影響觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。為此，增加時(shí)鐘脈沖輸入端CP以及相應(yīng)的輸入控制電路，就有了同步RS觸發(fā)器這一類數(shù)字芯片。

同步RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)如圖5所示。

圖5同步RS觸發(fā)器

與非門G1、G2構(gòu)成基本RS觸發(fā)器，G3、G4構(gòu)成輸入控制電路。工作原理如下：

①CP＝0期間，與非門G3、G4被封鎖，/RD=1，/SD=1。因此，無論輸入信號(hào)R、S如何變化，都不會(huì)影響觸發(fā)器的輸出Q和/Q，即觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。

②CP=1期間，與非門G3、G4打開，輸入信號(hào)R、S反相后加到由G1、G2構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器電路，使Q和/Q的狀態(tài)發(fā)生變化。

同步RS觸發(fā)器的功能或狀態(tài)，可由狀態(tài)轉(zhuǎn)移表來描述（此不贅述）。

4）同步D觸發(fā)器

同步RS觸發(fā)器在R、S同時(shí)為1且同時(shí)失效后，觸發(fā)器狀態(tài)不確定，說明其功能仍不完善。D觸發(fā)器針對(duì)這一問題作出改進(jìn)，解決了觸發(fā)器狀態(tài)不確定的問題。

由于只要令R、S不同時(shí)為1，觸發(fā)器就不會(huì)出現(xiàn)狀態(tài)不穩(wěn)定，最簡(jiǎn)單的方法就是令S=/R，此時(shí)僅將S作為輸入端（用D表示），就得到了D觸發(fā)器。仍然是由RS觸發(fā)器演變而來，是RS 觸發(fā)器S=/R的特例，其電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)如圖6所示。

圖6 同步D觸發(fā)器

工作原理如下：

①CP＝0期間，與非門G3、G4被封鎖，/RD=1，/SD=1。因此，無論輸入信號(hào)R、S如何變化，都不會(huì)影響觸發(fā)器的輸出Q和/Q，即觸發(fā)器狀態(tài)保持不變。

②CP=1期間，與非門G3、G4打開，觸發(fā)器輸出狀態(tài)隨D而變化，完成置0、置1和保持等三種邏輯功能。

5）雙主－從D型觸發(fā)器電路檢修舉例

觸發(fā)器系列電路形式太多，一下子完全搞明白是不必要的（不可能全部記住，用得多的會(huì)自然掌握）。以雙主－從D型觸發(fā)器CD4013為例，在尚未全面深刻掌握原理及內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)的前提下，能否根據(jù)端子功能快速掌握其檢修方法呢？答案是肯定的。

控制電路的核心部件為雙D觸發(fā)器，型號(hào)為CD4013，內(nèi)含兩個(gè)獨(dú)立的D觸發(fā)器。從R、S或C端子接受上升沿觸發(fā)信號(hào)，能使輸出狀態(tài)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)。常用來組成單穩(wěn)態(tài)、雙穩(wěn)態(tài)、無穩(wěn)態(tài)電路。如圖7-10所示，是內(nèi)部一路D觸發(fā)器的引腳功能圖。

圖7 CD4014的引腳功能圖

我們先掌握CD4013的兩個(gè)應(yīng)用模式，從中領(lǐng)會(huì)其電路原理及動(dòng)作模式：

a）雙穩(wěn)態(tài)電路。在數(shù)據(jù)端D和時(shí)鐘端C都接地的情況下，在置位端S加一個(gè)脈沖高電平，則Q輸出端變?yōu)楦唠娢唬ū恢梦唬?；在?fù)位端R加一個(gè)脈沖高電位，輸出端Q變?yōu)榈碗娢唬ū粡?fù)位）。端為Q端的反相輸出。

根據(jù)此原則（或滿足此檢測(cè)條件下），CD4013“變身”為普通R-S觸發(fā)器，在R、S端施加瞬時(shí)高電平信號(hào)，即可完成置0、置1及保持功能檢測(cè)。

b）數(shù)據(jù)檢出電路。置位端S和復(fù)位端R都接地的情況下，在C端時(shí)鐘脈沖作用下，D數(shù)據(jù)端的數(shù)據(jù)（0或1）被傳輸至輸出端Q。D端只有0或1兩個(gè)數(shù)據(jù)狀態(tài)，C端上升沿脈沖作用期間，D端的數(shù)據(jù)為Q端所檢出。

根據(jù)此原則（或滿足此檢測(cè)條件下），可在其時(shí)鐘端人為施加“0”或“1”信號(hào)，檢測(cè)Q端和D端數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)，由此準(zhǔn)確判斷芯片好壞。

由上述，因而對(duì)如我——一位較懶惰的檢修人員來說，檢測(cè)數(shù)字電路的好壞，無需研究其繁雜的時(shí)序圖，也不用管它傳輸頻率是多少和具體的傳輸數(shù)據(jù)是什么，電路僅為高低電平信號(hào)處理器，或僅為傳輸一個(gè)直流5V和直流0V的信號(hào)電路。輸出是此兩種狀態(tài)，而輸入信號(hào)亦為此兩種狀態(tài)。完全可用0V和5V充當(dāng)輸入端檢測(cè)信號(hào)，檢測(cè)輸出端的5V和0V變化，只要電路是聽話的講理的，就是好的電路。