触发器是构成时序电路的基本逻辑单元,它有RS触发器、JK触发器、D触发器、T触发器等几种类型,其中RS触发器存在一种“不定状态”,该状态容易引起模糊的认识,且不同的教材有不同的描述形式,下面就“不定状态”进行深入的探讨。
一.基本RS触发器
1“或非”门鳍构的RS触发器
图l为“或非”门结构的RS触发器,对输入R、S不同取值进行分析得出表l,从表1中可以看出,当R=S=“l“时,出现了Q=Q=“O”的状态,该状态很多教材中视为“不定状态”,其实严格意义上讲,该状态不是“不定状态”,而是“不合法状态”。触发器的输出设置有Q与Q,便是要求设计出的触发器,这两个输出端互为匣变量,其他类型的触发器不管输人为哪种组合,都满足这个关系,但RS触发器当R=S=“l”时,出现了Q=Q=“0”的状态,其输出的值是确定的,但不符合设计要求的Q与Q互为反变量的逻辑,故应称为“不合法状态”。
“不定状态”是指当输入确定后,输出的值可能是“0”,也可能是“1”。
对于“或非”门结构的RS触发器,当输入R=s_“1”跳变为R=S=“O”时,输出出现“不定状态”。
分析如下,图1中:
1)若上面的“或非”门传输延迟小,则输出Q抢先眺变为“l”,“l”反馈至下面“或非”门的输入,则其输出O为“O”.整个电路为置位状态。
2)若下面的“或非”门传输延迟小,则输出Q抢先跳变为“l”,“1”反馈至上面“或非”门的输入,则其输出O为“0”,整个电路为复位状态。
3)若上、下两个“或非”门传输延迟完全一致(一般不可能).则上、下输出同时跳变为“l”,“1”同时反馈到输入则两输出又同时跳变为“0”,不断反复……。
故所谓“不定状态”是指当输入RSM“11”跳变为“00”后(同时撤销有效信号).“00”所对应的状态。据此“或非”门结构的RS触发器真值表可改为表2。
2."与非”门结构的RS触发器
电路形式如图2所示,该电路当R=S=“0”时,出现Q=Q=“l”的“不合法状态”,注意:该状态两个输出均为“1”,而“或非”门的“不合法状态”输出均为“0”。
如果同时撤消输人端的信号,即两输入端从“00”同时眺变为“11”,“1l”对应的输出出现与上述同样原理的。不定状态”。
RS触发器的功能可以根据其引脚的名称快速记忆:R(RESET,复位端):该输入引脚有效,输出Q为“O”;S(SET.置位端):该输入引脚有效,输出Q为“l”;两输入信号均无效,输出不变。两输入信号不能同时有效,否则触发器不知道该复位还是该置位,这时即出现了“不合法状态”,若是“或非”门结构的RS触发器两输出均为“l”;若是“与非”门结构的RS触发器两输出均为“0”;若两输入端信号从均有效眺变到均无效,对应输出才出现“不定状态”。
输入引脚上的“一”表示低电平“0”是有效的信号,否则高电平“I”才是有效的信号。
上述电路“或非”门结构的RS触发器输入是高电平有效,“与非”门结构的RS触发器输入是低电平有效,但是只要在相应电路的前面加一级”非门”,有效信号对应的高低电平就发生了改变。
二、门控RS触发器
图3是门控RS触发器的逻辑符号,从中可知其输入是高电平有效的触发器,CP在“1”期间工作,在“O”期间不工作.但它是“或非”门还是“与非”门结构的电路并不知道,磐须通过RS触发器的型号才可查手册,这里假设它是由“与非”门构成的,则“不合法状态”输出均为“l”。
该电路有两种情况会出现不定状态:I)CP在“l”期间输入发生了从“11”眺变到“00”的变换,即在CP有效期间,出现同时撤销有效输入的情况。2)在CP为“l”期间.RS同时有效,这时CP跳变到“0”,对应输出也为“不定状态”。
图4是RS触发器对应不同输入下的波形图,假设初态tl为“0”。波形图中出现了两次“不定状态”,在t5期间出现的“不定状态”是因为CP在“1”期间输人发生了从“11”眺变到“00”的变换,在t7期间出现的“不定状态”是因为在CP为“1”期间,RS同时有效.这时CP跳变到了“0”。该波形图中出现了三次“不合法状态”:“t4、t6、t8。t8后面没有出现“不定状态”,是因为在CP为“l”期间.S端有效信号已撤销,电路进入了复位状态。
在t3期间的后半段R、S端也同时出现了高电平的有效信号,但输出没有出现“不定状态”的原因是因为这时CP为“0”,触发器不工作,输出维持不变。
由此可见,出现“不定状态”之前,触发器一定处于“不合法状态”,即RS触发器两输入端都有有效的信号;但触发器处于“不合法状态”的话,其后不一定会进入“不定状态”,除非撤销CP或同时撤销两有效的输入信号。