下载文档原格式
常用触发器的工作原理和结构常用触发器是数字电路中常见的一种基本元件，它用来存储和稳定输入信号的状态，并在特定条件下产生输出信号。
常用触发器包括RS触发器、D触发器、JK触发器和T触发器。
本文将详细介绍这些触发器的工作原理和结构。
1.RS触发器：RS触发器是一种简单的触发器，由两个互补反馈的门组成。
它有两个输入端R和S以及两个输出端Q和\(\bar{Q}\)。
当R=0、S=1时，Q=0；当R=1、S=0时，Q=1；当R=S=1时，上一状态保持不变。
RS触发器的结构可以用两个门（通常是与非门）构成。
其中一个门的输入是R和Q，输出是\(\bar{Q}\)；另一个门的输入是S和\(\bar{Q}\)，输出是Q。
当输入的电平变化时，会通过门电路的逻辑运算，产生输出信号。
2.D触发器：D触发器是一种RS触发器的扩展形式，它只有一个输入端D、一个输出端Q和一个时钟信号端CLK。
D触发器通过时钟信号的输入，对输入信号D进行锁存并在时钟的上升沿或下降沿将锁存的值输出到Q。
D触发器的结构也可以用两个门（与非门和与门）构成。
与非门的输入是D和CLK，输出是\(\bar{Q}\)；与门的输入是D和CLK，输出是Q。
当时钟信号变化时，根据输入信号D的电平，通过与非门和与门的逻辑运算，传递输出信号。
3.JK触发器：JK触发器是一种RS触发器的改进形式，它相比于RS触发器可以解决RS触发器由于S和R同时为1时的不稳定状态。
JK触发器有两个输入端J和K，以及两个输出端Q和\(\bar{Q}\)。
当J=0、K=1时，Q=0；当J=1、K=0时，Q=1；当J=K=1时，上一状态取反。
JK触发器的结构可以用两个门（与非门和或门）构成。
与非门的输入是J和Q，输出是\(\bar{Q}\)；或门的输入是K和\(\bar{Q}\)，还有一个输入是J和K的异或。
当输入信号J和K的电平变化时，通过与非门和或门的逻辑运算，传递输出信号。
4.T触发器：T触发器是一种特殊的JK触发器，其输入端只有一个T（Toggle）信号，以及与JK触发器相同的输出端Q和\(\bar{Q}\)。
第五章 触发器本章教学目的、要求：1. 掌握各种触发器的逻辑功能和工作原理。
2. 熟悉各种触发器的电路结构及动作特点。
3. 了解不同功能触发器之间的相互转换。
重点：触发器的逻辑功能和动作特点。
难点：触发器的不同电路结构及各自的动作特点。
5.1 概 述触发器:(Flip-Flop)能存储一位二进制信号的基本单元。
用FF 表示。
特点：1．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。
2．根据不同的输入信号可以置成 1 或 0 状态。
根据电路结构不同分为：基本RS 触发器、同步RS 触发器、主从触发器、边沿触发器。
按逻辑功能分：RSFF 、DFF 、JKFF 、TFF 等。
3．根据存储数据的原理不同分为：静态触发器和动态触发器。
5.2 SR 锁存器一、电路结构与工作原理1.电路结构和工作原理：触发器的1状态：0,1='=Q Q 触发器的0状态：1,0='=Q Q① 当R'D =0， S' D =1时，无论触发器原来处于什么状态，其次态一定为0，即Q =0，Q' =1，称触发器处于置0(复位)状态。
② 当R'D =1，S'D =0时，无论触发器原来处于什么状态，其次态一定为1，即Q =1，Q'=0，SR图形符号QQ 'D'S D'R 置位端或置1复位端或QQ 'D'S D'R 电路结构称触发器处于置1(置位)状态。
③ 当R'D =1，S'D =1时，触发器状态不变，即Q *=Q ，称触发器处于保持(记忆)状态。
④ 当R'D =0，S'D =0时，两个与非门输出均为1(高电平)，此时破坏了触发器的互补输出关系，而且当R'D 、S'D 同时从0变化为1时，由于门的延迟时间不一致，使触发器的次态不确定，即Q *=Ø，这种情况是不允许的。
各类触发器的构造_原理和特性触发器是计算机硬件中常用的一种电子开关装置。
其主要功能是在特定的输入条件下产生特定的输出信号。
触发器分为多种类型，包括RS触发器、JK触发器、D触发器和T触发器等。
每一种触发器都有其独特的构造、原理和特性。
1. RS触发器（Reset-Set触发器）:RS触发器是最常见的一种触发器，其构造基于两个门电路（例如，两个与门或两个或门）。
其中一个门用于控制重置（Reset）信号，另一个门用于控制设置（Set）信号。
RS触发器有两个输入端，分别是重置输入（R）和设置输入（S），以及两个输出：输出Q和补码输出Q'。
其特性是具有存储功能，可以在输入发生信号变化时改变输出状态，表现出较长的存储时间。
