实际应用中,往往要求触发器按一定的时间节拍动作,即让输入信号的作用受到时钟脉冲(cp)的控制,为此,在触发器的输入端增加了时钟控制信号,使触发器状态的变化由时钟脉冲和输入信号共同决定,这类触发器称为“时钟控制触发器”或者“定时触发器”。
特点:时钟脉冲确定触发器状态转换的时刻(何时转换),输入信号确定触发器状态转换的方向(如何转换)。
对于时钟控制触发器,通常把时钟脉冲(cp)作用前的状态称为“现态”,而把时钟脉冲(cp)作用后的状态称为触发器的“次态”。常用的时钟控制触发器有r-s触发器、d触发器、j-k触发器和t触发器四种类型,每种类型又可分为不同的结构形式。下面以简单结构为例对四类触发器进行介绍。
时钟控制r-s触发器的逻辑电路和逻辑符号如图1(a)、(b)所示。它由4个与非门构成,与非门g1、g2构成基本r-s触发器,与非门g3、g4组成控制电路,称为控制门。
图1
(1)工作原理
①当时钟脉冲cp=0时,门g3、g4被封锁。不管r、s端的输入为何值,两个控制门的输出均为1,触发器状态保持不变。
②当时钟脉冲cp=1时,控制门g3、g4被打开,这时输入端r、s的值可以通过控制门作用于上面的基本r-s触发器。
●当r=0,s=0时,控制门g3、g4的输出均为1,触发器状态保持不变;
●当r=0,s=1时,控制门g3、g4的输出分别为1和0,触发器状态置成1状态;
●当r=1,s=0时,控制门g3、g4的输出分别为0和1,触发器状态置成0状态;
●当r=1,s=1时,控制门g3、g4的输出均为0,触发器状态不确定,这是不允许的。
即:当时钟脉冲信号cp为低电平(cp=0)时,状态保持不变;当时钟脉冲信号cp为高电平(cp=1)时状态随输入信号发生转移。
(2)逻辑功能描述
由工作原理可以归纳出钟控r-s触发器在时钟脉冲作用下(当时钟脉冲cp=1时)的功能表、激励表和次态方程。
①功能表
表1 功能表
r s
qn+1
功能说明
0 0
0 1
1 0
1 1
q
1
0
d
不变
置1
置0
不定
②激励表
表2 激励表
q qn+1
r s
0 0
0 1
1 0
1 1
d 0
0 1
1 0
0 d
③次态方程
触发器的次态方程为:
约束方程为:r·s=0
注意!!该触发器的功能描述形式与用或非门构成的基本r-s触发器完全相同,但该触发器仅当时钟脉冲cp=1时,才能实现上述逻辑功能。在钟控触发器中,时钟信号cp是一种固有的时间基准,通常不作为输入信号列入表中。对触发器功能进行描述时,均只考虑有时钟脉冲作用(cp=1)时的情况。