触发器计数原理，最快可达100万倍速度

有一种电子装置叫做触发器，主要由两个电子管组成，就跟收音机里的电子管差不多。通过触发器的电流必定会通过其中的一个电子管，可能是左边的，也可能是右边的。触发器里有两个接触点，用来输出触发器的回答脉冲。在外面输入脉冲的瞬间，触发器就会立刻进行“翻转”，此时，原来导通的电子管变成闭合状态，电流转而进入另一个电子管。当右边电子管闭合、左边电子管导通的时候，触发器就会瞬间输出回答脉冲。

现在，我们给触发器连续不断地输入几个电脉冲，看看它是如何工作的。我们可根据右边的电子管来确定触发器所处的状态：当右边的电子管闭合，我们规定触发器处于“0状态”；当右边的电子管导通，我们规定它处于“1状态”。

假设触发器的初始状态是“0状态”，也就是左边电子管导通，如图1所示。输入第一个脉冲后，右边闭合的电子管变成导通状态，即触发器翻转成“1状态”。此时，触发器不输出回答脉冲，因为只有右边的电子管处于导通状态时，才输出回答脉冲。

图1

接着输入第二个脉冲。这时，左边的电子管变成导通状态，触发器又翻转到“0状态”，此时触发器输出回答脉冲。在输入两个脉冲之后，触发器又回到初始状态。所以，继续输入第三个脉冲后，触发器处于“1状态”；输入第四个脉冲后，触发器又处于“0状态”，并输出回答脉冲，依次不停地循环下去，即每输入两个脉冲，触发器的状态就会重复一次。

假设现在有很多个这样的触发器，给第一个触发器输入脉冲信号后，把它输出的回答脉冲加到第二个触发器上，第二个触发器的回答脉冲再加到第三个触发器上，以此类推。如图2所示，把它们顺次连接起来。现在，我们来看看这些触发器会如何工作。

假设共有5个触发器，初始状态都是“0”。这样的话，我们就能把它们的初始状态记为“00000”。输入第一个脉冲后，最右边的那个触发器就会转变成“1状态”，由于此时并没有输出回答脉冲，所以后面的4个触发器依然处于“0状态”，也就是说，现在的状态是“00001”。接着，我们输入第二个脉冲，此时最右边的触发器会变成“0状态”，并输出回答脉冲加到第二个触发器上，使第二个触发器变成“1状态”，而其他触发器依然处于“0状态”，所以，现在的状态变成了“00010”。接着，再输入第三个脉冲，此时，第一个触发器又会发生翻转，但不输出回答脉冲，所以其他的触发器状态都不会变化，这样的话，总体状态就是“00011”。接着，输入第四个脉冲，第一个触发器继续翻转并输出回答脉冲，这个回答脉冲会促使第二个触发器发生翻转并输出回答脉冲，从第二个触发器输出的回答脉冲使得第三个触发器发生翻转，所以，此时的状态就变成了“00100”。

图2

这样一直进行下去，我们就会得到下面的状态：

输入第1个脉冲后　00001

输入第2个脉冲后　00010

输入第3个脉冲后　00011(www.xing528.com)

输入第4个脉冲后　00100

输入第5个脉冲后　00101

输入第6个脉冲后　00110

输入第7个脉冲后　00111

输入第8个脉冲后　01000

……

可见，这些连接起来的触发器，可以对输入的脉冲进行“计数”，并以一种特殊的“计数”方法来表示这些脉冲信号。通过观察会发现，这种“记录”脉冲信号次数的方法，就是二进制计数法。

在二进制中，用“0”和“1”表示所有的数。与十进制不同，二进制后面一位上的1是前面一位上的1的两倍，而非10倍。二进制数转化成十进制数时，先从右至左用二进制的每个数分别乘以2的相应次方数，即20，21，22，……再把所得的数相加即可。比如，二进制数“10011”转化为十进制数为1×20+1×21+0×22+0×23+1×24=19。

连接起来的触发器，就是用这种方式对输入信号进行计数并记录的。需要注意的是，触发器每翻转一次，也就是每输入一个脉冲信号，大概只需要一亿分之几秒的时间。现代计数触发器在1秒钟的时间里，可以“计算”1000多万个脉冲。就算我们的眼睛能够辨别得很快，也大概需要0.1秒才能识别出这个变换的信号。所以，跟人相比，触发器快了差不多100万倍。

倘若把20个触发器按照上述方式连接起来，也就是说，这一串触发器能用20位的二进制来表示输入的脉冲信号，那么，它可以“计数”到220-1，这个数比100万还要大。如果是64个触发器连在一起，则可以用它来“计数”著名的“象棋数字”，也就是264了。

用触发器能在1秒钟的时间里“计数”几百万个信号，这在核物理研究中具有非常重要的意义。例如，原子在裂变时会释放出大量的粒子，这个数目非常大，就可以用这一方法来计数。