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輸入信號消失 SR鎖存器如何實現存儲

電子設計 ? 來源:feiyan ? 作者:電子設計 ? 2018-12-03 11:19 ? 次閱讀

即解釋當一端輸入信號消失時,為什么SR還可以使原來的信號保持?

“信號消失”,我估計指的是將S、R均置為0的意思。我有時也會說給某個輸入加個信號或者撤掉某個信號,指的是給這個輸入置1或置0。所以題主想問的是,為什么SR鎖存器S和R置為0時,輸出能夠保持不變。

正好前兩周剛又回顧了下這些基礎知識,在這里放上我的個人理解。

SR鎖存器SR-Latch能夠存儲數據是因為它具有雙穩態Bi-Stable的結構。而雙穩態電路,是時序電路中鎖存器Latch和寄存器Register(觸發器Flip-Flop)的基礎,幾乎所有的鎖存器和寄存器(觸發器)都是由雙穩態電路衍生而來。

雙穩態電路

基本的雙穩態電路由兩個反向器形成環路,可以發現Vo1=Vi2=~Vo2=~Vi1,整個環路形成穩態,小噪聲的干擾都無法破壞這個環路中兩個器件的輸入輸出的狀態。而如果改變(更強的驅動力強行改變或利用額外的電路結構)Vi1的電壓,環路仍然會進入新的穩態,仍然滿足Vo1=Vi2=~Vo2=~Vi1。這個電路因為存在兩個穩定狀態Vo1=Vi2=~Vo2=~Vi1=1和Vo1=Vi2=~Vo2=~Vi1=0,因此被稱為雙穩態電路。

下圖是我隨便畫的一個形象表示,一個球在兩個坑的某一個坑中,如果沒有人為挪動這個球,這個球將始終在這個坑里。

雙穩態的形象表示

然后接下來分析SR鎖存器:

這是SR鎖存器,因為一個2輸入或非門在一個輸入固定為0時就相當于一個反向器,因此在S、R都為0時,兩個或非門等于兩個反向器,又因為兩個或非門環型連接,此時SR鎖存器等同于基本雙穩態電路。

而當R或S中某一個信號置為1時,例如S=1,此時S輸入的這個反向器輸出將會固定為0,此時雙穩態電路被破壞,使得Q=1,Q反=0,而當S又從1變為0時,SR鎖存器又變成了雙穩態電路,從而能夠保持住Q和Q反的輸出。置R=1時也是同理。

置S或者R中某一個輸入為1,相當于把兩坑中間的高坡挖掉,同時把一個坑挖的更深,讓球自然滾入其中。S、R恢復為0,相當于把兩個坑恢復為原裝。

而SR鎖存器不正常的狀態是SR一起置1,此時Q和Q反將輸出為0,如果此時同時撤掉S、R信號,輸出將隨機進入到雙穩態中某一個穩態。這相當于把球放到兩個坑中間的坡頂上,球將受擾動而隨機掉入某一個坑中間。

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