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。

审核编辑：汤梓红