时钟SR触发器及机械弹跳电路设计

触发器是一个基本的存储单元,可以存储 1 位数字信息。它是一个双稳态电子电路,即它有两个稳定状态:高电平或低电平。由于触发器是双稳态元件,它的输出保持在任一稳定状态,直到应用外部事件(称为触发器)。
一旦使用使用如下所示的或非门来实现上述基于反相器的触发器,我们称之为sr触发器。
时钟sr触发器电路
两种类型的时钟 sr 触发器是可能的:基于 nand 和基于 nor。使用与非门的时钟sr触发器电路如下所示:
该电路是通过在基于 nand 的 sr 触发器中添加两个 nand 门而形成的。当额外的 nand 门反转输入时,输入为高电平有效。一个时钟脉冲作为两个额外的与非门的输入。
因此,时钟脉冲的转换是该设备运行的关键因素。假设它是一个上升沿触发设备,这个触发器的真值表如下所示。
clock r s q state
↓ or 0 or 1 x x last state no change (hold)
↑ 0 0 last state no change (hold)
↑ 0 1 1 set
↑ 1 0 0 reset
↑ 1 1 not applied (?) forbidden
使用或非门也可以达到同样的效果。使用或非门的时钟 sr 触发器电路如下所示。
上图显示了 rs 触发器的结构(因为 r 与输出 q 关联),set 和 reset 的功能保持不变,即当 s 为高时,q 设置为 1,当 r 为高时,q 为重置为 0。
机械弹跳应用
sr 触发器是非常简单的电路,但由于其非法状态,即 s 和 r 都为高电平(s = r = 1),因此在实际电路中没有广泛使用。但它们用于开关电路,因为它们提供简单的开关功能(在设置和复位之间)。
一个这样的应用是开关去抖动电路。sr 触发器用于消除数字电路中开关的机械弹跳。
在机械弹跳应用中,机械开关在按下或松开时,通常需要一些时间并在稳定下来之前振动数次。(关注公众号 电路一点通)开关的这种非理想行为称为开关弹跳或机械弹跳。这种机械反弹往往会在低电压和高电压之间波动,这可以通过数字电路来解释。
这会导致脉冲信号发生变化,而这些不需要的脉冲序列将导致数字系统无法正常工作。
例如,在信号的这个弹跳期间,输出电压的波动非常大,因此寄存器计数多个输入而不是单个输入。为了消除数字电路的这种行为,我们使用开关去抖动电路,在这种情况下,使用 sr 触发器。
sr触发器如何消除机械弹跳?
根据当前状态输出,如果按下设置或重置按钮,则输出将以一种计数多个信号输入的方式发生变化,即,电路可能会接收到一些不需要的脉冲信号,因此由于机械弹跳动作机器,q 处的输出没有变化。
按下按钮时,触点会影响触发器的输入,并且当前状态会发生变化,并且不会因任何其他机械开关弹起而对电路/机器产生进一步影响。如果开关有任何额外的输入,则不会有任何变化,并且 sr 触发器会在一小段时间后复位。
因此,只有在 sr 触发器执行状态更改后,即只有在接收到单个时钟脉冲信号后,才会使用同一个开关。
开关去抖动电路的电路如下所示。
开关的输入接地(逻辑 0)。有两个上拉电阻连接到每个输入。当开关在触点之间时,它们确保触发器输入 s 和 r 始终为 1。
另一种电路可以用nor sr触发器构建。
开关的输入连接到逻辑 1。每个输入连接有两个下拉电阻。它们确保触发器输入 s 和 r 在开关位于触点 a 和 b 之间时始终为 0。
用于消除机械开关弹跳的常用 ic 有 max6816 – 单输入、max6817 – 双输入、max6818 – 八路输入开关去抖器 ic。这些 ic 包含 sr 触发器的必要配置。
结论
关于称为 sr 锁存器或 sr 触发器的基本存储器电路的完整初学者教程。您了解了什么是 sr 触发器、它的工作原理、它使用 nor 和 nand 门的实现、带时钟的 sr 触发器以及 sr 触发器的重要应用。


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