脉冲电路

脉冲电路（Pulse Circuit）为一种能够生成，改变，感应以及其他对红石脉冲的操作的红石电路。

介绍

脉冲

1. 在红石电路中，脉冲（Pulse）代表一种短暂的状态变更，使得红石能量能在一段时间后返回其初始状态。

2. 脉冲在物理电学中通常指波形在特定象限内的周期性波动，因此红石信号的存在与否，以及强度的变化均可视为脉冲现象。

3. 正脉冲（On-pulse）描述的是红石信号由无到有再回到无的过程，而在无意中与负脉冲区分的情况下，它通常简化称为“脉冲”。

4. 负脉冲（Off-pulse）则是指红石信号经历由有到无再回到有的过程。

5. 脉冲长度（Pulse Length）是指脉冲的持续时间，其中短脉冲常用红石刻进行度量（1红石刻等于0.1秒），而较长的脉冲可以用任何适宜的时间单位表示。

6. 脉冲的上升沿（Rising Edge）指的是信号从无到有的瞬间，标志着正脉冲的开始和负脉冲的结束。

7. 相对而言，脉冲的下降沿（Falling Edge）则表示信号从有到无的瞬间，也就是正脉冲的结束和负脉冲的开始。

脉冲逻辑

概念

1. 脉冲逻辑，又被称为边沿逻辑，是数据传输的一种替代表达方式。
2. 在传输方面，常规信号串指的是通常直接表达数据信息的串行传输信号，常以简单的“信号串”形态存在。
3. 与此不同，脉冲逻辑信号串，也称为边沿信号串，其主要传递的是数据变化的边沿信息。
4. 每当第一个脉冲到达时，这表示输入值变为1，而当第二个脉冲出现时，则信号反转，输入变为0，这一过程不断循环，以不同的形式传达数据。

应用

1. 在某些电路中，输入信号通常是常规信号串，而其他电路则依赖于边沿信号串。
2. 同样，这些电路的输出也可以是常规信号串或边沿信号串。
3. 脉冲逻辑的引入使得单稳态电路能够处理红石信号，这些信号可能经过T触发器的反相处理。
4. 此外，双稳态电路能够利用脉冲和信号串的边沿特性来执行各种计算功能。

转换

1. 要将常规信号串转换为边沿信号串，可以使用双边沿探测器。
2. 如果需要将边沿信号串转换回常规信号串，则应利用T触发器。
3. 需要注意的是，T触发器的初始状态（在接收边沿信号串前输出为0或1）可能影响最终输出的常规信号串的极性。
4. 这种状态差异可能导致输出的信号串是正相或反相。

脉冲响应

某些红石元件响应短脉冲时会有不同的现象：

• 活塞以及黏性活塞完全伸展活塞头一般需要1刻。如果激活活塞的脉冲在此期间结束，活塞头会瞬间开始缩回，且黏性活塞会将其推动的方块留在推出的位置。这样，黏性活塞无法拉回自己推出的方块。[仅Java版]
• 红石比较器无法传导所有短于1刻的脉冲和大部分1刻脉冲，只能传导一部分长度为1刻和所有长度大于1刻的脉冲。[仅Java版]
• 红石火把无法因大部分短于1.5刻的脉冲而熄灭。[仅Java版]
• 红石灯无法因短于2刻的负脉冲而熄灭。
• 红石中继器会将任何短于自身延迟的正脉冲的长度提升到与自身延迟相同（例如，设置为4刻延迟的中继器会将任何短于4刻的正脉冲延长到4刻长度）。

