觸發器是數字技術的一個元素，是一種雙穩態設備，可以切換到其中一種狀態，即使外部信號被移除，也可以無限期地保持在其中。它由第一層的邏輯元素（AND-NOT、OR-NOT 等）構成，屬於第二層的邏輯設備。
在實踐中，觸發器以單獨封裝中的微電路形式生產，或者作為元件包含在大型集成電路 (LSI) 或可編程邏輯陣列 (PLM) 中。
觸發同步的分類和類型
觸發器分為兩大類：
- 異步;
- 同步（時鐘）。
它們之間的根本區別在於，對於第一類設備，輸出信號電平的變化與輸入（輸入）處信號的變化同時發生。對於同步觸發，只有在為此提供的輸入端有同步（時鐘、選通）信號時才會發生狀態變化。為此，提供了一個特殊的輸出，用字母 C（時鐘）表示。根據門控類型，同步元件分為兩類：
- 動態的;
- 靜止的。
對於第一種類型，輸出電平根據前沿（前沿）或時鐘脈衝下降（取決於觸發的具體類型）出現時的輸入信號配置而變化。在同步前沿（斜率）出現之間，任何信號都可以應用於輸入，觸發器的狀態不會改變。在第二個選項中，時鐘符號不是電平變化，而是時鐘輸入端出現 1 或 0。也有復雜的觸發設備分類：
- 穩定狀態的數量（3 個或更多，而主要元素為 2 個）；
- 級別數（也超過 3 個）；
- 其他特徵。
複雜元素在特定設備中的用途有限。
觸發器的類型及其工作原理
有幾種基本類型的觸發器。在理解差異之前，應該注意一個共同的屬性：當施加電源時，任何設備的輸出都會設置為任意狀態。如果這對電路的整體運行至關重要，則必須提供預設電路。在最簡單的情況下，這是一個產生用於設置初始狀態的信號的 RC 電路。
RS 人字拖
最常見的異步雙穩態器件類型是 RS 觸發器。它指的是分別設置狀態 0 和 1 的觸發器。為此有兩個輸入：
- S——設置（安裝）；
- R——復位（復位）。
有一個直接輸出Q，也可以有一個反相輸出Q1。它的邏輯電平總是與 Q 的電平相反——這在設計電路時很有用。
當對輸入 S 施加正電平時，輸出 Q 將被設置為邏輯單元（如果有反相輸出，它將變為電平 0）。之後，在設置的輸入端，信號可以隨心所欲地改變——這不會影響輸出電平。直到輸入 R 出現 1。這會將觸發器設置為狀態 0（反相輸出為 1）。現在改變復位輸入的信號不會影響元件的進一步狀態。
重要的！ 禁止兩個輸入都有邏輯單元的選項。觸發器將設置為任意狀態。在設計方案時，應該避免這種情況。
RS觸發器可以建立在廣泛使用的兩輸入NAND元件的基礎上。這種方法在傳統的微電路和可編程矩陣內部都實現了。
一個或兩個輸入可以反轉。這意味著在這些引腳上，觸發器不是由高電平而是低電平的外觀控制的。
如果您在雙輸入 AND-NOT 元素上構建 RS 觸發器，則兩個輸入都將是反向的 - 由邏輯零的供應控制。
RS觸發器有一個門控版本。它有一個額外的輸入 C。當滿足兩個條件時會發生切換：
- Set 或 Reset 輸入端出現高電平；
- 時鐘信號的存在。
這種元件用於必須延遲切換的情況，例如，在瞬態結束時。
D 人字拖
D-trigger（“透明觸發器”，“latch”，latch）屬於同步器件的範疇，由輸入C計時。還有一個數據輸入D（Data）。在功能方面，該設備屬於通過一個輸入接收信息的觸發器。
只要時鐘輸入處存在邏輯 1，輸出 Q 處的信號就會重複數據輸入處的信號（透明模式）。一旦選通電平進入狀態 0，輸出 Q 的電平將保持與邊沿（鎖存）時的電平相同。因此，您可以隨時在輸入端固定輸入電平。前面還有帶時鐘的 D 觸發器。它們在選通脈衝的上升沿鎖存信號。
實際上，兩種類型的雙穩態器件可以組合在一個微電路中。例如，D 和 RS 觸發器。在這種情況下，設置/復位輸入具有優先權。如果它們上有一個邏輯零，則該元素的行為就像一個正常的 D 觸發器。當至少一個輸入出現高電平時，無論輸入 C 和 D 處的信號如何，輸出都設置為 0 或 1。
D 觸發器的透明度並不總是一個有用的特性。為了避免這種情況，使用了雙元素（觸發器，“拍手”觸發器），它們用字母 TT 表示。第一個觸發器是將輸入信號傳遞到輸出的常規鎖存器。第二個觸發器用作存儲元件。這兩款設備都使用一個頻閃進行計時。
人字拖
T-觸發器屬於可數雙穩態元素類。它的工作邏輯很簡單——每當下一個邏輯單元進入它的輸入時，它就會改變它的狀態。如果將脈衝信號應用於輸入，則輸出頻率將是輸入頻率的兩倍。在反相輸出端，信號將與直接信號異相。
這就是異步 T 觸發器的工作原理。還有一個同步選項。當脈衝信號應用於時鐘輸入並且在輸出 T 處存在邏輯單元時，該元件的行為方式與異步元件相同 - 它將輸入頻率分成兩半。如果 T 引腳為邏輯零，則 Q 輸出設置為低電平，無論是否存在選通脈衝。
JK 人字拖
這種雙穩態元件屬於通用元件的範疇。它可以通過輸入單獨控制。 JK觸發器的邏輯與RS元件的工作類似。 J（作業）輸入用於將輸出設置為 1。 K（保持）引腳上的高電平將輸出重置為零。與 RS 觸發器的根本區別在於，不禁止兩個控制輸入上同時出現一個。在這種情況下，元素的輸出將其狀態更改為相反。
如果 Job 和 Keep 輸出連接，則 JK 觸發器變為異步計數 T 觸發器。當向組合輸入應用方波時，輸出將是頻率的一半。與 RS 元件一樣，JK 觸發器也有時鐘版本。在實踐中，主要使用這種類型的門控元件。
實際使用
即使外部信號被去除，觸發器也能保留記錄信息的特性允許它們用作容量為 1 位的存儲單元。您可以從單個元素構建一個用於存儲二進制狀態的矩陣 - 根據此原理，構建靜態隨機存取存儲器 (SRAM)。這種存儲器的一個特點是電路簡單，不需要額外的控制器。因此，此類 SRAM 用於控制器和 PLA。但低記錄密度阻止了此類矩陣在 PC 和其他強大的計算系統中的使用。
上面提到了使用觸發器作為分頻器。雙穩態元件可以鍊式連接，得到不同的分頻比。同一串可用作脈衝計數器。為此，有必要在每個時刻讀取中間元件的輸出狀態 - 將獲得與到達第一個元件輸入的脈衝數相對應的二進制代碼。
根據應用的觸發器類型，計數器可以是同步的或異步的。串並轉換器建立在相同的原理上，但這裡只使用門控元件。此外，數字延遲線和二進制技術的其他元素都建立在觸發器之上。
RS 觸發器用作電平箝位器（反彈抑制器）。如果使用機械開關（按鈕、開關）作為邏輯電平源，那麼當按下時，彈跳效果將形成許多信號而不是一個信號。 RS 觸發器成功地解決了這個問題。
雙穩態器件的範圍很廣。在他們的幫助下解決的任務範圍很大程度上取決於設計師的想像力，尤其是在非標準解決方案領域。
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