RS觸發器Multisim電路仿真——硬件工程師筆記

目錄

1 RS觸發器基礎知識

1.1 工作原理

1.2 電路結構

1.3 特點

1.4 應用

1.5 設計考慮

1.6 總結

2 與非門實現基本RS觸發器

2.1 電路結構

2.2 工作原理

2.3 特點

2.4 總結

3 或非門實現基本RS觸發器

3.1 電路結構

3.2 工作原理

3.3 特點

3.4 總結

4 與非門實現同步RS觸發器

4.1 電路結構

4.2 工作原理

4.3 特點

4.4 總結

5 與非門實現帶異步置位復位端的同步RS觸發器

5.1 電路結構

5.2 工作原理

5.3 特點

5.4 總結

硬件工程師筆試面試相關文章鏈接

1 RS觸發器基礎知識

RS觸發器（ResetSet觸發器），也稱為RS觸發器或簡單稱為RS觸發器，是一種基本的雙穩態多諧振蕩器電路，它具有兩個穩定狀態，并且可以通過外部信號在這兩個狀態之間切換。

1.1 工作原理

RS觸發器通過兩個互補的邏輯門（通常是與非門或或非門）交叉耦合來實現。它有兩個輸入端：置位（Set，S）和復位（Reset，R），以及兩個輸出端，通常表示為Q和Q'（Q的反相）。

Set

Reset

Q

Q’

0

1

0

1

1

0

1

0

0

0

之前狀態

1

1

全部置零

置位（S）：當S輸入為高電平（邏輯1）時，R低電平，輸出Q被置為高電平，Q'為低電平。

復位（R）：當R輸入為高電平（邏輯1）時，S低電平，輸出Q被置為低電平，Q'為高電平。

保持狀態：當S和R都為低電平（邏輯0）時，觸發器保持其先前的狀態。

置零：當S和R都為高電平（邏輯1）時，觸發器置零。

1.2 電路結構

RS觸發器可以由以下方式構成：

1. 使用與非門：兩個與非門交叉耦合，形成基本的RS觸發器結構。

2. 使用或非門：兩個或非門交叉耦合，也可以實現RS觸發器的功能。

3. 集成電路：如74系列的74LS279等，是常用的RS觸發器集成電路。

1.3 特點

雙穩態：RS觸發器有兩個穩定的輸出狀態，可以作為存儲單元使用。

狀態保持：在沒有外部觸發信號時，RS觸發器能夠保持其輸出狀態不變。

狀態改變：通過改變S和R輸入的電平，可以改變RS觸發器的輸出狀態。

1.4 應用

RS觸發器廣泛應用于數字電路中，如：

1. 數據存儲：作為簡單的存儲單元，存儲一位二進制數據。

2. 狀態控制：在狀態機和序列發生器中控制狀態轉換。

3. 脈沖整形：將不規則的輸入脈沖轉換為穩定的輸出脈沖。

1.5 設計考慮

避免競爭冒險：在設計RS觸發器時，需要避免由于輸入信號的變化導致的競爭冒險問題。

輸入保護：為了防止由于輸入信號的異常導致觸發器狀態不確定，通常需要對輸入信號進行保護。

電源電壓：確保RS觸發器工作在正確的電源電壓范圍內。

1.6 總結

RS觸發器是一種基本的數字電路元件，它在數字系統中扮演著重要的角色。通過適當的設計和應用，RS觸發器可以實現數據存儲、狀態控制和脈沖整形等功能。然而，在設計時需要注意避免競爭冒險和輸入保護等問題，以確保電路的可靠性和穩定性。

2 與非門實現基本RS觸發器

使用與非門（NAND gates）實現的基本RS觸發器是一種常見的數字電路設計，它利用與非門的邏輯特性來構建一個具有置位（Set）和復位（Reset）功能的雙穩態電路。以下是使用與非門實現基本RS觸發器的描述。

2.1 電路結構

基本RS觸發器通常由兩個交叉耦合的與非門構成：

1. 與非門1：一個輸入連接到S（置位信號），另一個輸入連接到Q'（Q的反相信號）。

2. 與非門2：一個輸入連接到R（復位信號），另一個輸入連接到Q（Q的信號）。

2.2 工作原理

RS觸發器的工作基于與非門的邏輯特性：

仿真實驗如上圖所示，開關S表示置位操作，開關R表示復位操作，X1的亮滅表示Q的電平狀態，X2的亮滅表示Q’的電平狀態，調試如下所述。

置位操作（Set）：當S輸入為低電平（邏輯0）時，與非門1的輸出Q為高電平（邏輯1），這使得與非門2的輸出Q'為低電平（邏輯0）。因此，Q為高電平，Q'為低電平，觸發器被置位。

