构建基于NAND门的置位-复位触发器电路
元件与材料
- 4011四输入NAND门(Radio Shack目录#276-2411)
- 4001四输入NOR门(Radio Shack目录#276-2401)
- 八位DIP开关(Radio Shack目录#275-1301)
- 十段条形图LED(Radio Shack目录#276-081)
- 一节6V电池
- 三个10kΩ电阻
- 两个470Ω电阻
警告! 4011 IC为CMOS,因此高度敏感于静电放电。虽然元件清单要求十段LED条形图,但实物图因面包板空间限制显示两个单独LED。若空间足够,可按原意安装条形图。
交叉参考
- 电路课程,第4卷,第3章:"逻辑门"
- 电路课程,第4卷,第10章:"多谐振荡器"
学习目标
- 区分门控锁存器与触发器
- 构建脉冲检测电路实现边沿触发操作
- 理解机械开关抖动如何干扰数字逻辑及缓解策略
原理图
实物接线图
实验步骤
门控(或使能)锁存器与触发器的核心区别在于触发机制:触发器仅对时钟边沿响应,而锁存器跟随持续使能信号。将使能锁存器转为触发器只需添加脉冲检测器,将时钟边沿转换为短暂高使能脉冲。
脉冲检测器使用单个NOR门和三个反相器。并联NOR输入,故意减慢传播以在每个下降时钟边沿产生窄脉冲。
通常,NOR门作反相器接法是一输入接地、另一输入接信号,这最小化电容并最大化速度。本电路故意并联输入制造迟钝反相器,确保脉冲足够长以触发锁存器。
此设计在每个下降时钟边沿产生高输出脉冲。因此,SR锁存器仅在中间开关从"开"移至"关"时响应置位和复位。实践中,因触点抖动,您可能观察到两个跃变均有响应。
机械开关初次触发时倾向于抖动——快速通断。这产生多个低-高-低跃变,可能无意中双重触发脉冲检测器,导致锁存器对两个时钟边沿均响应。理解和缓解触点抖动对可靠数字逻辑至关重要。
相关练习册
- 触发器电路练习册
工业技术