脉冲分析

1. 在构建电路时，监测脉冲的行为对确认其时长或间隔十分重要。

2. 示波器提供了一个可视化的方式来观察这些脉冲。

3. 该设备可以以1刻的精度来测量信号串的变化。

4. 制作示波器的方法相对简单，只需将多个1刻红石中继器首尾相连，形成一条长链，并可根据需要调整中继器的档位。

5. 示波器中使用的中继器数量应该至少超过待测信号串的长度，以便更好地观察目标信号。

6. 对于周期性脉冲（即时钟电路），示波器的长度需大于一个完整的时钟周期（时钟周期=正脉冲时长+负脉冲时长）。

示波器暂停的方法有：

• 暂停游戏（默认为esc和F3+esc）。
• 按F2截图。
• 在示波器侧面布置一排中继器或比较器，同时激活它们即可锁定示波器。在Java版中，注意锁定示波器的时机应在同一游戏刻示波器内所有边沿之前或之后。

1. 在示波器无法直接检测短于1刻的非整数长度脉冲时，它能够处理超过1刻的非整数长度脉冲，然而其输入的脉冲长度存在一定随机性，但依然可以进行计算。

2. 比如一个3.5刻的脉冲会在某些情况下影响3个中继器，而在其他情况下则可能激活4个中继器。

3. [仅限Java版] 在Java版中，半刻脉冲和1刻脉冲在激活中继器的表现上与大于1刻的脉冲并无不同，红石比较器能够区分这几种脉冲。

4. 大于1刻的脉冲与部分1刻的脉冲均可激活红石比较器，而短于1刻的脉冲及部分1刻的脉冲则不具备此能力。

5. 可以并排布置多个示波器，以直观比较不同脉冲的特征，例如，可以将输入和输出脉冲并排显示，方便观察两者之间的延迟。

6. 尽管示波器非常有用，但在某些情况下，你需要站在较高的位置进行观察，可能会面临一些不便。

7. 活板门的开关非常适合用来观察脉冲的同步性，而在[仅限基岩版]的情境中，红石灯和活塞相对较弱，因为它们的状态改变通常需要时间延迟。

8. 例如，红石灯需要2刻的时间才能熄灭，基岩版的活塞在输入变化时不会停止其正在进行的动作，无论是推出还是收回。

单稳态电路

1. 单稳态电路（Monostable Circuit）是指一种电路，它的输出仅维持在一个稳定状态。

2. 此类电路的输出可以通过外部信号进行激活或反激活。

3. 当电路的输出在下一次触发前不发生变化时，这种状态被称为“稳态”。

4. 如果输出在输入保持不变的情况下随时间变化，那么该输出则被视为不稳定。

5. 不稳定的状态不一定需要随机变化，只需在预定的延迟后改变即可。

6. 当电路仅具备一个稳态输出时，它被定义为“单稳态电路”。

7. 单稳态电路通常由两种状态组成：稳态和暂态。

8. 暂态是指在输入信号作用后，电路输出短暂变化的阶段。

9. 例如，在脉冲发生器中，当发出一个脉冲时，电路的状态会暂时改变，这时便处于暂态。

10. 当脉冲结束后，电路输出会自动恢复到初始的稳态，显示出其单稳态的特性。

11. 总结而言，单稳态电路在受到外部信号触发后，会从稳态转变为暂态，随后经过一段时间，电路会再次回到稳态。

当在Minecraft中使用“单稳态电路”的称呼时，通常其代表的就是脉冲发生器或脉冲限制器。然而，严格意义上讲，任何产生有限脉冲数量的电路都可以叫做“单稳态电路”（本文中所有电路都包含在内），因此如果不使用“单稳态电路”的称谓，用下面的特定术语会更加明确且不易混淆：

• 脉冲发生器能产生一个脉冲
• 脉冲限制器减短长脉冲的长度
• 脉冲稳定器延长短脉冲的长度
• 脉冲增殖器接收一个输入脉冲，产生多个输出脉冲
• 脉冲分割器接收特定数量的多个输入脉冲，产生一个输出脉冲
• 边沿感应器感应到输入脉冲的特定边沿时输出一个脉冲
• 脉冲长度感应器感应到特定长度的输出脉冲时产生一个输出脉冲
• 方块更新感应器特定方块更新时，产生一个输出脉冲
• 比较器更新感应器在特定比较器被一个容器更新触发而更新时，产生一个输出脉冲
• 时钟电路也能产生脉冲，并且是持续的脉冲，但由于输出无稳态，不能称之为单稳态电路（除非时钟电路被外部干涉强制切断）。逻辑电路与记忆电路也因为具有两个稳态（称之为“双稳态”）而不属于单稳态电路。

