数字电路之时序电路

　　在《数字电路之如雷贯耳的“逻辑电路”》、《数字电路之数字集成电路IC》之后，本文是数字电路入门3，将带来「时序电路」的讲解，及其核心部件触发器的工作原理。什么是时序电路？

　　上期学过的「组合电路」是根据当前输入信号的组合来决定输出电平的电路。换言之，就是现在的输出不会被过去的输入所左右，也可以说成是，过去的输入状态对现在的输出状态没有影响的电路。

　　这次讲解的「时序电路」和「组合电路」不同。「时序电路」的输出不仅受现在输入状态的影响，还要受过去输入状态的影响。

　　那么，如何才能将过去的输入状态反映到现在的输出上呢？「时序电路」到底需要些什么呢？人类总是根据过去的经验，决定现在的行动，这时我们需要的就是—记忆。同样，「时序电路」也需要这样的功能。这种能够实现人类记忆功能的元器件就是触发器。按结构和功能，触发器可以分为RS型、JK型、D型和T型。在这里，我们只讲解比较有代表性的类型，RS型和D型。

　　触发器就象一个跷跷板

　　触发器的工作方式与日本的“起坐亲子游戏”很象。日本的“起坐亲子游戏”，指的就是公园里的跷跷板。想起跷跷板，就能想象出RS触发器的工作原理。

　　图2就是一个跷跷板。这个跷跷板有些生锈，即使没有人坐，也不能恢复水平状态。请记住它保持倾斜的样子。假设：

　　◇跷跷板的两端是输出Q和Q#。

　　◇左右的2个人是R君和S君，表示输入。坐上跷跷板表示逻辑高H状态，没有在跷跷板上表示逻辑低L状态。

　　（每次只允许一个人坐，两人不能同时坐。）

　　

　　图1： RS触发器的电路图

　　

　　图2：跷跷板的初始状态（Q=L、Q#=H、R=L、S=L）

　　当S君坐上跷跷板（S=H）时，输出Q就变为H（Q#变成L）（图3）

　　

　　图3：S君坐在跷跷板上的状态（Q=H、Q#=L、R=L、S=H）

　　因为跷跷板有些生锈了，动作不灵活，所以，即使S君下来了（S=L），Q#还是L，不改变（图4）

　　

　　图4：S君从跷跷板上下来的状态（Q=H、Q#=L、R=L、S=L）

　　当R君坐上跷跷板时，Q变成L（Q#变成H）。当R君从跷跷板上下来时，也会保持L状态。从这个过程来看，我们是不是可以说跷跷板记住了以前坐过它的人呢。

　　用真值表表示RS触发器的工作过程的话，就象图5所示一样。表中Q0和Q0#表示的是输入变化以前的输出。