CO-触发器(Flip-Flop)

0.目录

1. 概念
2. 触发器与锁存器的关系
3. 类型种类
4. 双稳态触发器
5. 单稳态触发器
6. 射极耦合

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1.概念

在实际的数字系统中往往包含大量的存储单元，而且经常要求他们在同一时刻同步动作，为达到这个目的，在每个存储单元电路上引入一个时钟脉冲（CLK）作为控制信号，只有当CLK到来时电路才被“触发”而动作，并根据输入信号改变输出状态。把这种在时钟信号触发时才能动作的存储单元电路称为触发器，以区别没有时钟信号控制的锁存器。学名“双稳态多谐振荡器（Bistable Multivibrator）”。

2.触发器与锁存器的关系

触发器的电路图由逻辑门组合而成，其结构均由R-S锁存器派生而来（广义的触发器包括锁存器）。触发器可以处理输入、输出信号和时钟频率之间的相互影响。

在R-S锁存器的前面加一个由两个与门和一个非门构成的附加电路，则构成D触发器。当时钟脉冲CP为1时，读入输入端D的数据并传至输出端；当CP为0时，根据与门“只要有一个输入端为0则输出为0”的特性，输入端D的数据被与门屏蔽了，无法到达输出端，不管输入D怎样变化，Q端输出值都保持不变，只有等到下一个CP高电平到来时，才会把当前的D值送出。这样就实现了延迟输出即暂时保存的功能。从电路的动作可以看出，时钟输入端起到控制的作用，CP为1时，能触发后面的锁存器把D的值暂时锁存起来，这也正是触发器名词中“触发”的含义，这正是触发器与锁存器的联系与区别：触发器利用了锁存器的保存原理，但是加上了触发功能，可以控制保存的时间。

3.类型种类

按逻辑功能不同分为：RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器。

按触发方式不同分为：电平触发器、边沿触发器和脉冲触发器。

按电路结构不同分为：基本RS触发器和钟控触发器。

按存储数据原理不同分为：静态触发器和动态触发器。

按构成触发器的基本器件不同分为：双极型触发器和MOS型触发器。

4.双稳态触发器

基本电路如下图的上半部：

由两个反相器直接耦合而成。反相器1由晶体管T1和电阻Rc1R11及R12组成,反相器2由晶体管T2和电阻Rc2、R21及R22组成。反相器1的输出端Q即是反相器2的输入端，同样，反相器2的输出端也是反相器1的输入端,两级反相器是互相反馈的。这个电路具有两种稳定状态:

• T1管导通、T2管截止，Q端为低电位、为高电位
• T1管截止、T2管导通，Q端为高电位、为低电位

加上电压 Ec和-Eb后电路即进入一种稳定状态。若不加触发信号，电路则永远处于这个稳定状态。

欲使电路从一种稳态转换到另一种稳态，必须外加触发信号。图1的下半部分是两个引导触发信号给各个反相器的电路。它们分别由微分电路R1C1、R2C2和隔离二极管D1、D2组成。

当外加负触发脉冲作用于引导电路的“S”端时，通过微分电路R1C1使D1导通，b1点呈低电位。此时不论触发器原处何种状态T1管截止，Q点变为高电位，T2管导通，点变为低电位。这种稳态称为触发器的“置位”状态，“S”端称为“置位”端。反之，外加负触发脉冲作用于“R”端时,则使端为高电位，Q端为低电位。这种稳态为触发器的“复位”状态，“R”端称为“复位”端。具有置位、复位功能的触发器称为R-S触发器。

双稳态触发器可用来构成各种计数器、分频器和寄存器等。

5.单稳态触发器

单稳态触发器由两个反相器构成：

与双稳态触发器相比，由晶体管T2组成的反相器2完全相同，但由晶体管T1组成的反相器1中，用电容器C代替电阻器R11，且R12接向 Ec。另外，在T1管的b1点接有由D1、R1及C1组成的引导电路, ui即外加触发信号。触发器的状态电压由c1及c2点输出。

图中b的波形表明单稳态触发器的工作过程：

1. 在外加负触发脉冲u到来以前（0～t1期间），触发器处于稳定状态。由于b1点通过R12接向电压 Ec，T1导通，T2截止。c1点的电压uc1为低电位，c2点电压u为高电位，电容器C被充电
2. 在t=t1瞬间，u到来，通过微分电路R1C1使D1导通，b1呈低电位，T1由导通变为截止，uc1上升为高电位；T2导通，uc2下降为低电位。这时，电容器C通过T2放电形成暂时稳定状态(t1～t2期间)，称为暂稳态
3. 随着电容器C的放电，b1点电位上升，当t=t2时，b1点的电位又使T1管导通，uc1下降为低电位，T2管又截止,uc2电位上升
4. 在t2～t3期间，uc2因受Rc2C充电的影响而上升缓慢，形成恢复期
5. t3以后进入原来的稳定状态

单稳态触发器可用于脉冲整形和脉冲延时。

6.射极耦合

又称施密特触发器，其原理电路如下图：

它由两级反相器直接耦合而成。第一级反相器的输出端c1是第二级反相器的输入端。第一级反相器的输入端接输入触发电压ui，第二级反相器的输出端提供输出电压u0。两级反相器通过公共的发射极电阻Re耦合在一起，因而称射极耦合触发器。

这种触发器也有两种稳定状态：

• T1管导通、T2管截止，输出u0为高电位
• T1管截止，T2管导通，输出u0为低电位

触发器的稳定状态决定于输入u电位的高低，因此这种触发器具有电位触发特性：

• 输入ui为低电位时，T1管截止，c1点电位升高，使T2管导通，输出u0也是低电位
• 输入ui为高电位时，T1管导通，c1点电位下降，使T2管截止，输出u0也是高电位

射极耦合触发器可用于波形的整形和鉴幅。