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常见的双稳态触发器有哪几种

更新时间：2026-01-14 09:35:33

晨欣小编

在数字电路与逻辑设计中，触发器是一类重要的时序逻辑元件，能够存储和保持二进制信息。触发器按其稳定状态的数量可分为单稳态、双稳态和多稳态，其中应用最为广泛的就是双稳态触发器。所谓“双稳态”，即电路存在两个相对稳定的状态，能够分别表示二进制的 “0” 和 “1”，因此它是实现寄存器、计数器、存储器等电路的核心单元。

本文将围绕 常见的双稳态触发器种类 展开，深入解析它们的原理、特点、应用及对比，帮助电子工程师、学习者和科研人员全面理解。

一、双稳态触发器的基本概念

1. 什么是双稳态触发器

双稳态触发器（Bistable Multivibrator）是一种具有两个稳定状态的电路。输入信号的作用是改变其状态，而在没有新的触发信号时，它会保持当前状态不变。换言之，它相当于一个 1 位存储单元。

2. 工作原理概述

双稳态触发器通常由 逻辑门电路（与门、或门、非门等） 组合而成。当输入条件满足时，触发器翻转到另一状态，并保持该状态，直到出现新的触发条件。这种“锁存”特性使其具备存储能力。

3. 应用价值

数据存储：作为寄存器和存储器的基础单元。
同步控制：用于时钟脉冲同步，保证电路稳定运行。
逻辑状态保持：在计数器、分频器中实现状态转换。

二、常见的双稳态触发器种类

双稳态触发器根据输入信号特性和触发方式的不同，主要分为以下几种：

1. RS触发器（Set-Reset Flip-Flop）

（1）结构与原理

RS触发器是最基本的触发器，通常由两个交叉耦合的 NOR 门 或 NAND 门 构成。

S（Set，置位）：用于将触发器状态置为“1”。
R（Reset，复位）：用于将触发器状态置为“0”。

（2）特点

电路简单，便于理解。
能保持存储状态。
但存在 不允许 S=R=1 的不确定状态（使用 NOR 门结构时）。

（3）应用

主要用于逻辑电路的基础存储单元，在更复杂触发器中常作为原型电路。

2. JK触发器（Jack Kilby Flip-Flop）

（1）结构与原理

为解决 RS 触发器不确定状态的问题，引入了 JK触发器。

J 类似于 S，K 类似于 R。
当 J=K=1 时，输出状态翻转，即 Q 与 ¬Q 互换。

（2）特点

没有不确定状态。
功能比 RS 更完善。
设计复杂度和功耗稍高。

（3）应用

广泛应用于 计数器、分频器，因为其翻转特性可以实现二进制序列的转换。

3. T触发器（Toggle Flip-Flop）

（1）结构与原理

T 触发器可由 JK 触发器在 J=K=1 的条件下实现，也可由专用逻辑设计。

T=0：保持原状态。
T=1：状态翻转。

（2）特点

电路简洁，翻转特性明显。
常用于分频电路。

（3）应用

用于 二进制计数器，例如一个 T 触发器可将输入时钟脉冲频率减半，从而实现分频。

4. D触发器（Data Flip-Flop 或 Delay Flip-Flop）

（1）结构与原理

D 触发器在 RS 的基础上改进，增加逻辑以避免不确定状态。

输入端 D：数据输入。
时钟端 CLK：在时钟作用下，D 的值被传送到输出 Q。

（2）特点

没有不确定状态。
能够实现数据存储与传输。
对输入数据有采样和保持功能。

（3）应用

广泛用于 寄存器、锁存器，是现代数字电路的核心触发器类型。

5. 主从触发器（Master-Slave Flip-Flop）

（1）结构与原理

主从触发器通常由两个触发器（主触发器与从触发器）级联构成，时钟信号在两个阶段交替作用：

主触发器在时钟上升沿工作。
从触发器在时钟下降沿工作。

（2）特点

避免了竞争冒险现象。
保证输出对输入的单一响应。
适合复杂时序逻辑。

（3）应用

常用于 时序同步电路，如寄存器和计数器的构建。

三、常见双稳态触发器的比较

类型	输入端特点	特点	缺点	主要应用
RS触发器	S, R	结构简单，基本存储	存在不确定状态	存储单元原型
JK触发器	J, K	功能全面，可翻转	逻辑复杂，速度较低	计数器、分频器
T触发器	T	翻转特性强	功能单一	分频、计数
D触发器	D, CLK	数据采样与保持	电路相对复杂	寄存器、锁存器
主从触发器	两级（主、从）	避免竞争冒险，时序稳定	电路规模较大	同步电路、寄存器