脉冲发生器

1. 脉冲发生器是一种能够在被激活时输出短暂脉冲的装置。

2. 如果需要定期产生脉冲，建议使用时钟电路进行配合。

3. 通常情况下，脉冲发生器是由一个开关和一个脉冲限制器组合而成的。

4. 若想要生成较长的脉冲信号，可以考虑使用脉冲稳定器作为替代。

正脉冲发生器

1. 正脉冲发生器通常是通过缩短输入脉冲的持续时间来实现其工作的。

2. 因此，这种类型的发生器大多是利用上升沿来触发的。

3. 正脉冲发生器可以被视为一种脉冲限制器，主要用于调节信号的时长。

4. 其设计原理确保了输出的脉冲在特定的时间内被有效地生成。

断路器脉冲发生器

1×3×3 (9方块)，单片

电路延迟：1刻

输出脉冲长度：1刻

上升沿触发

红石粉断路脉冲发生器

1×4×3 (12方块)，单片

电路延迟：0刻

输出脉冲长度：

• 1刻+启动延迟[仅Java版]
• 1刻（输入信号为电容器优先级）或2刻（输入信号为信号源优先级）[仅基岩版]

1. 红石粉断路脉冲发生器通过移动方块切断输出线来限制输出脉冲的长度。

非门脉冲发生器

1×4×3 (12方块)，单片，静音

电路延迟：2刻

输出脉冲长度：1刻

上升沿触发

1. 非门脉冲发生器的工作原理是对比当前信号与两刻钟之前的信号状态。
2. 当前信号若处于激活状态，而两刻钟前则处于非激活状态时，输出的红石火把会瞬间亮起。
3. 该机制巧妙地将输出脉冲的持续时间限制为一刻。
4. 在Java版中，红石火把无法被一刻脉冲激活，但若是两刻脉冲激活的火把，则能够自我重置为一刻脉冲。
5. 若希望将输出脉冲延长至两刻，可以简单地移除输出火把上方的任何方块。
6. 如果想要将输出脉冲延长至三刻，则需要将中继器的延迟设置为四刻。

中继器锁存脉冲发生器

2×3×2 (12方块)，平面，静音

电路延迟：2刻

输出脉冲长度：1刻

上升沿触发

侦测器脉冲发生器

1x1x1（1方块），平面，单片，静音

电路延迟：1刻

输出脉冲长度：0.5刻[仅Java版]或1刻[仅基岩版]

双边沿触发

负脉冲发生器

1. 负脉冲发生器是一种电子电路，其输出信号在稳态时呈现激活状态。
2. 在被触发时，该设备会生成一个负脉冲。
3. 许多负脉冲发生器的工作原理基于提前关闭输出信号并随后延迟重新恢复输出，或者这两者同时发生。

火把负脉冲发生器

1×3×3 (9方块)，1格宽，静音

电路延迟：1刻

输出脉冲长度：1刻（负）

上升沿触发

1. 触发时，底部的火把熄灭，但上部的火把1刻后才会亮起，这样能够输出一个1刻负脉冲。

基于计划刻优先级的负脉冲发生器

1. 注意，此设计需要将红石比较器的模式更改为“作差模式”，即前端火把亮起的模式。

脉冲限制器

1. 脉冲限制器（Pulse Limiter），也称为“脉冲缩短器”，，其主要功能是缩短长脉冲信号的持续时间。

2. 理想的脉冲限制器能够在不影响的情况下传递短脉冲，但在实际应用中，由于输入脉冲的长度通常可以预估，因此可以设计出接受长脉冲并生成短脉冲的电路，这样的电路就可视为脉冲限制器。

