時(shí)鐘SR觸發(fā)器及機(jī)械彈跳電路設(shè)計(jì)

觸發(fā)器是一個(gè)基本的存儲(chǔ)單元，可以存儲(chǔ) 1 位數(shù)字信息。它是一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)電子電路，即它有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：高電平或低電平。由于觸發(fā)器是雙穩(wěn)態(tài)元件，它的輸出保持在任一穩(wěn)定狀態(tài)，直到應(yīng)用外部事件（稱為觸發(fā)器）。

一旦使用使用如下所示的或非門來實(shí)現(xiàn)上述基于反相器的觸發(fā)器，我們稱之為SR觸發(fā)器。

時(shí)鐘SR觸發(fā)器電路

兩種類型的時(shí)鐘 SR 觸發(fā)器是可能的：基于 NAND 和基于 NOR。使用與非門的時(shí)鐘SR觸發(fā)器電路如下所示：

該電路是通過在基于 NAND 的 SR 觸發(fā)器中添加兩個(gè) NAND 門而形成的。當(dāng)額外的 NAND 門反轉(zhuǎn)輸入時(shí)，輸入為高電平有效。一個(gè)時(shí)鐘脈沖作為兩個(gè)額外的與非門的輸入。

因此，時(shí)鐘脈沖的轉(zhuǎn)換是該設(shè)備運(yùn)行的關(guān)鍵因素。假設(shè)它是一個(gè)上升沿觸發(fā)設(shè)備，這個(gè)觸發(fā)器的真值表如下所示。

使用或非門也可以達(dá)到同樣的效果。使用或非門的時(shí)鐘 SR 觸發(fā)器電路如下所示。

上圖顯示了 RS 觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)（因?yàn)?R 與輸出 Q 關(guān)聯(lián)），SET 和 RESET 的功能保持不變，即當(dāng) S 為高時(shí)，Q 設(shè)置為 1，當(dāng) R 為高時(shí)，Q 為重置為 0。

機(jī)械彈跳應(yīng)用

SR 觸發(fā)器是非常簡(jiǎn)單的電路，但由于其非法狀態(tài)，即 S 和 R 都為高電平（S = R = 1），因此在實(shí)際電路中沒有廣泛使用。但它們用于開關(guān)電路，因?yàn)樗鼈兲峁┖?jiǎn)單的開關(guān)功能（在設(shè)置和復(fù)位之間）。

一個(gè)這樣的應(yīng)用是開關(guān)去抖動(dòng)電路。SR 觸發(fā)器用于消除數(shù)字電路中開關(guān)的機(jī)械彈跳。

在機(jī)械彈跳應(yīng)用中，機(jī)械開關(guān)在按下或松開時(shí)，通常需要一些時(shí)間并在穩(wěn)定下來之前振動(dòng)數(shù)次。（關(guān)注公眾號(hào) 電路一點(diǎn)通）開關(guān)的這種非理想行為稱為開關(guān)彈跳或機(jī)械彈跳。這種機(jī)械反彈往往會(huì)在低電壓和高電壓之間波動(dòng)，這可以通過數(shù)字電路來解釋。

這會(huì)導(dǎo)致脈沖信號(hào)發(fā)生變化，而這些不需要的脈沖序列將導(dǎo)致數(shù)字系統(tǒng)無法正常工作。

例如，在信號(hào)的這個(gè)彈跳期間，輸出電壓的波動(dòng)非常大，因此寄存器計(jì)數(shù)多個(gè)輸入而不是單個(gè)輸入。為了消除數(shù)字電路的這種行為，我們使用開關(guān)去抖動(dòng)電路，在這種情況下，使用 SR 觸發(fā)器。

SR觸發(fā)器如何消除機(jī)械彈跳？

根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)輸出，如果按下設(shè)置或重置按鈕，則輸出將以一種計(jì)數(shù)多個(gè)信號(hào)輸入的方式發(fā)生變化，即，電路可能會(huì)接收到一些不需要的脈沖信號(hào)，因此由于機(jī)械彈跳動(dòng)作機(jī)器，Q 處的輸出沒有變化。

按下按鈕時(shí)，觸點(diǎn)會(huì)影響觸發(fā)器的輸入，并且當(dāng)前狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，并且不會(huì)因任何其他機(jī)械開關(guān)彈起而對(duì)電路/機(jī)器產(chǎn)生進(jìn)一步影響。如果開關(guān)有任何額外的輸入，則不會(huì)有任何變化，并且 SR 觸發(fā)器會(huì)在一小段時(shí)間后復(fù)位。

因此，只有在 SR 觸發(fā)器執(zhí)行狀態(tài)更改后，即只有在接收到單個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)后，才會(huì)使用同一個(gè)開關(guān)。

開關(guān)去抖動(dòng)電路的電路如下所示。

開關(guān)的輸入接地（邏輯 0）。有兩個(gè)上拉電阻連接到每個(gè)輸入。當(dāng)開關(guān)在觸點(diǎn)之間時(shí)，它們確保觸發(fā)器輸入 S 和 R 始終為 1。
另一種電路可以用NOR SR觸發(fā)器構(gòu)建。

開關(guān)的輸入連接到邏輯 1。每個(gè)輸入連接有兩個(gè)下拉電阻。它們確保觸發(fā)器輸入 S 和 R 在開關(guān)位于觸點(diǎn) a 和 b 之間時(shí)始終為 0。

用于消除機(jī)械開關(guān)彈跳的常用 IC 有 MAX6816 – 單輸入、MAX6817 – 雙輸入、MAX6818 – 八路輸入開關(guān)去抖器 IC。這些 IC 包含 SR 觸發(fā)器的必要配置。

結(jié)論

關(guān)于稱為 SR 鎖存器或 SR 觸發(fā)器的基本存儲(chǔ)器電路的完整初學(xué)者教程。您了解了什么是 SR 觸發(fā)器、它的工作原理、它使用 NOR 和 NAND 門的實(shí)現(xiàn)、帶時(shí)鐘的 Sr 觸發(fā)器以及 SR 觸發(fā)器的重要應(yīng)用。

審核編輯：湯梓紅