復位操作（Reset）：當R輸入為低電平（邏輯0）時，與非門2的輸出Q為高電平（邏輯1），這使得與非門1的輸出Q'為低電平（邏輯0）。因此，Q為低電平，Q'為高電平，觸發器被復位。

保持狀態：當S和R都為高電平（邏輯1）時，觸發器保持其當前狀態，即Q和Q'的狀態不變。

2.3 特點

雙穩態：RS觸發器有兩個穩定的輸出狀態，可以作為存儲單元使用。

狀態保持：在沒有外部觸發信號時，RS觸發器能夠保持其輸出狀態不變。

狀態改變：通過改變S和R輸入的電平，可以改變RS觸發器的輸出狀態。

2.4 總結

使用與非門實現的基本RS觸發器是一種簡單且有效的電路設計，適用于需要雙穩態存儲和狀態控制的應用。通過適當的設計和應用，RS觸發器可以實現數據存儲、狀態控制和脈沖整形等功能。然而，在設計時需要注意避免非法狀態和輸入保護等問題，以確保電路的可靠性和穩定性。

3 或非門實現基本RS觸發器

使用或非門（NOR gates）實現的基本RS觸發器是一種利用或非門邏輯特性構建的雙穩態電路。這種觸發器在數字系統中廣泛應用，用于存儲狀態信息或作為其他復雜電路的構建模塊。以下是使用或非門實現基本RS觸發器的描述。

3.1 電路結構

基本RS觸發器由兩個或非門交叉耦合構成：

1. 或非門1：一個輸入連接到S（置位信號），另一個輸入連接到Q（輸出信號）。

2. 或非門2：一個輸入連接到R（復位信號），另一個輸入連接到Q'（Q的反相信號）。

3.2 工作原理

RS觸發器的工作基于或非門的邏輯特性：

仿真實驗如上圖所示，開關S表示置位操作，開關R表示復位操作，X1的亮滅表示Q的電平狀態，X2的亮滅表示Q’的電平狀態，調試如下所述。

置位操作（Set）：當S輸入為低電平（邏輯0）時，或非門1的輸出Q為高電平（邏輯1），這使得Q為高電平，Q'為低電平（因為Q'是Q通過或非門2的反相輸出），觸發器被置位。

復位操作（Reset）：當R輸入為低電平（邏輯0）時，或非門2的輸出Q'為高電平（邏輯1），這使得Q'為高電平，Q為低電平（因為Q是Q'通過或非門1的反相輸出），觸發器被復位。

保持狀態：當S和R都為高電平（邏輯1）時，觸發器保持其當前狀態，即Q和Q'的狀態不變。

3.3 特點

雙穩態：RS觸發器有兩個穩定的輸出狀態，可以作為存儲單元使用。

狀態保持：在沒有外部觸發信號時，RS觸發器能夠保持其輸出狀態不變。

狀態改變：通過改變S和R輸入的電平，可以改變RS觸發器的輸出狀態。

3.4 總結

使用或非門實現的基本RS觸發器是一種簡單且有效的電路設計，適用于需要雙穩態存儲和狀態控制的應用。通過適當的設計和應用，RS觸發器可以實現數據存儲、狀態控制和脈沖整形等功能。然而，在設計時需要注意避免非法狀態和輸入保護等問題，以確保電路的可靠性和穩定性。

4 與非門實現同步RS觸發器

同步RS觸發器是一種在數字電路中廣泛應用的存儲單元，它能夠根據輸入信號和時鐘信號同步地改變狀態。使用與非門（NAND gates）實現的同步RS觸發器具有結構簡單、邏輯清晰等優點。以下是使用與非門實現同步RS觸發器的描述。

