触发器教学中反馈概念的应用

摘要：触发器是数字电路中一个很重要的器件，也是时序逻辑电路的基本组成单元，与门电路比较触发器的特点是具有记忆功能。反馈是模拟电路中的一个重要概念，也是模拟电路中的一个重要内容。文章从反馈的角度先分析了触发器的记忆功能的实质，然后又讨论了触发器转换中反馈的作用，给出了触发器转换过程中功能的扩展是依靠反馈来实现的。
关键词：反馈；触发器；功能；转换；记忆

1 反馈的概念
在电子电路教学中，反馈概念的提出是在模拟电路课程中。基本的放大电路只有正向传输没有反向传输，即有输入才有输出，输出信号不会影响输入信号；加上反馈后电路中就有了逆向传输。如图1所示，加上反馈后反馈网络会把输出量中的一部分或者全部送回输入端，与外加的输入量求和，从而使电路的净输入量与输入量不再相等，进而改变放大电路的性能。比如电路中如果加入了串联电压负反馈，可以使电路的电压放大倍数降低，但放大倍数的稳定性提高，电路反馈环路内的输入阻抗增加，输出阻抗减小，使电路的性能得到改善。

2 反馈在触发器结构中的应用
数字电路的教材中先介绍了基本的门电路和由它组成的组合逻辑电路，然后介绍触发器，触发器是时序逻辑电路的基本组成单元。在介绍触发器时特别强调了触发器与基本门电路的区别，那就是触发器是一个含有记忆功能的器件，它任何时刻的输出状态不仅与该时刻的输入信号有关，还与电路的现态有关。触发器之所以具有记忆功能是因为它的电路结构中加入了反馈。例如基本的RS触发器，其结构如图2。它由两个基本的与非门组成，与组合电路的根本不同是它的输出端与电路的输入端通过两条线联系了起来。这两条线就把输出的信号送回了输入端并与外加的输入信号相与决定输出的结果，也就是起到了反馈的作用。此电路的功能如图3所示。

RS触发器的特性方程为：
条件：RS=0
分析此电路的过程中要强调反馈的存在使触发器具有了记忆功能。

3 反馈在触发器转换中的应用
在触发器转换的内容讲解中，一般是先讲转换步骤，再介绍将JK和D型触发器变换为其他类型触发器。我在讲解时注意了变换过程中触发器功能的收缩与扩展。我们知道，JK触发器是逻辑功能最多的触发器，当J=K时，JK触发器具有翻转和保持功能，当J≠K时，JK触发器具有置0和置1的功能。将JK触发器变换为其他类型触发器时不需要功能扩展，只需要按转换类型的要求去掉JK触发器中一些多余的功能即可。如将JK变换为T型触发器，只需要保留JK触发器的翻转和保持功能，置0和置1的功能不再需要，求出的转换逻辑为J=K=T，此时不需要加入反馈。转化电路如图4所示。

如果将D触发器转换为其他类型的，比如JK型触发器，就面临了触发器功能的扩展。D触发器本身只具有置0和置1的功能，转换为JK时需要增加保持和翻转功能，功能的增加需要由反馈来完成，按照转换步骤，转换过程如下：

从方程和图5可以看出为实现功能的扩展，转换中加入了反馈，即将输出端的信号引回了输入端。

模拟电路和数字电路是电子电路的两个组成部分，在讲授这两门课的过程中一定要注意课程之间的衔接，触发器教学中从反馈的角度来进行分析的目的一是让学生对模拟课程中的反馈概念进行回顾和加深，二是对触发器的工作实质有了较清晰的认识。