反向器是一個(gè)簡(jiǎn)單的器件，用一個(gè)繼電器就可以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)我們把反向器的輸出連接到輸入時(shí)，會(huì)發(fā)生什么呢？

當(dāng)輸入為0時(shí)，輸出為1；輸出連接到輸入上，此時(shí)輸入又變成1，輸出值變成0；如此反復(fù)。需要特別指出的是，反向器實(shí)際上是一個(gè)繼電器，而繼電器從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)狀態(tài)是需要時(shí)間的。所以，即使輸入和輸出是相等的，輸出也會(huì)很快地改變，成為輸入的倒置（當(dāng)然，隨即輸出也就改變了輸入，如此反復(fù)）。

這種電路稱為振蕩器（oscillator）。

振蕩器又常被稱為時(shí)鐘，因?yàn)樗妮敵鲈?、1之間按固有的規(guī)律交替變化。

振蕩器從一個(gè)初始狀態(tài)經(jīng)過一段時(shí)間又回到這個(gè)狀態(tài)；這個(gè)時(shí)間間隔定義為振蕩器的一個(gè)循環(huán)，又叫周期。如下圖所示

周期的倒數(shù)就是頻率，也就是每秒鐘振蕩器產(chǎn)生循環(huán)的次數(shù)。

第一個(gè)圖所示的連接方式叫做反饋，系統(tǒng)的輸出反饋給輸入。

下面看一個(gè)電路圖

上圖由兩個(gè)或非門組成。實(shí)際上這就是一個(gè)R-S觸發(fā)器。其真值表如下所示

S是置位，R是復(fù)位。當(dāng)R為1時(shí)，Q為0，Q非為1；當(dāng)S為1時(shí)，Q非為0，Q為1；當(dāng)兩者都為0時(shí)，輸出狀態(tài)保持不變。兩者同時(shí)為1的情況是不允許存在的，一定要避免這種情況。

R-S觸發(fā)器的好處是可以記憶電路：Q的狀態(tài)反映了輸入端的狀態(tài)。例如此時(shí)S和R均為0,、Q為1，那我們就知道S之前為1，R為0。

但有時(shí)我們需要記憶功能更強(qiáng)大的電路，于是有了下面的電路。

其真值表為

當(dāng)保持位為1時(shí)，它實(shí)際上就是一個(gè)R-S觸發(fā)器；當(dāng)保持位為0時(shí)，置位和復(fù)位段數(shù)值無論是什么，對(duì)輸出都沒有影響。我們就可以控制輸出的記憶時(shí)間等。但我們需要兩個(gè)輸入，現(xiàn)在有三個(gè)。首先我們知道R-S觸發(fā)器兩個(gè)輸入端不能同時(shí)為1；而且兩個(gè)輸入端同時(shí)為0，也沒有意義，因?yàn)楸３治粸?已經(jīng)包含這種情況。因此將電路圖改為以下形式

當(dāng)保持位為1時(shí)，Q反映了數(shù)據(jù)端的數(shù)值，數(shù)據(jù)端就相當(dāng)于置位。當(dāng)保持位為0時(shí)，輸入端對(duì)輸出端沒有任何影響。此時(shí)R-S觸發(fā)器處于記憶狀態(tài)。

這個(gè)電路又叫電平觸發(fā)的D型觸發(fā)器，電平觸發(fā)是指當(dāng)數(shù)據(jù)端電平為1或者為0時(shí)就會(huì)影響輸出。D代表輸入端（數(shù)據(jù)端），其真值表如下

這個(gè)電路也叫D鎖存器，實(shí)際上就是1位存儲(chǔ)器，多個(gè)1位存儲(chǔ)器可以構(gòu)成多位存儲(chǔ)器。

由以上內(nèi)容可知，每個(gè)鎖存器包括兩個(gè)或非門、兩個(gè)與門和一個(gè)反向器。

對(duì)某些應(yīng)用而言，上面的電平觸發(fā)器就夠用了，但對(duì)另外一些來說，邊沿觸發(fā)器則更有效。對(duì)于邊沿觸發(fā)器，只有當(dāng)電平從0->1或者從1->0時(shí)數(shù)據(jù)才會(huì)改變。邊沿觸發(fā)器可以由兩級(jí)R-S觸發(fā)器連接而成，如下所示

上面的電路在上升沿觸發(fā)，下面分析一下。這里時(shí)鐘同時(shí)控制著第一級(jí)和第二級(jí)R-S觸發(fā)器。進(jìn)一步分析，假設(shè)初始狀態(tài)數(shù)據(jù)和時(shí)鐘均為0，Q也為0。現(xiàn)在數(shù)據(jù)端變?yōu)?，此時(shí)第一級(jí)觸發(fā)器的輸出變?yōu)?，但是由于時(shí)鐘為0，此時(shí)第一級(jí)觸發(fā)器的輸出對(duì)第二級(jí)觸發(fā)器沒有影響。然后，時(shí)鐘從0變?yōu)?。在時(shí)鐘從0->1的瞬間，第一級(jí)的輸入對(duì)第二級(jí)的輸出產(chǎn)生影響，使Q的值變?yōu)?；也就是上升沿觸發(fā)。此時(shí)時(shí)鐘為1，數(shù)據(jù)端的改變對(duì)第一級(jí)也不會(huì)有影響。邊沿D觸發(fā)器的真值表如下所示

符號(hào)為，其中小三角表示邊沿觸發(fā)。

回到本文開始的振蕩器，現(xiàn)在將振蕩器和上面的邊沿D觸發(fā)器連在一起

反饋接著反饋。假設(shè)初始狀態(tài)時(shí)鐘為0，Q也為0，Q非為1。當(dāng)時(shí)鐘從0變?yōu)?，Q輸出與D相同，也就是Q非，值為1，Q非變?yōu)?，也就是D此時(shí)也變?yōu)?，此時(shí)時(shí)鐘為1。

當(dāng)時(shí)鐘從1變?yōu)?時(shí)，由于是上升沿觸發(fā)，此時(shí)對(duì)輸出沒有影響，時(shí)鐘變?yōu)?。現(xiàn)在時(shí)鐘再次從0變?yōu)?，由于此時(shí)D為0，所以Q變?yōu)?，Q非變?yōu)?，D變?yōu)?。如此反復(fù)。過程如下圖

整個(gè)過程用下圖也可以說明

這種電路稱為分頻器，可以看出輸出Q的頻率是時(shí)鐘的一半。我們現(xiàn)在將三個(gè)這樣的分頻器連在一起

然后在輸出的信號(hào)上標(biāo)上0和1,

將上圖順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，然后把每一行0和1連起來，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，他們分別對(duì)應(yīng)了0000-1111這16個(gè)二進(jìn)制數(shù)。將輸出Q1、Q2和Q3逆序連起來就組成了一個(gè)三位計(jì)數(shù)器。在時(shí)鐘的每個(gè)上升沿這個(gè)計(jì)數(shù)器就會(huì)加1。

將8個(gè)這樣的邊沿D觸發(fā)器連在一起就組成一個(gè)8位的計(jì)數(shù)器。稱為“8位行波計(jì)數(shù)器”。這樣我們就擁有了一個(gè)8位計(jì)數(shù)器。
編輯：hfy