數字設備：觸發器、比較器和寄存器

數字設備建立在邏輯元素之上，因此它們遵循邏輯代數法則。數字技術的基本設備以及邏輯設備都是觸發器。

觸發器（英文trigger——trigger）——一種具有兩種穩定狀態，在外來脈衝的影響下能從一種狀態跳到另一種狀態的電子裝置。

觸發器，或者更準確地說，觸發器系統被稱為一大類電子設備，它們能夠長時間保持在兩種穩定狀態中的一種狀態，並在外部信號的影響下交替出現。每個觸發條件都可以通過輸出電壓值輕鬆識別。

每個觸發狀態對應於某個（高或低）輸出電壓電平：

1) 觸發器設置為一種狀態——級別 «1»。

2) 觸發器復位——輸出端為 «0» 電平。

只要需要，穩定狀態就會保持，並且可以通過外部脈衝或通過關閉電源電壓來改變。澈。觸發器是一種基本存儲元件，能夠存儲最小的信息單位（一位）«0» 或 «1»。

觸發器可以構建在分立元件、邏輯元件、集成電路上或者是集成電路的一部分。

觸發器的主要類型包括：RS-、D-、T-、JK-觸發器……此外，觸發器還分為異步和同步。在異步驅動中，從一種狀態到另一種狀態的切換是在信號到達信息輸入時直接完成的。除了數據輸入外，同步觸發器還有一個時鐘輸入。它們的切換僅在存在使能時鐘脈衝時發生。

RS 觸發器至少有兩個輸入：S（設置 - 設置）- 觸發器設置為電平狀態 «1» 和 R（重置）- 觸發器重置為電平狀態 «0»。 （圖。1）。

在輸入 C 存在的情況下，觸發器是同步的 - 觸發器的切換（輸出狀態的改變）只能在同步（同步）脈衝到達輸入 C 的時刻發生。

圖 1 — RS 觸發器的傳統圖形表示和結論的目的 a) 異步，b) 同步

觸發器除了正向輸出外，還可以有反相輸出，輸出的信號是相反的。

表 1 顯示了觸發器在操作期間可以呈現的狀態。該表顯示了輸入信號S和R在某一時刻tn的值以及觸發器（直接輸出的）在下一個時刻tn+1到達後的下一時刻的狀態脈衝。新的觸發狀態也受 Q n 先前狀態的影響。

澈。如果需要寫入觸發器 «1» — 我們向 S 輸入發送一個脈衝，如果 «0» — 我們向 R 輸入發送一個脈衝。

S = 1, R = 1 的組合是禁止組合，因為無法預測輸出端將建立什麼狀態。

表 1 - 同步 RS 觸發器狀態表

還可以使用時序圖（圖 2）查看觸發器的操作。

圖 2 — 異步 RS 觸發器的時序圖

D-trigger（來自英文delay——延遲）有一個信息輸入和一個時鐘（同步）輸入（圖3）。

D 觸發器在輸出 Q 處存儲時鐘脈衝 C 到達時數據輸入 D 處的信號。觸發器存儲 C = 1 時寫入的信息。

表 2-D 觸發器的狀態表

圖 3 —​​ D 觸發器：a) 常規圖形表示，b) 操作時序圖

T 型觸發器（來自英語 tumble——翻轉、翻筋斗），也稱為計數觸發器，具有一個信息輸入 T。T 型輸入（計數輸入）的每個脈衝（脈衝衰減）都會將觸發器切換到相反的狀態。

圖 4 顯示了 T 觸發符號體系 (a) 和操作時序圖 (b)。

圖 4-T 觸發器 a) 常規圖形符號，b) 操作時序圖 c) 狀態表

一個 JK 觸發器（來自英文 jump—jump，keer—hold）有兩個數據輸入 J 和 K 以及一個時鐘輸入 C。引腳 J 和 K 的分配類似於引腳 R 和 S 的分配，但是觸發器具有沒有禁止的組合。如果 J = K = 1，它會將其狀態更改為相反的狀態（圖 5）。

通過適當連接輸入，觸發器可以執行 RS-、D-、T-觸發器的功能，即是一個通用觸發器。

圖 5 -JK -觸發器 a) 常規圖形符號，b) 縮寫狀態表

比較器（比較 — 比較）——一種比較兩個電壓的設備——輸入 Uin 與參考 Uref。參考電壓是一個恆定電壓，有正極性或負極性，輸入電壓隨時間變化。基於運算放大器的最簡單的比較器電路如圖 6 所示。如果 Uin Uop 在輸出 U — us（圖 6，b）。

圖 6 — 運算放大器比較器：a) 最簡單的方案 b) 性能特徵

正反饋比較器稱為施密特觸發器。如果比較器在相同電壓下從 «1» 切換到 «0»，反之亦然，則施密特觸發器 - 在不同電壓下。參考電壓創建一個 PIC 電路 R1R2，輸入信號被饋送到運算放大器的反相輸入端。圖 7，b，顯示了施密特觸發器的傳輸特性。

在 OS 庫存輸入處的負電壓 Uout = U + sat。這意味著正電壓作用於同相輸入。隨著輸入電壓的增加，電流Uin > Uneinv。 （Uav — 觸發器）比較器進入狀態 Uout = U -sat。負電壓施加到非反相輸入。因此，隨著 Uin < Uneinv 時刻輸入電壓的降低。 （Uav — 觸發器）比較器進入狀態 Uout = U + sat。

圖 7 — 運算放大器的施密特操作：a) 最簡單的方案 b) 性能特徵

一個例子。圖 8 顯示了用於控制電動機的繼電器接觸器的示意圖，允許電動機啟動、停止和反轉。

圖 8 — 繼電器接觸器電機控制方案

電動機的換向由磁力啟動器 KM1、KM2 執行。自由閉合觸點 KM1、KM2 可防止磁力啟動器同時運行。自由斷開觸點KM1、KM2提供按鈕SB2、SB3的自鎖功能。

為了提高運行的可靠性，需要用使用半導體器件和器件的非接觸系統來代替繼電器-接觸器控制電路和電源電路。

圖 9 顯示了一個非接觸式電機控制電路。

磁力啟動器的電源觸點已更換為光敏電阻：KM1-VS1-VS3、KM2-VS4-VS6。使用光敏電阻可以將低電流控制電路與強大的電源電路隔離開來。

觸發器提供自鎖按鈕SB2、SB3。邏輯元件 AND 確保同時激活其中一個磁啟動器。

三極管VT1導通時，電流流過第一組光敏電阻VS1-VS3的發光二極管，從而保證電流流過電機繞組，三極管VT2的導通為第二組光敏電阻VS4供電-VS6，確保電動機沿另一個方向旋轉。

圖 9 — 非接觸式電機控制電路

寄存器——一種設計用於短期存儲和轉換多位二進制數的電子設備。寄存器由觸發器組成，觸發器的數量決定了寄存器可以存儲二進制數的多少位——寄存器的大小（圖 10，a）。邏輯元素可用於組織觸發器的操作。

圖 10 — 寄存器：a) 一般表示，b) 常規圖形符號

根據輸入和輸出信息的方式，寄存器分為並行和串行。

在順序寄存器中，觸發器串聯連接，即前一個觸發器的輸出將信息傳遞到下一個觸發器的輸入。觸發器時鐘輸入 C 並聯連接。這樣的寄存器有一個數據輸入和一個控制輸入——時鐘輸入 C。

並行寄存器同時寫入有四個數據輸入的觸發器。

圖 10 顯示了一個四位並行-串行寄存器的 UGO 和引腳分配。