3.1.1基本RS（Reset-Set）锁存器
基本RS锁存器是指与非门构成电流RS锁存器
关键：门电路的交叉耦合
RS锁存器中的：
- R (Reset)：复位，将输出置为0
- S (Set)：置位，将输出置为1
NOTE THAT：
这里的脚标上的D表示Direct，说明系统的工作是异步的
这里还没有引入时钟信号，但是这个概念到后面很有用
与非门RS锁存器的工作状态
Q | 功能 | ||
1 | 1 | 保持原值 | 保持 |
0 | 1 | 0 | 复位 |
1 | 0 | 1 | 置1 |
0 | 0 | 不定 | 禁止 |
或非门RS锁存器的工作状态
R | S | Q | 功能 |
0 | 0 | 保持原值 | 保持 |
1 | 0 | 0 | 复位 |
0 | 1 | 1 | 置1 |
1 | 1 | 不定 | 禁止 |
从表中可以看出，两种锁存器的功能相同，只是控制信号的有效电平相反：
NOTE THAT：RS锁存器在输入为禁止态（R=S=0或R=S=1）时
- 如果不是R、S的值同时改变导致离开禁止态
👉电路状态确定，但是不符合逻辑
- 如果R、S的值同时改变导致进入离开禁止态
👉电路状态不确定，取决于哪个门先导通
例：禁止态分析
第一次禁止状态没有问题，第二次有问题
例：用RS锁存器实现无弹跳开关（去抖动）
当S处于上端时，，
当开关向下拨动时，认为S端立刻断开，但是R端从接触到完全贴合需要一个抖动的过程
但是无论如何变化，电路输出只变化一次，因为对于RS锁存器而言只是在Reset和Hold两个状态之间跳变，不影响输出
例：实现7进制
- 使用161（异步清零）
异步清零时，必须借助0110的下一个状态0111，利用0111状态作为反馈清零控制
这里会出现一个非常短暂的过渡态‘0111’；考察下述情况：
如果翻转速度不一致，很有可能会出现：先被清零→→没有被有效置零
为了充分保证异步清零的有效性，必须保证清零脉冲有足够的宽度👉使用RS锁存器
3.1.2电平触发的同步锁存器
高电平触发的RS锁存器
- 引入了时钟信号（Clock Pulse，CP），只有当时钟信号为高的时候我们对RS锁存器的操作才会被执行
- 的优先级更高，可以无视时钟信号
因此，它们也称作异步置0，异步置1
RS锁存器动态分析如下
- 状态由0翻转为1
- 状态由1翻转为0
锁存器翻转时间要求
- 时钟脉冲高电平持续时间 大于 3tpd
- Q端从"0"翻转到"1"的时间：tpdLH = 2tpd
- Q端从"1"翻转到"0"的时间：tpdHL = 3tpd
- R和S端的状态切换应在时钟脉冲低电平期间完成
功能描述方法——以RS锁存器为例
状态方程
RS锁存器的状态方程为：
其中：
- 和为输入信号
- 为当前状态（现态）
- 为下一状态（次态）
NOTE THAT：
- 这里的状态方程其实对所有的RS锁存器均成立，没有考虑触发
- 具体应用时要考虑到底是低电平有效还是高电平有效进行调整
逻辑符号
高电平触发的D锁存器
状态方程
在CP高电平有效时：
说明D锁存器的次态完全由D端的输入决定，与现态无关
同步锁存器的特点及存在的问题
3.1.3 边沿触发的触发器
边沿触发器只有在CP脉冲的上升沿或下降沿时接收信号，并完成翻转。由于触发器响应输入信号的时间极短，所以，电路的可靠性高，抗干扰能力强。目前的触发器产品一般都采用该技术。
边沿触发的D触发器
- 三角形🔺表示边沿触发
- 如果没有⚪，默认上升沿↑触发；有⚪，则是下降沿↓触发
但是 的优先级更高，所以如果这个信号受到干扰，同步和边沿触发器都会受到干扰，这是因为异步信号可以绕过时钟控制，直接影响触发器的状态。
下降沿触发的JK触发器
JK触发器中的：
- J (Jump)：置位，当K=0时使输出置为1
- K (Kill)：复位，当J=0时使输出置为0
JK触发器的基本特点
JK触发器具备有四种功能，是一个有记忆的、全功能触发器。该电路在CP脉冲下降沿期间接收JK信号并完成状态翻转，靠的是内部门电路延时时间差而实现的。
状态方程
电路功能
电路功能可从表达式得到：
- : （保持）
- : （置0）
- : （置1）
- : （翻转）
真值表
J | K | 说明 | ||
0 | 0 | 0 | 0 | 保持 |
0 | 0 | 1 | 1 | 保持 |
0 | 1 | 0 | 0 | 置0 |
0 | 1 | 1 | 0 | 置0 |
1 | 0 | 0 | 1 | 置1 |
1 | 0 | 1 | 1 | 置1 |
1 | 1 | 0 | 1 | 翻转 |
1 | 1 | 1 | 0 | 翻转 |
注意：一定看清楚初始状态是什么；数电容易出错
总结
这两种触发器都可以实现状态翻转功能，区别在于控制信号T的有效电平相反。
3.1.4触发器功能转换
一种功能的触发器可以转换成另一种功能
→翻转触发器
分析思路：从状态方程出发，列出已有的状态方程，和目标的状态方程
RS→D
这里没有满足的约束条件
RS→翻转触发器T’
注意，这里还要考虑电路的约束条件，也就是要考虑包括约束条件在内的完整的状态方程
JK→D
JK→T；JK→T’
T’（翻转）触发器也是计数功能触发器
D→JK