2.JK触发器：JK触发器是在RS触发器基础上改进而来的一种触发器。
JK触发器的构造也是基于两个门电路，通常是带有反馈的异或门和与非门。
与RS触发器不同的是，JK触发器引入了时钟输入。
JK触发器具有两个输入端：输入端J和输入端K，以及一个时钟输入。
其特性是能够通过时钟控制输入信号对输出进行改变，还可以通过特定的输入状态实现触发器的保持、复位和设置等功能。
3.D触发器：D触发器是一种特殊的触发器，它仅具有一个输入端（D）和一个时钟输入。
D触发器的构造基于与门和非门。
其工作原理是在上升或下降沿的时钟信号触发下，将输入信号直接传递到输出。
D触发器具有单向传输功能和存储功能，可以在时钟信号的边沿触发时刻改变输出状态，而不会随着输入信号的变化而改变。
4.T触发器：T触发器是一种特殊的JK触发器，其输入端为T输入。
T触发器的构造基于JK触发器，只是将输入J和输入K连在一起，实现对输入信号进行切换。
当T输入为1时，其功能类似于JK触发器的翻转功能，当T输入为0时，T触发器的功能类似于D触发器。
T触发器可以用于频率分频电路、计数器和位移寄存器等应用。
总的来说，触发器是通过特定的输入条件来改变输出状态的电子开关装置。
各类触发器的构造、原理和特性李 妹(国家电光源质量监督检验中心(上海)上海市质量监督检验技术研究院 上海 200233)摘 要由于HI D灯的种类繁多以及使用场合的不同,造就了几十种不同类型的触发器。
各种触发器的原理、功能和特性的不同,使它们都存在使用中的针对性,不正确使用将引起灯的寿命严重下降甚至引起灯和配套镇流器的损坏。
作者重点介绍了10种触发器的原理、结构、调整及检测要求,供业内人士参考。
关键词 强制发生式 叠加发生式 整流效应 异常保护 脉冲峰值 脉冲宽度The Structures,Principles and Characteristics of V arious IgnitorsLi Mei(National Centre of Supervision&Inspection on E lectric Light S ource Products QualityShanghai Institute of Quality Inspection and T echnical Research,Shanghai 200233)Abstract:In com pliance with different types and different usage of HI D lam ps on different occasions,dozens of different types of ignitors are created.Different ignitors was created with different principles and have different features and characteristics,s o incorrect use of the HI D lights will cause a serious decline in life expectancy,or even damage the lam p and the ballast.The author focuses on the principles,structures,adjustment and testing requirements of ten types of ignitors,for the industry reference.K ey w ords:im pose;superim pose;valve v oltage;rectifier effect;abnormal protection;pulse peak;pulse width引言触发器是高压钠灯和各类脉冲启动型金卤灯启动时必要的器件,由于此类高强度气体放电灯的种类繁多,并且使用的场合也各不相同,所以造就了种类众多的各种触发器。
触发器（基本的SR触发器、同步触发器、D触发器）⼀、能够存储1位⼆值信号的基本单元电路统称为触发器（Filp-Flop） 触发器是构成时序逻辑电路的基本逻辑部件。
它有两个稳定状态：“0”和“1”。
在不同的输⼊情况下，它可以被置0状态或1状态，当输⼊信号消失后，所置成的状态能够保持不变。
所以触发器可以记忆1位⼆值的信号。
根据逻辑功能的不同，触发器可以分为SR触发器、D触发器、JK触发器、T和T'触发器。
按照结构形式的不同，⼜可分基本SR触发器、同步触发器、主从触发器和边沿触发器。
其状态图：a、当触发器处在0状态，即Q = 0，若S'R' = 10或11时，触发器仍为0状态。
