触发器（Flip-Flop）

触发器与锁存器的区别在于有无触发信号，锁存器的置位操作由输入的置位操作直接完成，而触发器需要在触发信号的操作下，根据不同的输入信号再进行置位。但是触发器又是由锁存器构成，所以需要先介绍如何用两个锁存器级联组成触发器。

（一）D锁存器

在介绍锁存器时，对于两个输入都是高电压的情况是需要尽可能避免的，但是如果在两个输入进行合并，并在合并后的信号线上加上一个非门。这样设计电路的话，InputA和InputB就永远都是相反状态。此时两者永远不可能同时为高电压就避免了锁存器不确定状态。由于输入数据Data简写是D，所以该电路称之为D锁存器。

（二）带有使能信号的D锁存器

但是也引入了一个新的问题，两个输入也永远无法为低电压状态，那么也就意味着锁存器不具备锁存功能了。为了解决该问题，再选取两个与门分别放置在两个输入线上。两个与门会共同连接一个新的输入，该输入的作用是使能Enable写入功能的，也叫做写保护。高电压是允许写入，低电压是不允许写入。

假设给使能输入一个低电压，上下两个与门的输出都会成低电压，也就意味着电路中强行屏蔽了InputA和B，此时电路其实进入了锁存状态。

假设给使能输入一个高电压，上下两个与门的输出都会随着InputA和B变化而变化，也就意味着此时两个与门都是没有作用的，此时电路功能和原来的功能是一样的：可以通过D输入写入对应的状态。

整个电路的使用逻辑就是，需要写入数据1时，将Data设置为高电压；需要写入数据0时，将Data设置成低电压。之后再将Enable设置为高电压允许写入，写入完成后再将Enable设置成低电压，使得电路进入锁存状态。

（三）晶振

由于后面的触发器是接收来自晶振的时钟信号进行状态转换的，所以在这里介绍一下晶振的概念。晶振全称是晶体振荡器，是一种利用石英晶体的压电效应产生高精度，高稳定平吕电子信号的元件。晶振在电路中相当于是一直在按时按频跳动的心脏，其核心作用就是提供一个时间基准和指挥节奏。

晶振在搭配一些附加电路，就可以产生一定频率的方波信号，也称之为时钟信号。时钟信号每震荡一次，芯片内部的运算就会向前推进一步，芯片内部的各个组成部分都根据该信号进行同步。

（四）D触发器

将D锁存器的时钟信号接在使能信号上，数据输入会连接一个数据源。假设将Data连接到一个按钮上，按钮没按下为低电压，按下为高电压。当时钟信号到下一个周期时，Enable由低电压变成高电压，锁存器此时就会进入写入状态，按键的状态及被写入。

但是有个潜在的风险，那就是在时钟信号没有来之前，如果按钮的状态反复改变，对应接到外面电路的输出状态也会一直变化。也就是说一个时钟周期内信号变化多次，会导致后面的电路无法正常工作。

回到时钟信号的波形，当信号处于平台区域时，上述电路的状态都允许写入，这也就是为什么上述风险会发生的原因。将这种触发方式，称之为电平触发。如果只允许在电平信号的上升或者下降的过程中进行触发，称之为边沿触发。理论上这两个边沿持续的时间非常短，可以认为是瞬间完成的。

如果将D锁存器设置为：只允许在上升边沿这一个瞬间写入数据，这样就可以保证在一个时钟周期内锁存器只允许写入一次数据。选取两个D锁存器，将前一个的输出接入到第二个的数据输入。再将时钟信号分为两路，一路直接到第二个锁存器的使能，一路经过非门后接到第一个使能。这个电路就是只在时钟信号的上升边沿才会触发的电路。

当时钟信号为低电压，第一个锁存器使能是高电压，此时允许写入数据。如果Data的电压也发生了变化，那么新的值就会被写入。但是由于第二个锁存器的时钟信号不使能，所以输出是不会发生任何变化的。

当时钟信号从低电压转为高电压时，第二个锁存器的使能为高电压，将第一个锁存器存储的数据写入第二个，另外由于第一个锁存器的不使能，所以其进入锁存状态。即便时钟信号进入平台区域，但是由于第一个锁存器锁存，所以数据是无法改变的，最终输出会发生变化。这个电路称之为主从触发器/MS触发器/D触发器。

可以发现时钟信号是低电压时，输出结果不会受到Data输入影响。高电压的时候输出也不会受到Data输入的影响。只有时钟信号由低到高转变的瞬间，电路才会将Data输入的数据存储起来。

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