在数字电路中，除了大量使用门电路外，用得最多的器件要算触发器了。因为触发器有存储信息的功能，可以用它组成计数器、分频器、寄存器、移位寄存器等多种电路，所以在数控装置和计算机中得到广泛的应用。
触发器为什么能存储信息
前面我们学习了门电路，它们有一个共同的特点，就是电路在某一时刻的输出状态是由这个时刻的输入状态决定的。一旦输入状态改变，它的输出状态也随之改变。也就是说，这种电路不能把电路曾经经历过的状态记录下来，或者说它没有记忆或存储信息的能力。
数字电路中常常需要能把工作过程中曾经经历过的状态记录下来的电路。例如计数电路，它能象人一样地数数。人的数数过程是：在第一个数上加上1得到第二个数，在第二个数上再加1得到第三个数……。如果有一个人在数数时，当他数到第二个数时已经把第一个数忘记了，也就是边数边忘的话，数数的工作是无法进行下去的。所以对计数电路来讲，首先是要求它能记数，其次才是计数。也就是必须用具有记忆功能的电路来组成计数电路。在数字电路中，具有记忆功能的基本电路就是触发器。
触发器是一种具有两个稳定状态的电路。由于品种的不同，触发器的输入端可以有从两个到10个之多，但它们的输出端都只有两个（图1）。而且这两个输出端Q和Q-总是处于相反的状态。一个是高电平“1”时，另一个必定是低电平“0”，好象翘翘板那样总是一高一低。
由于Q和Q-总是处于相反的状态，所以我们只要用其中的一个就可以明确地说明触发器的状态。一般我们规定用Q端的状态作为触发器的状态。也就是说，当Q=1（这时Q-=0）时，就称触发器处于“1”态；当Q=0（这时Q-=1）时，就称触发器处于“0”态。
当触发器的输入端加上输入信号（也称触发脉冲）后，触发器的输出状态并不单单由它的输入信号的状态决定，而是要由输入信号状态、触发器的功能以及触发器原来的状态等几个因素来决定。根据这几个因素，它的输出状态或是保持原来的状态不变，或是从原来的“1”态变成“0”态，或者相反，从原来的“0”态变成“1”态。触发器从一种状态变成另一种状态的现象，叫做触发器的翻转。当触发器翻转之后，即使输入信号撤除，触发器也不会改变已经确定的状态，它要把刚才形成的状态一直保持下去，直到下一次输入信号来到时才作出相应的反应。
由此可见，触发器具有以下两个特性：（1）它有两个稳定的工作状态，一个称为“1”态，一个称为“0”态。可以根据人们的需要，用触发脉冲去控制触发器使它变成“1”态或“0”态。（2）触发器在翻转之后，即使撤除输入信号，它仍能保持已经确定的“1”态或“0”态。这两个特性说明触发器是一种有两个稳定状态的、有记忆（或存储）功能的器件。
触发器的这种记忆功能可以用来存储信息。例如有一个触发器，当它处于“1”态时，可以认为它存储了二进制数1；当它处于“0”态时，可以认为它存储了二进制数0。一个触发器只有两种状态，只能存储1位二进制数。如果用更多的触发器就可以存储位数更多的二进制数。例如用两个触发器就可以得到00、01、10、11这4种组合，也就是能存储二进制数00、01、10、11，它相当于十进制数0～3这4个数字。用3个触发器可以得到000、001、010、…111这8种组合，也就是它能存储000、001、…111这8个二进制数或0～7这8个十进制数。可见使用触发器越多，可以存储的数字位数越多，可以存储的信息量越大。
触发器按照功能可以分成R－S触发器、D触发器、J－K触发器等。但是所有这些触发器都是以基本R－S触发器为基础的。
现在让我们来看看基本R－S触发器是用什么电路组成的，它怎么会有记忆功能的？
基本R－S触发器的逻辑功能
只要用两个与非门，象图2（a）那样连接起来，就可以组成一个基本R－S触发器。它有两个输入端：S-\(_{D}\)和R-D；两个输出端：Q和Q-。S\(_{D}\)表示是置1端，RD表示是置0端。S\(_{D}\)和RD上加有逻辑非符号表示这种触发器必须用低电平加到输入端才能使它翻转，这种情况我们称为低电平触发。
在实际使用时，我们并不需要详细了解触发器的内部电路，所以在画图时只要画出它的逻辑符号图就可以了。图2（b）是基本R－S触发器的逻辑符号图。在这个符号图的两个输入端各加有一个小圆圈，这表示它们是低电平触发。
为了说明基本R－S触发器的逻辑功能，我们在触发器的输入端逐次加上不同的输入信号，看触发器的输出端将发生什么样的变化。为此，我们分以下几个步骤进行：
（1）假设所加的输入信号是S-\(_{D}\)=0，R-D=1。这时根据触发器原来的状态又可分两种情况：
（a）假定触发器原来处于0态。即Q=0，Q-=1。这时由于电路中两个与非门的输入和输出之间是交叉连接的，所以Q=a=0，Q-=b=1。按照与非门“有低出高”的逻辑功能，当输入信号S-\(_{D}\)=0，R-D=1加到输入端时，立即会使B门的输出Q=1。同时又因为Q=a=1和与门“全高出低”的逻辑功能，使A门的输出Q-=0以及b=0。于是触发器从原来的0态翻转成1态。这时，即使撤除输入信号，因为b=0，所以触发器仍能保持B门输出Q=1和A门输出Q-=0，也就是能使触发器稳定地保持在1态。