若S'R' = 01，触发器翻转成为1状态。
b、当触发器处在1状态，即Q = 1，若S'R' = 01或11时，触发器仍为1状态。
若S'R' = 10，触发器翻转成为0状态。
约束条件是S’R’不能同时为0。
代码实现：module RS(rst_n,r,s,q,qn);input rst_n;input r;input s;output q;output qn;reg q;reg i;always @(rst_n or q)if(!rst_n)i = 0;else if(!q)i = 0;elsei = 1;always @(rst_n or r or s)if(!rst_n)q = 0;elsecase(i)0://置0if(({r,s} == 2'b01) || ({r,s} == 2'b11))q = 0;else if(({r,s} == 2'b10))q = 1;1://置1if(({r,s} == 2'b10) || ({r,s} == 2'b11))q = 1;else if(({r,s} == 2'b01))q = 0;endcaseassign qn = ~q;endmoduleView Code仿真代码：`timescale 1ns/1nsmodule RS_top;reg rst_n;reg r;reg s;wire q;wire qn;initial beginrst_n = 0;#10;rst_n = 1;beginr = 0;s = 1;#20;r = 1;s = 1;#20;r = 1;s = 0;#20;r = 1;s = 1;#20;endendRS rs1(.rst_n(rst_n),.r(r),.s(s),.q(q),.qn(qn));endmoduleView Code仿真波形：可以看到仿真结果是对的。
三种触发器的工作原理触发器是一种数字电路元件，用于存储和控制电平信号，常用于时序电路和数字电路中。
触发器有多种类型，常见的有RS触发器（或称为SR触发器）、JK触发器和D触发器。
这三种触发器的工作原理如下：1.RS触发器（或SR触发器）：RS触发器是最简单的一种触发器，其主要由两个交叉反馈的与门组成。
RS触发器有两个输入端（S和R）和两个输出端（Q和Q'）。
当S=0、R=1时，Q=1、Q'=0；当S=1、R=0时，Q=0、Q'=1；当S=0、R=0时，Q和Q'保持原有状态；当S=1、R=1时，触发器进入禁忌状态。
RS触发器的工作原理主要是通过输入信号的不同组合来改变输出信号的状态，从而实现存储和控制功能。
2.JK触发器：JK触发器是一种扩展的RS触发器，通过连接两个RS触发器构成，其中一个是J输入，另一个是K输入。
JK触发器与RS触发器的不同之处在于，当J=K=0时，保持原有状态；当J=1、K=0时，Q=1、Q'=0；当J=0、K=1时，Q=0、Q'=1；当J=K=1时，触发器反转状态。
JK触发器的工作原理主要是通过输入信号的不同组合来改变输出信号的状态，并且在J=K=1时实现触发器的反转操作。
3.D触发器：D触发器是最常用的一种触发器，它有一个输入端D和两个输出端（Q和Q'）。
D触发器可以看作是JK触发器的简化版本，当D=0时，Q=0、Q'=1；当D=1时，Q=1、Q'=0。
D触发器的工作原理主要是通过输入信号D的状态来改变输出信号的状态，从而实现存储和控制功能。
与RS触发器不同的是，D触发器没有禁忌状态，因此在设计和使用时更加方便和容易。
总结起来，这三种触发器（RS触发器、JK触发器和D触发器）都是通过输入信号的不同组合来改变输出信号的状态。
它们在应用中可以实现不同的存储和控制功能，如时序电路的状态存储、计数器、寄存器等。
各类触发器的构造、原理和特性李 妹(国家电光源质量监督检验中心(上海)上海市质量监督检验技术研究院 上海 200233)摘 要由于HI D灯的种类繁多以及使用场合的不同,造就了几十种不同类型的触发器。
各种触发器的原理、功能和特性的不同,使它们都存在使用中的针对性,不正确使用将引起灯的寿命严重下降甚至引起灯和配套镇流器的损坏。
作者重点介绍了10种触发器的原理、结构、调整及检测要求,供业内人士参考。
