D触发器是数字电路中常用的一类逻辑器件，其有两种稳定的状态，即“0”和“1”，在外界信号的作用下，可以从一个稳定状态跳变到另外一个稳定状态。D触发器可以分为电平触发式和边沿触发式，正因为数字信号跳变时边沿时间为纳秒级别，引入干扰几率很小，所以边沿触发D触发器可靠性更高，抗干扰能力更强。本篇介绍一个由正边沿D触发器构成的单按键开关机电路。
先介绍本方案中使用的芯片：U4为施密特触发器，以74LVC1G17GW举例，U3为正边沿D触发器，以74LVC2G74DP举例。这类器件比较常规而且成本较低，ON、TI、NXP这些厂家都有很多对应的产品型号。
一．施密特触发器简介
施密特触发器（Schmitt trigger）可以理解为迟滞比较器，它有两个阈值电压VT+与VT-。当A输入电压高于正向阈值电压VT+时，Y输出为高电平；当A输入电压低于负向阈值电压VT-时，Y输出为低电平；当A输入在正负向阈值电压之间，输出不改变。此方案中引入施密特触发器的原因是按键按下时有抖动，当按键电压在VT+与VT-之间抖动时，触发器输出端信号仍可以保持不变，这样可以消除按键抖动的影响。实践证明，该电路中若不加施密特触发器会有误触发的问题。
二．D触发器介绍
正边沿D触发器内部框图如下，值得注意的是红框部分为传输门（Transmission Gate，简称TG），这里主要应用其接通和保持特性，当上下输入都为1时表现为接通特性，当上下输入都为0时表现为保持特性，即无论前端信号如何变化后端信号都维持原来的状态。
真值表如下：
本次使用边沿触发方式，所以本篇文章只分析红框中的两种工作状态，其他工作状态也可以按照类似的方法去推导出来。为方便描述，我们把从左到右的4个传输门成为1#、2#、3#、4#传输门。
第一阶段：初始上电阶段，3#传输门为保持状态，所以保持其初始状态0，Q输出1，Q#输出0；
第二阶段：上升沿阶段，电平跳变瞬间，1#传输门切换为保持状态，即D输入端无论怎么变化都不会影响传输门后的信号，由于1#传输门切换为保持状态之前其输出为D，后续阶段1#传输门输出一直保持为D，根据后续逻辑电路可知Q输出D，Q#输出D非；
第三阶段：高电平阶段，1#传输门继续为保持状态，可知Q继续输出D，Q#继续输出D非；
第四阶段：下降沿阶段，1#传输门切换为接通状态，但是3#传输门切换为保持状态，所以Q继续输出D，Q#继续输出D非；
第五阶段：低电平阶段，1#传输门为接通状态，所以其输出端为D，3#传输门切换为保持状态，所以Q继续输出D，Q#继续输出D非；
由以上工作过程可以看出，只有在上升沿时，数据才能传输，否则都是与之前输出状态保持不变。如果把正边沿触发器的D脚与Q非脚连起来，就可实现单按键开关电路了。
附完整设计原理图：该电路适用于电池灯，施密特触发器与正边沿触发器两个芯片有极低的功耗，所以可以实现超长的续航时间，同时设计时使用常规的逻辑芯片，不使用单片机，规避了单片机缺货的风险。