（b）假定触发器原来是1态，即Q=1，Q-=0。这时相应的输入端是a=1、b=0。因为b=0已经决定了Q=a=1，所以即使输入信号S-\(_{D}\)=0、R-D=1加到输入端，也不会改变触发器原有的状态，也就是它使触发器保持原来的1态不变。
以上两种情况说明，只要S-\(_{D}\)端加的是低电平、R-D端加的是高电平信号，那么不管触发器原来是什么状态，都能使它成为1态。正因为这样，S-D端才被称为置1端。
（2）假设输入信号是S-\(_{D}\)=1、R-D=0。同样可以分两种情况：
（a）假定触发器原来是0态，即Q=0、Q-=1。因为交叉连接的原因，使它的输入端a=0和b=1。由于a=0，无论R-\(_{D}\)输入什么信号都不会改变Q-=b=1的状态。因此，当输入信号S-D=1、R-\(_{D}\)=0到来后，它仍保持Q=0和Q-=1的状态，即触发器保持原来的状态不变。
（b）假定触发器原来是1态，即Q=1、Q-=0。因为交叉连接的原因，使它的输入端a=1和b=0。当输入信号S-\(_{D}\)=1、R-D=0到来后，就使输出的Q-=1，同时使b从0变成1，于是Q=0。也就是触发器从原来的1态翻转成0态。
可见，只要加到输入端R-\(_{D}\)上的是低电平、S-D上是高电平，那么不管触发器原来是什么状态，都能使它成为0态。正因为这样，我们才把R-\(_{D}\)端称为置0端。
（3）假设输入信号是S-\(_{D}\)=1、R-D=1。这时因为输入信号都是高电平，不可能改变与非门A、B的输出状态，所以触发器仍保持原来的状态不变。
（4）假设输入信号是S-\(_{D}\)=0、R-D=0。这时因为加到两个输入端的信号都是低电平，按照逻辑功能，两个与非门的输出应该都是高电平，Q=Q-=1。但触发器的输出状态一定是一高一低的，所以当输入信号撤除后，究竟是哪一个输出端成为1就很难确定。它要由两个门电路的不平衡电流来决定。这是一种不确定的状态，在实际应用中是不允许出现的。
以上我们用文字叙述的方法说明基本R-S触发器的逻辑功能和它能保持稳定状态的原理。这种方法不仅占了较多篇幅，而且读起来还比较费力。那么，还有没有更简便的方法呢？
特性表和波形图
为了更简便、直观地表示触发器的逻辑功能，我们常常使用特性表和波形图。
所谓触发器的特性表，就是把触发器的输入信号、触发器的原状态Q\(_{n}\)、触发器在输入信号到来后的新状态Qn+1的各种可能的状态用表格的形式表示出来。这种表格也叫触发器的“状态真值表”。
如果我们把基本R-S触发器的逻辑功能用特性表表示出来就得到表1。从表中看到，它概括了上面文字叙述的全部内容，因此在实际工作中，在选用触发器时，只要查阅它的特性表就可了解它的逻辑功能。如果深入研究一下表1，还可以把表1中的Q\(_{n}\)列省略掉，简化成表2，它比表1更简洁清晰。从表1和表2清楚地看到，基本R-S触发器有着置1、置0和维持原态的三种功能，所以有时也称为置0置1触发器。
有时，为了取得直观的效果，也常常利用波形图来分析和说明触发器的逻辑功能。图3是基本R-S触发器从0态翻转成1态。而当t=t\(_{1}\)时，虽然S-D第二次变成0，但因为触发器已经变成1态，所以S-\(_{D}\)的第二个负脉冲并不起翻转作用而是保持触发器原态不变。同样，当t=t3时，R-\(_{D}\)=0，S-D=1，触发器从1态翻转成0态。而当t=t\(_{4}\)时，尽管R-D又一次出现负脉冲，但由于触发器已经是0态，所以R-\(_{D}\)的第二个负脉冲不起作用，触发器维持原态不变。
在自动控制装置中，常利用基本R-S触发器的这种性能做成开关消颤电路。
自动控制装置中，根据工艺要求在每个工位上装有机械开关。按预定程序运行的机械到达这个工位时推动开关，使开关闭合或打开，控制机械转入下一个工序运行。但这种简单的机械开关的接点在闭合时常常会发生机械颤抖，往往要经过多次弹跳后才能稳定地闭合，它的输出波形将是图4（a）中那样。这样就会造成机械的误动甚至失控。为了消除这种机械颤抖，可以在开关后面接上一个基本R-S触发器，如图4（b）所示。当开关K由R-\(_{D}\)拨向S-D的一瞬间，立刻使R-\(_{D}\)=1，S-D=0。以后，即使由于接点弹跳使S-\(_{D}\)连续出现多个负脉冲，Q端始终维持一个稳定的高电平。这样就有效地消除了机械接点的颤抖造成的逻辑混乱。因此，这种加接基本R-S触发器的开关也叫做消颤开关。
复习思考题
1．为什么触发器有记忆功能？基本R-S触发器的逻辑功能是什么？
2．有一个用或非门组成的基本R-S触发器，如图5。它是用高电平触发的。试分析其工作过程，画出它的特性表。
上期答案
2. 2线-4线译码器如图6。