关键词 强制发生式 叠加发生式 整流效应 异常保护 脉冲峰值 脉冲宽度The Structures,Principles and Characteristics of V arious IgnitorsLi Mei(National Centre of Supervision&Inspection on E lectric Light S ource Products QualityShanghai Institute of Quality Inspection and T echnical Research,Shanghai 200233)Abstract:In com pliance with different types and different usage of HI D lam ps on different occasions,dozens of different types of ignitors are created.Different ignitors was created with different principles and have different features and characteristics,s o incorrect use of the HI D lights will cause a serious decline in life expectancy,or even damage the lam p and the ballast.The author focuses on the principles,structures,adjustment and testing requirements of ten types of ignitors,for the industry reference.K ey w ords:im pose;superim pose;valve v oltage;rectifier effect;abnormal protection;pulse peak;pulse width引言触发器是高压钠灯和各类脉冲启动型金卤灯启动时必要的器件,由于此类高强度气体放电灯的种类繁多,并且使用的场合也各不相同,所以造就了种类众多的各种触发器。
目前照明行业中应用的触发器电路和种类约有几十种,但就其工作原理和电路及结构来讲,基本可归纳成10余种。
触发器作为高强度气体放电灯启动时的重要部件,各项考核它的指标不仅直接关系到安全特性,而且一些性能要求还直接体现了各种HI D灯对触发脉冲的要求,所以触发器的指标好坏还将直接影响HI D灯的启动乃至HI D灯的使用寿命。
另外,由于目前已有的各种触发器是根据各种HI D灯的不同要求而设计的,所以目前市场上流通的各类触发器在使用时都有很强的针对性,了解和掌握各类触发器的特性是正确选用的基础,作者根据多年的检测和研究,对各种触发器的原理、结构及调整方法和要求介绍如下:触发器按高压脉冲产生的方式不同分为强制发生式(im pose)和叠加发生式(superim pose),图1和图2属于叠加发生式,而图3、图4、图6～10均属强制发生式。
在强制发生式中,又可分为两端式(包括两端单向和两端双向)和三端式(包括三端单向和三端双向以及三端串联式双向)。
10 中国照明电器CHI NA LIG HT&LIG HTI NG2008年第6期1 叠加发生式触发器(superimpose)111 自触发高压钠灯电路图1 自触发高压钠灯电路图1是在高压钠灯内装有内置式电热触发器,其原理是当灯处于未工作状态时,触发器的双金属片处于常温状态,触点A 闭合。
当电路接通电源时,由于灯未产生气体放电,电源电压通过镇流器B 加在灯内触发器开关的电热丝R 上,电热丝开始升温,当温度达到一定程度时双金属片受热变形,使触点A 断开,由于电路突然断路使镇流器产生自感电动势U B ,此电动势与电源电压即时值U i 叠加到灯的两端。
灯两端的峰值电压为U 峰=U i +U B =U i max Sin <+Ldi Πdt 。
由于U B 的幅值大小受触点断开时电流即时值和触点断开速率的影响,因此U B 本身是一个幅值离散性很大的值。
另外,由于触点断开的时间与电网波形之间也无时间上的关联,因此U i 和U B 叠加后的峰值电压的离散范围约为0～4000V 。
但只有叠加后的峰值≥2500V 时,才能使灯触发启动。
图1线路在触点断开但未能触发灯时,由于整个回路断开,电热丝开始冷却,触点将再次闭合,并且再重复上述的过程直至灯被触发。
一旦灯启动后,双金属片受灯本身工作的热量影响将使触点保持在开路状态,不再使镇流器产生自感电动势,使灯能处于正常工作状态。
112 二端倍压式单向(不带高压变压器)电路图2是二端倍压单向式电路,该电路的特点是自身不带高压脉冲变压器,也不需镇流器具有抽头,利用电路的瞬时导通和截止使镇流器产生自感电动势,这一自感电动势与电网电压的即时值叠加后施加在灯的两端,具体的工作原理如下:负半周时(N 端为正,B 端为负),电源通过R 3、D 1和镇流器对C 2充电,此时C 2上的电压为左正右负。
