异步或非时钟 SR 触发器

什么是 SR 触发器?

在数字电子技术中，SR 触发器是一种顺序逻辑电路，具有两个输入，即 S 和 R，以及两个输出，即 Q 和 Q'。

输入 S 表示"设置"，输入 R 表示"重置"。输出 Q 是触发器的正常输出，Q' 是触发器的反相输出，它是触发器正常输出 Q 的补码。 SR 触发器是一种单比特存储设备，用于多种数字电子系统。

SR 触发器的基本框图如图 1 所示。

根据时钟信号的存在与否，SR 触发器可分为两种类型，即 同步 SR 触发器 和 异步 SR 触发器。同步 SR 触发器仅在时钟信号激活时才产生输出。因此，它也被称为时钟 SR 触发器。

另一方面，异步 SR 触发器是只要将输入应用于电路，其输出就可用的触发器。异步 SR 触发器也称为非时钟 SR 触发器，因为其输出不受时钟信号控制，而仅受施加的输入控制。

正如本文标题所暗示的，这里我们只讨论异步或非时钟 SR 触发器。

什么是异步 SR 触发器?

异步 SR 触发器，也称为非时钟 SR 触发器或简称为 SR 锁存器，是一种顺序逻辑电路，用于存储一位二进制信息。它有两个输入和两个输出。输入是触发器的 S(表示"设置"输入)和 R(表示"重置"输入)。第一个输出是 Q，称为触发器的正常输出，另一个输出是 Q'，称为互补输出。

异步或非时钟 SR 触发器的框图如图 2 所示。

非时钟或异步 SR 触发器可以通过使用两个交叉耦合的 NOR 门或 NAND 门来构造。

现在让我们讨论 SR 触发器的每种构造(使用 NOR 门和使用 NAND 门)及其操作和真值表。

使用 NOR 门的异步 SR 触发器

如前所述，非时钟 SR 触发器可以通过使用两个交叉耦合的NOR 门如图 3 所示。

它有两个输入，即 S(设置) 和 R(重置)，以及两个输出，即 Q(正常输出) 和 Q'(反相输出)。

对于输入 S 和 R 的不同可能组合，此异步 SR 触发器按如下所述运行 −

• 当 S = 0 且 R = 0 − 在这种情况下，两个 NOR 门的输入均为逻辑 0。因此，对电路的输出没有影响。因此，输出仍保持其先前的状态。无时钟 SR 触发器的这种条件称为"无变化"或"保持条件"。
• 当 S = 1 且 R = 0 − 在这种情况下，NOR 门 A 的输出将变为零，因为输入 S 为逻辑 1。因此，NOR 门 B 的两个输入都变为逻辑 0，因此，NOR 门 B 的输出为逻辑 1，使 Q 等于 1。这称为无时钟 SR 触发器的"设置条件"。
• 当 S = 0 且 R = 1 −在这种情况下，NOR 门 B 的输出将变为零，因为输入 R 为逻辑 1，即 Q = 0。结果，NOR 门 A 的两个输入都变为逻辑 0，因此，NOR 门 A 的输出为逻辑 1，使 Q' 等于 1 且 Q = 0。这称为无时钟 SR 触发器的"复位条件"。
• 当 S = 1 且 R = 1 − 这称为 SR 触发器的"禁止条件或无效状态"，因为这种输入组合迫使两个 NOR 门的输出变为逻辑 0，这是不可能的。

SR 触发器的真值表

基于上述操作的无时钟 SR 触发器的真值表如下所示。

使用 NAND 门的异步 SR 触发器

我们还可以使用两个交叉耦合的 NAND 门来实现无时钟 SR 触发器。使用 NAND 门的异步 SR 触发器如下图 4 所示。

可以看出，异步 SR 触发器是一个低电平有效输入 SR 触发器。现在，让我们讨论异步 SR 触发器在不同可能输入组合下的工作情况。

• 当 S = 0 且 R = 0 时，即 S' = 1 且 R' = 1 − 在这种情况下，两个输入(即 S' 和 R')均为逻辑 1，因此输出保持先前状态。这称为 SR 触发器的保持状态。
• 当 S = 0 且 R = 1 时，即 S' = 1 且 R' = 0 −在这种情况下，输入 S' 为逻辑 1，输入 R' 为逻辑 0。因此，NAND 门 B 的输出将变为逻辑 1。因此，NAND 门 A 的输出，即 Q 变为逻辑 1。这称为触发器的复位状态。
• 当 S = 1 且 R = 0 时，即 S' = 0 且 R' = 1 − 在这种情况下，输入 S' 为逻辑 0，输入 R' 为逻辑 1。由于输入 S' 为逻辑 0，因此 NAND 门 A 的输出，即 Q 变为逻辑 1。这称为 SR 触发器的置位状态。
• 当 S = 1 且 R = 1 时，即 S' = 0 且 R' = 0 −在这种情况下，两个输入都是逻辑 0，即两个 NAND 门的输出必须为逻辑 1，这是不允许的，因为输出必须互相补充。这被称为触发器的禁止或无效状态。

使用 NAND 门的异步 SR 触发器的真值表

基于此讨论，我们可以推导出使用 NAND 门实现的异步 SR 触发器的真值表。

这都是关于数字电子产品中的异步或非时钟 SR 触发器。