摘要： 总结各种触发器输出端生动作的时间特点，以便学生理解和记忆。
关键词：时钟控制； 非时钟控制 ； 电平 ； 边沿
为触发器是一种能够存1位二值信号的基本单元电路统，它具有两个能自行保持的稳定状态，用来表示逻辑状态的0和1，或二进制数的0和1，通常根据不同的输入信号可以置成1或0状态，是时序逻辑电路的最小构成单元。根据有无时钟控制，触发器可分为时钟控制触发器和非时钟控制触发器。所谓非时钟控制触发器是指它的输入信号可在不受时钟控制信号的作用下，按某一逻辑关系改变触发器的输出状态；即输出时刻随输入的改变而改变。时钟控制触发器则必须在时钟信号的作用下，才能接收输入信號从而改变触发器的输出状态。时钟控制触发器按时钟类型又分为电平触发和边沿触发两种类型。教材中对各种触发器输出端动作的时间的说明复杂繁琐，学生难以理解和记忆，本文将对各种触发器的动作时间特点进行总结，以便学生理解和记忆。
一、非时钟控制触发器和时钟控制触发器
我们先一起来比较一下基本RS触发器和时钟控制的RS触发器他们的动作特点。
图1为基本RS触发器的内部电路，逻辑符号，功能表以及在给定相应的输入波形时得到对应的输出波形图，图2为时钟控制的RS触发器的每部电路，逻辑符号，功能表以及相应的输入输出波形图。经过比较可以发现，基本RS触发器没有时钟控制信号，是一种非时钟控制触发器，它只要输入端R、S的信号发生变化，输出端Q的状态马上随之改变；即输出端Q的状态时刻受输入端R、S的信号的影响。图2是时钟脉冲触发器，在内部电路上就是在基本触发器电路基础上加了两个基本的与非门G3和G4，并引入信号CP，这样，在CP=0时，不管R、S是什么状态，G3，G4的输出永远是1，这相对于G3、G4门是关闭的，而R、S信号被关在了他们的门外无法通过它们到达G1，G2的输入端。此时R、S输入信号不可能影响到输出端Q的状态，即此时输出端保持原有的状态不变。只有在CP=1的时候，G4的输出等于R，G3的输出等于S，这相当于G3G4门打开，R，S信号通过它们并到达G1和G2的输入端，此时输出端Q的状态随R、S的状态改变。经过上面的分析可以发现，非时钟控制的触发器输出端的状态随时都随输入信号的变化而变化；时钟控制触发器只在CP=1期间，输出才随输入的变化而变化。这就是时钟控制和非时钟控制的区别。
二、各种不同动作特点的时钟控制触发器
非时钟控制的触发器因为输出时刻随输入的变化而变化，所以它的抗干扰能力非常差，实际应用不多。下面我们一起来看一下抗干扰能力比它强的时钟控制触发器的各种动作特点。时钟控制触发器根据动作特点可以分为电平触发和边沿触发；其中电平触发又分为高电平触发和低电平触发，边沿触发分为上升沿触发和下降沿触发。下面我们分类进行分析和比较。
1.电平触发和边沿触发 分析下面的两个图形（1）时钟控制RS触发器（电平触发）
（2）D触发器 （边沿触发）
比较上述电路可以发现，时钟控制RS触发器在CP=1的所有时间段内，输出状态时刻随着输入的变化而变化，而CP=0的所有时间段内，不管输入是什么状态，输出都保持不变，所以它是一种电平触发的触发器。D触发器只在CP从0跳变为1的那一刻输出随该时刻的输入产生相应的动作。当CP信号上升跳变完成以后的其它时间段，输出端的状态就保持不变，即只有在CP信号上升沿到来那一刻，触发器输出端产生动作，其它时间段内触发器不发生任何动作。这就是边沿触发器。所以，电平触发的触发器是在CP信号为高电平或低电平的整个时间段都有可能产生动作，而边沿触发器只可能在CP信号跳变的时间点上发生动作。
2.高电平触发和低电平触发