4.1 電路結構

同步RS觸發器通常由以下部分組成：

1. 與非門：至少需要兩個與非門來構建基本的RS觸發器結構，另外還需要與非門來實現時鐘控制。

2. 時鐘輸入：一個專門的輸入端用于接收時鐘信號，控制觸發器的狀態改變。

3. 置位（Set）和復位（Reset）輸入：用于接收置位和復位信號。

4. 輸出：通常有兩個輸出端，Q和Q'，表示觸發器的兩種狀態。

4.2 工作原理

同步RS觸發器的工作基于與非門的邏輯特性和時鐘信號的控制：

仿真實驗如上圖所示，開關S表示置位操作，開關R表示復位操作，X1的亮滅表示Q的電平狀態，X2的亮滅表示Q’的電平狀態，調試如下所述。

時鐘控制：只有當時鐘信號有效時（通常為高電平），觸發器才會響應S和R輸入的變化。當時鐘信號無效時，觸發器保持當前狀態不變。

置位操作（Set）：當時鐘信號有效且S輸入為低電平（邏輯0），觸發器被置位，Q輸出變為高電平，Q'輸出變為低電平。

復位操作（Reset）：當時鐘信號有效且R輸入為低電平（邏輯0），觸發器被復位，Q輸出變為低電平，Q'輸出變為高電平。

保持狀態：如果S和R都為高電平（邏輯1），且時鐘信號有效，觸發器保持其當前狀態。

4.3 特點

同步操作：觸發器的狀態改變與時鐘信號同步，這有助于在復雜的數字系統中實現精確的狀態控制。

避免競爭冒險：通過使用時鐘信號控制狀態改變，可以避免由于輸入信號的快速變化導致的競爭冒險問題。

狀態保持：在沒有時鐘信號或時鐘信號無效時，觸發器能夠保持其輸出狀態不變。

4.4 總結

使用與非門實現的同步RS觸發器是一種在數字電路設計中非常實用的電路。它通過時鐘信號同步地控制狀態的改變，從而避免了競爭冒險問題，并提供了穩定的狀態保持功能。這種觸發器適用于需要精確狀態控制的應用，如數據存儲、狀態機設計等。在設計時，需要注意時鐘信號的穩定性和輸入保護，以確保電路的可靠性和穩定性。

5 與非門實現帶異步置位復位端的同步RS觸發器

帶異步置位（Set）和異步復位（Reset）端的同步RS觸發器是一種增強型的觸發器設計，它結合了同步和異步控制的特點，使得觸發器既可以通過時鐘信號同步地改變狀態，也可以通過異步置位和復位信號立即改變狀態。以下是使用與非門實現帶異步置位復位端的同步RS觸發器的描述。

5.1 電路結構

這種觸發器通常由以下部分組成：

1. 與非門：至少需要四個與非門來構建基本的同步RS觸發器結構，另外還需要與非門來實現異步置位和復位功能。

2. 時鐘輸入：一個專門的輸入端用于接收時鐘信號，控制觸發器的同步狀態改變。

3. 置位（Set）和復位（Reset）輸入：用于接收異步置位和復位信號。

4. 同步置位（Set）和同步復位（Reset）輸入：用于在時鐘信號的控制下同步地置位或復位觸發器。

5. 輸出：通常有兩個輸出端，Q和Q'，表示觸發器的兩種狀態。

5.2 工作原理

仿真實驗如上圖所示，開關S表示置位操作，開關R表示復位操作，X1的亮滅表示Q的電平狀態，X2的亮滅表示Q’的電平狀態，調試如下所述。

1. 同步操作：

當時鐘信號有效時，觸發器可以響應同步置位（S）和同步復位（R）輸入。如果S為低電平，觸發器置位；如果R為低電平，觸發器復位。

如果S和R都為高電平，觸發器保持其當前狀態。

2. 異步操作：

異步置位和復位輸入可以獨立于時鐘信號立即改變觸發器的狀態。如果異步置位輸入為低電平，觸發器立即置位；如果異步復位輸入為低電平，觸發器立即復位。

這種異步控制通常通過將置位和復位信號直接連接到與非門的輸入來實現，而不需要通過時鐘信號。

5.3 特點

靈活性：結合了同步和異步控制的優點，使得觸發器可以在需要時立即響應狀態改變請求。

穩定性：通過時鐘信號同步地控制狀態改變，有助于避免競爭冒險問題。

狀態保持：在沒有時鐘信號或時鐘信號無效時，觸發器能夠保持其輸出狀態不變。

5.4 總結

使用與非門實現的帶異步置位復位端的同步RS觸發器是一種功能強大的電路設計，它結合了同步和異步控制的優點，提供了靈活的狀態控制能力。這種觸發器適用于需要精確狀態控制的應用，如數據存儲、狀態機設計等。在設計時，需要注意時鐘信號的穩定性和輸入保護，以確保電路的可靠性和穩定性。