3. 任何能够感应上升沿的传感器均可用作脉冲限制器。

断路器脉冲限制器

1×3×3 (9方块)，1格宽

电路延迟：1刻

输出脉冲长度：1刻

红石粉断路脉冲限制器

1×5×3 (15方块)，1格宽，瞬时

电路延迟：0刻

输出脉冲长度：

• 1刻+启动延迟[仅Java版]
• 1刻（输入信号为电容器优先级）或2刻（输入信号为信号源优先级）[仅基岩版]

方块移动脉冲限制器

3×3×2 (18方块)，平面

电路延迟：1刻

输出脉冲长度：1刻^[仅Java版]或2刻^{[仅基岩版]}

利用了与断路器脉冲限制器相同的原理。

替代方案：底部的中继器可以设置为较长延时，这样输出脉冲长度可以为2或3刻.

或非门脉冲限制器

2×4×3 (24方块)，静音

电路延迟：2刻

输出脉冲长度：1刻

或非门脉冲限制器会将当前信号与2刻之前的信号对比——如果当前信号为激活状态，2刻前为非激活状态，那么输出火把会短暂点亮。

本方案用了一个小技巧将输出脉冲限制到1刻。红石火把无法被1刻脉冲激活，但被2刻脉冲激活的火把可以将自己短接到1刻脉冲中。若想把输出脉冲加长到2刻，移除输出火把上的方块即可；若要把输出脉冲加长到3刻，设置中继器延时为4刻即可。

中继器锁存脉冲限制器

2×4×2 (16方块)，平面，静音

电路延迟：3刻

输出脉冲长度：1刻

输入无信号时，锁存状态的中继器允许一个脉冲通过。

替代方案： 锁存中继器可设置为任何延时。这能够加长输出脉冲，但也会提高电路延迟。

投掷器-漏斗脉冲限制器

1×4×2 (8方块)，1格宽，平面，静音

电路延迟：3刻

输出脉冲长度：3.5刻

输入端激活时，投掷器向漏斗输入一个物品，比较器从而激活，直到漏斗将物品推回投掷器。

开头的方块的作用是在不充能投掷器的同时激活投掷器（充能投掷器的话，漏斗会因此被禁用，从而无法将物品返回）。

由于输出脉冲依赖比较器的容器容量判定功能，因此输出信号强度很低（物品可堆叠的话强度只有1，不可堆叠也只有3）——故输出端需要中继器提高信号强度。

替代方案：如果输入端和输出端没有必要在同一高度，你可以将漏斗放在投掷器顶部，投掷器投掷方向朝上（这样电路尺寸会缩减到1×3×2）

负脉冲限制器

负脉冲限制器（Off-pulse Limiter）具有稳态为激活态的输出，但会减小通过的负脉冲的长度。

任何反相下降沿感应器均可兼职负脉冲限制器。

或门负脉冲限制器

 

或门负脉冲限制器将输入域延迟反相输入结合以限制负脉冲长度。

1格宽的版本无法中继输入信号（即将信号加强到满强度），因此输出端可能需要额外的中继器（这样也会引入额外延迟）。

替代方案：平面版底部的中继器可设置为任何延迟，这样会提高负脉冲的长度到与中继器延迟相等（但整体电路延迟不会提升）。

1格宽的版底部的红石粉可以用中继器替代，这样能提高负脉冲的长度。

方块移动负脉冲限制器

1×4×2 (8方块)，1格宽，瞬时

电路延迟：启动延迟

输出脉冲长度：2.5刻（负）

下降沿到达输入时，活塞开始缩回。1刻之后，火把点亮，间接重新激活黏性活塞，使其再次伸出。

在基岩版使用时需要在黏性活塞上方放置一个红石粉。