16.1 本节导论触发器Flip-Flop是数字电路中最基本的时序逻辑单元能够存储 1 位二进制信息。本节围绕触发器的描述与分析方法展开系统介绍特性表、特征方程、激励表、状态转化图与时序图五种工具并厘清电路结构、逻辑功能与触发方式三者之间的关系为后续时序逻辑电路的设计打下基础。16.2 特性表又称功能表直观描述触发器次态Qn1Q^{n1}Qn1与现态QnQ^nQn、输入信号如 S、R、时钟信号 CP 之间对应关系的表格是分析触发器功能的基础工具。核心特点逻辑关系一目了然异步锁存器如 RS 锁存器无时钟 CP同步触发器需标注 CP 有效沿上升沿 / 下降沿示例或非门 RS 锁存器特性表高电平有效16.3 特征方程用逻辑代数表达式描述触发器次态Qn1Q^{n1}Qn1与现态QnQ^{n}Qn、输入信号之间的函数关系是特性表的数学抽象便于电路化简与设计核心特点需附加约束条件排除无效输入组合同步触发器需标注时钟有效沿如CP↑CP\uparrowCP↑表示上升沿有效。示例RS 触发器特征方程同步上升沿有效{Qn1SR‾Qn(CP↑)S⋅R0(约束条件)\begin{cases} Q^{n1} S \overline{R}Q^n \qquad(CP\uparrow) \\ S\cdot R0 \qquad(约束条件) \end{cases}{Qn1SRQn(CP↑)S⋅R0(约束条件)​16.4 激励表驱动表描述触发器从现态QnQ^{n}Qn转换到次态Qn1Q^{n1}Qn1时所需输入信号的取值组合是设计时序逻辑电路的核心工具核心特点与特性表互为逆过程特性表是 “输入→状态转换”激励表是 “状态转换→输入”。示例RS 触发器激励表16.5 状态转化图用图形化方式描述触发器状态转换规律的工具由状态节点、有向箭头和转换条件组成直观易懂。图形要素节点用圆圈表示内部标注触发器的稳定状态0 或 1箭头表示从现态到次态的转换方向箭头旁标注输入信号的取值组合如 S,R1,0。示例RS 触发器状态转化图16.6 时序图波形图以时间为横轴以输入信号、时钟信号、现态、次态的电平为纵轴的波形图直观展示触发器状态随时间的变化过程是电路仿真与测试的重要工具。示例或非门RS触发器【高电平有效】或非门特点有1出0全0出1 以及 0 A A所以阴影部分电平不确定【可能是高电平、也可能是低电平】16.7 触发器的电路结构和逻辑功能、触发方式的关系16.7.1 电路结构和逻辑功能电路结构形式与逻辑功能之间不存在严格的一一对应关系用同一种电路结构形式可以接成不同逻辑功能的触发器同样一种逻辑功能的触发器可以用不同的电路结构实现。16.7.2 电路结构和触发方式电路结构形式与触发方式之间存在严格的一一对应关系凡是采用同步SR结构的触发器无论其逻辑功能如何一定是电平触发方式凡是采用主从SR结构的触发器无论其逻辑功能如何一定是脉冲触发方式凡是采用两个电平触发D触发器结构、维持阻塞结构或者利用门电路传输延迟时间结构组成的触发器无论其逻辑功能如何一定是边沿触发方式。它们的共同特点是仅在 CP 的上升沿 / 下降沿瞬间响应输入电平持续期间不响应通过电路结构的类型识别触发器的触发方式16.8 本节小结触发器是构成时序逻辑电路的基本单元其核心是描述次态Qn1Q^{n1}Qn1与现态QnQ^nQn、输入信号及时钟 CP 之间的关系。四种描述工具相互关联特性表直观列出输入与状态转换的对应关系特征方程用逻辑代数表达式概括特性表便于化简与设计激励表特性表的逆过程由状态转换反推所需输入状态转化图与时序图分别以图形和波形直观展示状态转换规律。电路结构、逻辑功能与触发方式的关系电路结构与逻辑功能之间不存在严格的一一对应关系电路结构与触发方式之间存在严格的一一对应关系可通过电路结构类型识别触发方式电平、脉冲、边沿。