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塊設備與字符設備管理深度解析（基于OpenEuler 24.03） 文章目錄 塊設備與字符設備管理深度解析（基于OpenEuler 24.03）一、設備基礎概念體系1.1 塊設備的核心特性與分類1.2 字符設備的流式數據模型1.3 設備標識系統：主設…
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Django Channels WebSocket實時通信實戰：從聊天功能到消息推送

Django Channels WebSocket實時通信實戰：從聊天功能到消息推送

引言 在Web開發中，實時通信功能（如在線聊天、實時通知、數據推送）已成為許多應用的核心需求。傳統的HTTP協議由于其請求-響應模式的限制，無法高效實現實時通信。WebSocket作為一種全雙工通信協議，為實時Web應用提供了…
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day52 神經網絡調參指南

day52 神經網絡調參指南

目錄 隨機種子 內參的初始化 神經網絡調參指南 參數的分類 調參順序 初始化參數 batchsize的選擇 學習率調整 激活函數的選擇 損失函數的選擇 模型架構中的參數 正則化系數 其他補充 隨機種子 import torch import torch.nn as nn# 定義簡單的線性模型&#xf…
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.NET9 實現斐波那契數列（FibonacciSequence）性能測試

.NET9 實現斐波那契數列（FibonacciSequence）性能測試

在 .NET 平臺上實現 斐波那契數列 并使用 BenchmarkDotNet 進行性能測試&#xff0c;是評估不同算法實現方式性能表現的一種高效且標準化的方法。通過該方式&#xff0c;可以對比遞歸、迭代、記憶化遞歸以及結合高性能優化技術&#xff08;如 Span<T>、Memory<T> 和…
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三、docker軟件安裝：gitlab，nexus，mysql8，redis，nacos，nginx

三、docker軟件安裝：gitlab，nexus，mysql8，redis，nacos，nginx

目錄 1.gitlab安裝 2.nexus安裝 （1）下載啟動 （2）設置中央倉庫遠程地址 （3）配置maven的settings.xml 3.mysql8安裝 4.redis安裝 5.nacos安裝 6.nginx安裝 1.gitlab安裝 #創建目錄 cd /usr/local/ mkdir docker cd docker/ mkdir gitlab_docker cd gitlab_docker…
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【與AI+】SAP WEBGUI集成開發與SAP INTERNET服務的關系

【與AI+】SAP WEBGUI集成開發與SAP INTERNET服務的關系

前言&#xff1a;這是我的水水專欄第五篇文章&#xff0c;這個專欄呢&#xff0c;是放一些我向AI提問的問題&#xff0c;以及AI的回答。因為感覺真的好方便哈哈哈~ 我不是很確定我的專欄文章內容是否涉及版權&#xff0c;以及也不確定這些整合過的文字是否涉嫌抄襲&#xff0c…
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淺談幾種js設計模式

淺談幾種js設計模式

JavaScript設計模式是開發中常用的一種解決方案&#xff0c;它們幫助開發者以一種更結構化、更易維護的方式編寫代碼。本文將深入介紹幾種常見的JavaScript設計模式&#xff0c;包括單例模式、工廠模式、觀察者模式和策略模式。 一、單例模式&#xff08;Singleton Pattern&am…
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手寫 Vue 中虛擬 DOM 到真實 DOM 的完整過程

手寫 Vue 中虛擬 DOM 到真實 DOM 的完整過程

目錄 一、虛擬 DOM 的核心概念 二、虛擬 DOM 到真實 DOM 的流程 三、手寫虛擬 DOM 到真實 DOM 的實現 1. 定義虛擬 DOM 的結構&#xff08;VNode&#xff09; 2. 創建虛擬 DOM 轉真實 DOM 的函數 3. 掛載虛擬 DOM 到頁面 4. 更新虛擬 DOM 的過程&#xff08;Diff 算法簡化…
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jmm--volatile

jmm--volatile

指令重排基礎概念 在現代處理器和編譯器為了提高程序執行效率&#xff0c;會對指令進行優化&#xff0c;其中一種優化方式就是指令重排序。在單線程環境下&#xff0c;指令重排序不會影響最終執行結果&#xff0c;因為處理器和編譯器會保證重排序后的執行結果與按照代碼順序執行…
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【硬件開發】濾波電容的選擇：原理、計算與多電壓值應用實踐