CP电平有高电平和低电平，在电各种平触发器里，有些是高电平触发，有些是低电平触发。上图中给出的时钟控制RS触发器就是一种高电平触发的触发器。当然，只要在内部电路的CP输入端先加一个非门，然后再将CP信号送到G3，G4的输入端，那么该触发器的输出端状态的动作将发生在CP=0的所有时间段，而在CP=1的时间段，它的输出端的状态将保持不变。这就是一种低电平触发的触发器。
3.上升沿触发和下降沿触发
和电平触发一样，边沿触发也由两种情况，我们一起比较一下下面两个图形。
（1）D触发器（上升沿触发）
（2）JK触发器（下降沿触发）
可以发现，这两触发器的动作都发生在CP信号跳变的某一个时间点上，其它所有的时间段都不会发生动作。所以他们都是边沿触发的触发器。而D触发器只在CP从0跳变为1即CP上升沿到来的那一刻，输出端随该时刻的输入信号产生相应的动作。JK触发器在CP信号从1跳变为0时，即CP下降沿到来的那一刻输出端随该时刻的输入信号产生相应的动作。所以我们可以得出结论D触发器是上升沿触发的触发器，而JK触发器是下降沿触发的触发器。他们的动作都在CP信号发生变化的时刻，但是在CP信号的变化方式不同。
三、学生学习过程中得常见问题的案例分析
高等教育出版社出版的张龙兴主编的《电子技术基础》教材中，没有对触发器的动作特点进行详细的阐述，所以学生分辨不清各触发器输出端的状态何时发生动作，这样就导致了他们对触发器的输出状态把握不准，错误百出。现在我们一起来看一下下面几种问题。
1.画出同步RS触发器在给定下列输入波形时的输出端Q的波形。
学生的错误作答有下列几种情况
比较分析各种错误的波形可以发现，a图的Q端波形跳变都发生在CP脉冲为低电平的时候，而同步RS触发器为高电平触发，这是典型的混淆高电平触发和低电平触发所导致的错误。B图中，在第三个CP高电平期间，S端的输入波形出现两个小脉冲，当第二个高电平期间，输入信号为S=1，R=0，此时，Q端应置1，即脉冲应跳变为高电平，但b图中该同学在第三个CP脉冲高电平期间，Q端只跳变了一次，对S端的第二个脉冲没有做出反应，这是典型的忽略了电平触发器的空翻作用；C图中，Q端的波形没有受到时钟脉冲CP信号的任何限制作用，它把时钟控制触发器当成了基本触发器。
2.画出给定下列输入波形时的D触发器的输出端Q的波形。
学生的错误作答有下列几种情况
经过分析可以发现，（a）图的Q端波形的跳变发生在CP脉冲的高电平期间，把D触发器的上升沿触发当成高电平触发，即混淆了电平触发和边沿触发。（b）图的Q端波形状态跳变发生在CP脉冲的下降沿，即把上升沿CP触发的D触发器当成下降沿触发，混淆了上升沿和下降沿触发的动作。
触发器的种类很多，根据逻辑功能来分，有RS触发器，JK触发器， D触发器 ， T触发器。每一种触发器都具有不同的功能，具体的功能可以参照功能表即可。所以功能的区分相对较为简单。但很多同学分不清触发器的动作的时间，他们往往对照功能表来查看输入状态能得出相应的输出状态，但就是分布清触发器输出端何时发生动作。他们可能会把时钟脉冲信号当成无用信号，即输入一变化，即马上判断输出也跟着变化；或把电平触发当成边沿触发，即不看触发器的类型，在CP=1期间，主观判断它只能跳变一次；有的甚至把上升沿触发看成下降沿触发，即把动作的时间向后推了半个CP周期。这些问题都将给后面的时序逻辑电路的分析和设计带来很大的障碍。下面我们一起来分析一下学生作业中出现的几种问题。
参考文献：
【1】康华光 电子技术基础数字部分 【M】北京 高等教育出版社 2000179-199
【2】阎石 数字电子技术基础 【M】北京 高等教育出版社 2000186-208
【3】张龙兴 电子技术基础 【M】北京 高等教育出版社 2004
（作者单位：浙江省衢州中等专业学校324000 ）