實用電子學/觸發器

觸發器是一種存在於兩種狀態之一的電路，因此可以儲存資訊。簡單的觸發器可以用一對與非邏輯閘來定義。觸發器是非線性電路，這意味著其中一個門的輸出被反饋回以與輸入訊號一起處理。因為觸發器在與這個先前輸出訊號混合的輸入訊號上執行，所以它們自己的輸出依賴於它們之前狀態。

觸發器（F/F）是由數字門組成的一種裝置，它使用反饋來儲存其輸入的狀態（1或0）。觸發器經常被用來鎖存輸入資料。這意味著觸發器“記住”它的二進位制資料，直到被告知“忘記”它。所有觸發器至少有一個標記為Q的輸出。經常他們有一個標記為/Q的補碼。4種基本的觸發器是RS、D、反轉和JK觸發器

型別

基本配置

配置	數學表示式	真值表
	Q = R + Q_ Q_ = S + Q
		SR	QQ
		00	XX
		01	01
		10	10
		11	00
	Q = R . Q_ Q_ = S . Q
		SR	QQ
		00	00
		01	01
		10	10
		11	XX

RS觸發器

最基本的鎖存器是簡單的SR觸發器，其中S和R分別代表置位和復位。它可以用一對交叉耦合的非門來構建。儲存的位出現在標記為Q的輸出端。

通常，在儲存模式下，S和R輸入都為低電平，反饋保持Q和Q輸出處於恆定狀態，其中Q是Q的補碼。如果S（置位）在R保持為低電平的情況下被脈衝至高電平，那麼Q輸出將被強制為高電平，並且即使S返回低電平後也會保持高電平；類似地，如果R（復位）在S保持為低電平的情況下被脈衝至高電平，那麼Q輸出將被強制為低電平，並且即使R返回低電平後也會保持低電平。

SR觸發器操作
特性表			激勵表
S	R	動作	Q(t)	Q(t+1)	S	R	動作
0	0	保持狀態	0	0	0	X	無變化
0	1	Q = 0	0	1	1	0	置位
1	0	Q = 1	1	0	0	1	復位
1	1	不穩定組合，	1	1	X	0	無變化

（'X'表示“不關心”條件；這意味著訊號無關緊要）

D觸發器

Q輸出始終在時鐘上升沿到來時取D輸入的狀態。（或者如果時鐘輸入為低電平有效，則取下降沿） 因此它被稱為D觸發器，因為輸出取D輸入或資料輸入的值，並將其延遲一個時鐘計數。D觸發器可以解釋為原始的儲存單元、零階保持器或延遲線。

真值表

時鐘	D	Q	Qprev
上升沿	0	0	X
上升沿	1	1	X
非上升沿	X	Qprev

（'X'表示不關心條件，這意味著訊號無關緊要）

4位序列輸入、序列輸出移位暫存器

這些觸發器非常有用，因為它們構成了移位暫存器的基礎，而移位暫存器是許多電子裝置的重要組成部分。與D型鎖存器相比，D觸發器的優勢在於它在時鐘變為高電平時“捕獲”訊號，並且資料線的後續變化不會影響Q，直到下一個上升沿到來。例外情況是，一些觸發器有一個“復位”訊號輸入，它會復位Q（為零），並且可以是非同步的，也可以是與時鐘同步的。

上面的電路將暫存器的內容向右移動，每次時鐘的有效躍遷移動一位。輸入X被移入最左邊的位位置。

反轉觸發器

如果T輸入為高電平，則每當時鐘輸入被選通時，T觸發器就會改變狀態（“反轉”）。如果T輸入為低電平，則觸發器保持先前值。這種行為可以用特徵方程來描述

$Q_{next}=T\oplus Q$（或者，在沒有異或運算子的情況下，等效的：$Q_{next}=T{\overline {Q}}+{\overline {T}}Q$)

並可以用真值表來描述

T觸發器操作
特性表				激勵表
$T$	$Q$	$Q_{next}$	註釋	$Q$	$Q_{next}$	$T$	註釋
0	0	0	保持狀態（無clk）	0	0	0	無變化
0	1	1	保持狀態（無clk）	1	1	0	無變化
1	0	1	反轉	0	1	1	補碼
1	1	0	反轉	1	0	1	補碼

當T保持為高電平時，反轉觸發器將時鐘頻率除以二；也就是說，如果時鐘頻率為4 MHz，從觸發器獲得的輸出頻率將為2 MHz。這種“除以”特性在各種型別的數字計數器中都有應用。T觸發器也可以用JK觸發器（J & K引腳連線在一起並充當T）或D觸發器（T輸入和Q_previous透過異或門連線到D輸入）來構建。

JK觸發器

JK觸發器有2個標記為J和K的輸入，以及一個CLK輸入（用三角形標記），它由一系列1和0饋送。 $Q$ 和 ${\overline {Q}}$ 是互補的，還有SET（S）和RESET（R）輸入。

JK 觸發器是對 SR 觸發器（J=置位，K=復位）行為的擴充套件，它將 S = R = 1 的條件解釋為“翻轉”或切換命令。具體來說，組合 J = 1，K = 0 是將觸發器置位的命令；組合 J = 0，K = 1 是將觸發器復位的命令；組合 J = K = 1 是將觸發器切換的命令，即將其輸出更改為其當前值的邏輯補碼。將 J = K = 0 設定為不會產生 D 觸發器，而是保持當前狀態。要合成 D 觸發器，只需將 K 設定為 J 的補碼。因此，JK 觸發器是一種通用觸發器，因為它可以配置為 SR 觸發器、D 觸發器或 T 觸發器。注意：觸發器是正邊沿觸發（時鐘脈衝），如時序圖所示。

JK 觸發器的特徵方程為

$Q_{next}=J{\overline {Q}}+{\overline {K}}Q$

相應的真值表為

JK 觸發器操作
特性表				激勵表
J	K	Qnext	註釋	Q	Qnext	J	K	註釋
0	0	$Q_{prev}\$	保持狀態	0	0	0	X	無變化
0	1	$0\$	復位	0	1	1	X	置位
1	0	$1\$	置位	1	0	X	1	復位
1	1	${\overline {Q_{prev}}}$	反轉	1	1	X	0	無變化

注意：JK 觸發器名稱的由來由 JPL 工程師 P. L. Lindley 在給電子設計雜誌《EDN》的一封信中詳細說明。這封信的日期是 1968 年 6 月 13 日，並於當年 8 月的通訊中發表。在這封信中，Lindley 先生解釋說他從 Eldred Nelson 博士那裡聽到了 JK 觸發器的故事，Nelson 博士在休斯飛機公司工作期間負責創造了這個術語。當時休斯公司使用的觸發器都是後來被稱為 J-K 的型別。在設計邏輯系統時，Nelson 博士對觸發器的輸入分配了字母，如下所示：#1：A & B，#2：C & D，#3：E & F，#4：G & H，#5：J & K。

另一種理論認為，置位和復位輸入被賦予了“J”和“K”的符號，因為幫助設計 J-K 觸發器的工程師之一名叫 Jack Kilby。