正半周时,电源电压与C 2上的充电电压串联后施加在单向晶闸管S 及其附属电路上,在由R 5、R 4和C1图2 二端倍压单向式电路组成时间常数电路中,当C 1上的电压达到触发二极管DB 3的导通电压(约30V )与S 的触发结电压的和时,S 导通,电源的即时值与C 2上所充的电能通过S 和R 3释放,当C 2上的电能被放光并完成反向充电(右正左负)后,晶闸管S 截止,此时电感镇流器将产生一个左负右正的自感电动势,与此时的电源正向电压叠加后施加在灯的两端,使灯触发导通。
灯启动后,触发器两端的电压值≤140V ,小于触发器的开门电压,所以触发器休眠。
改变C 2的容量,可调整脉冲的幅值和宽度,改变R 5和R 4的阻值可调整触发器输出高压脉冲的电角度。
这一电路产生的脉冲电压不高,约800～1200V ,比较适用于带辅助电极的钪钠系列金卤灯配滞后式(阻抗式)镇流器的电路。
2 二端双向触发器图3是二端双向触发器电路图,其工作原理如下:当电源电压正半周时C 1通过B 、L 1形成回路进行充电,当C 1上的电压逐步升高时,由R 1和R 3组成的分压线路的中点电压也逐步升高,由于C 3的存在,该点电压上升速度滞后于U C 1,当这一分压点电压大于触发二极管的闸门电压值与双向可控硅的触发结电压值之和时,双向可控硅被触发导通,C 1上的电能通过L 2、C 2和双向可控硅形成的放电回路进行放电,此时C 1上的电能大部分在通过L 2时转变成磁动势,使L 1感应出很高的脉冲电压,并且通过C 1加在灯上。
在C 1放电过程中,有一部分能量在双向可控硅导通时对C 2形成充电,此时C 2上的电压为上正下负。
当电源电压负半周时,C 1还是通过原充电回路形成反向充电,当这一反向电压达到触发二极管闸门电压值与可控硅的触发电压值之和时,双向可控硅反向导通,此时C 1上的电能和C 2上的电能处于串联状态,加强了放电能量,使触发脉冲能量比初李 妹:各类触发器的构造、原理和特性11 次更强,以后在每一次脉冲发出时,均为C 1和C 2上的电能串联后形成放电,使触发器在电源电压正负半周内都有脉冲发生。
当灯启动后,灯两端的电压≤140V ,低于触发器的开门电压,所以触发器停止工作。
这一线路以及对应的派生线路是目前使用最广泛的触发器线路,其典型的型号为C D -2。
图3 二端双向触发器这一线路的特点是脉冲的能量大小主要是由C 1的电容量决定的,调整C 1容量可调整脉冲宽度。
调整C 3、R 1、R 3的参数可控制可控硅的导通角度,这种电路的触发器参数受温度影响较小。
一般是在C 1和C 3确定后,通过调整R 1、R 3的阻值和分压比就可方便地使高压脉冲电角度和开启电压达到预定的要求。
但要注意的是,升压变压器的设计除了要注意匝间、层间以及绕组对铁芯耐压问题外,还应使升压变压器在放电能量最大时铁芯磁通基本不进入饱和。
如果铁芯磁通在放电最强时间段,大部分处于饱和状态,一方面放电能量因升压变压器饱和使很多电能变为热能,造成触发器连续工作时温升明显上升,另一方面,在其他元件都相同时,由于放电能量的损失,使高压脉冲的宽度和幅值都明显变小。
3 不带升压变压器三端式触发器图4、图6、图7和图8均为三端式触发器,这些三端式触发器的最大特点是在触发器内部省去了升压变压器,它利用带有绕组抽头的镇流器作为升压变压器。
由于镇流器的铁芯截面远大于普通触发器内的升压变压器截面,在充当升压变压器时,储能电容的放电能量基本都能转换成脉冲能量,因此三端式触发器的高压脉冲的脉宽一般都可达数十微秒级,有的甚至可达毫秒级,在实际安装使用时,当灯和电器附件的连线长度达50～100m 时,仍能保证脉冲宽度和幅度满足灯的触发要求。
并且,由于镇流器内部绕组匝间、层间以及绕组对外壳的绝缘都强于普通触发器的升压变压器,因此三端式触发器的工作寿命和可靠性都明显优于普通二端式触发器。
此类三端式触发器的特点是需配制专用的带绕组抽头的镇流器。
这一特点看似缺点,但实际也是明显的优点,对于普通自身具有升压变压器的触发器,其输出高压施加到灯两极的同时,也通过电源(内阻抗很小)施加到镇流器上,目前一个型号的触发器往往可应用于一个功率范围,例如:35～400W 。
由于各种功率的镇流器阻抗是不同的,这就造成了上述自带升压变压器的同一触发器,在功率小的点灯电路应用时,由于镇流器的阻抗大而使施加在灯两端的脉冲电压升高,而在功率大的电路应用时,由于镇流器的阻抗小而使施加在灯两端的脉冲电压降低。
此类触发器往往很难同时满足在小功率时脉冲电压不超过5000V 的极限值,同时在大功率时又能达到脉冲幅值的要求。
即并不具有真正的在一个功率段的通用性,而图4～6所述的三端触发器,只要所配的镇流器的抽头比取得合适,就能保证对任一功率的灯都合适。
另外,由于三端触发器内部没有高压变压器,其t c 值也可标得较高,可达100～105℃。