【硬件開發】濾波電容的選擇：原理、計算與多電壓值應用實踐

濾波電容的選擇&#xff1a;原理、計算與多電壓值應用實踐 1. 引言 在現代電子系統中&#xff0c;穩定的電源供應是保證電路可靠運行的基礎。然而&#xff0c;電源線上往往不可避免地存在各種噪聲和紋波&#xff0c;這些干擾可能源自電源本身&#xff08;如整流后的脈動直流&…
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【seismic unix數據生成-unif2】

【seismic unix數據生成-unif2】

Seismic Unix簡介 Seismic Unix&#xff08;SU&#xff09;是由科羅拉多礦業學院&#xff08;Colorado School of Mines&#xff09;開發的開源地震數據處理軟件包&#xff0c;專為地震勘探數據分析和研究設計。它提供了一系列命令行工具&#xff0c;支持從數據加載、處理到可…
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【逆向思考 并集查找】P2391 白雪皚皚|省選-

【逆向思考 并集查找】P2391 白雪皚皚|省選-

本文涉及知識點 C并集查找 P2391 白雪皚皚 題目背景 “柴門聞犬吠&#xff0c;風雪夜歸人”&#xff0c;冬天&#xff0c;不期而至。千里冰封&#xff0c;萬里雪飄。空中刮起了鴨毛大雪。雪花紛紛&#xff0c;降落人間。 美能量星球&#xff08;pty 在 spore 上的一個殖民地…
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一文講清楚React中setState的使用方法和機制

一文講清楚React中setState的使用方法和機制

文章目錄 一文講清楚React中setState的使用方法和機制1. setState是什么2. setState方法詳解2.1 setState參數詳解2.2 setState同步異步問題2.2.1 setState異步更新2.2.2 setState同步更新 一文講清楚React中setState的使用方法和機制 1. setState是什么 React中&#xff0c;…
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01_軟件卓越之道：功能性與需求滿足

01_軟件卓越之道：功能性與需求滿足

引言 在軟件的世界里&#xff0c;功能性是產品與用戶之間的第一橋梁。一個軟件即使擁有華麗的界面和極致的性能&#xff0c;如果不能解決用戶的核心需求&#xff0c;也終將被市場淘汰。本文將深入探討如何確保軟件的功能性與用戶需求完美契合。 1. 需求理解&#xff1a;從模糊…
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StarRocks × Tableau 連接器完整使用指南 | 高效數據分析從連接開始

StarRocks × Tableau 連接器完整使用指南 | 高效數據分析從連接開始

一、導語&#xff1a;為什么選擇 StarRocks Tableau 連接器&#xff1f; 在當今數據驅動的商業環境中&#xff0c;企業不僅需要一個能夠處理海量數據的高性能分析數據庫&#xff0c;還需要一個直觀、強大的可視化工具來解讀數據背后的故事。StarRocks 作為新一代極速全場景 MP…
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基于 SpringBoot+VueJS 助農生鮮銷售系統設計與實現7000字論文實現

基于 SpringBoot+VueJS 助農生鮮銷售系統設計與實現7000字論文實現

摘要本論文設計并實現了一個基于 SpringBoot 和 VueJS 的助農生鮮銷售系統。系統采用前后端分離架構&#xff0c;前端使用 VueJS 框架實現用戶界面&#xff0c;后端使用 SpringBoot 框架構建服務&#xff0c;通過 MyBatis 實現數據持久化。系統實現了農產品展示、在線購物、訂單…
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Pytest 測試發現機制詳解：自動識別測試函數與模塊

Pytest 測試發現機制詳解：自動識別測試函數與模塊

概述 在編寫自動化測試時，如何讓 Pytest 自動找到你的測試代碼 是一個非常基礎但重要的問題。Pytest 通過其強大的 測試發現（Test Discovery）機制，能夠自動掃描項目目錄、識別測試模塊和測試函數，從而大大簡化了測試流程。 本文將為你詳細講解 Pytest 的測試發現機制，包…
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