介绍门闩

定义:

锁存器是一种双稳态的电子逻辑电路,即双稳态多谐振荡器。Latch有一个保留信息的反馈路径。因此门闩可以是一个存储设备。只要设备上电,锁存器就可以存储一位信息。当使能断言时,当输入发生变化时,锁存器立即改变存储的信息,即它们是电平触发设备。当使能信号开启时,它连续采样输入。

锁存电路可以根据高或低的触发信号在两种状态下工作:主动 - 高或有效 - 低。

  • 在有效的 - 高锁存电路的情况下,通常输入都是低的。电路在任何一个输入上都是瞬间高的触发。
  • 对于有源低锁存电路,通常两个输入都是高的。电路由任一输入端的瞬间低电平触发。

SR闩锁

我们可以使用静态栅极作为基本构建块,以构建一个简单的锁存器,并且可以通过将反馈引入NOR门电路来构造两个也不是栅极。

一个简单的带反馈的NOR门逻辑如下所示。

也不是SR条件1

这里,输入S和R都是0(s = r = 0)。第一NOR门的输出是p = 1.这被馈送到第二NOR栅极以及r = 0.因此,第二栅极的输出是q = 0。电路被称为符合p = 1的稳定状态Q = 0.如果我们制作s = 1,则p = 0.这将使q = 1如下所示。

也不是SR条件2

这也是一个稳定的状态。如果将S设为0,则Q = 1反馈给第一NOR时没有变化,P仍然为0。如下图所示。

SR3.

如果R变成1,那么Q变成0,P就变回1。

SR4.

如果R为0,则没有变化,我们到达我们开始的地方。

由于输出不仅取决于当前的输入,而且还取决于过去的输入序列,因此该电路被称为具有存储器。如果不允许输入条件S = R = 1,则稳定状态输出总是互补的。当S和R都等于1时,P = 0, Q = 0,这与互补条件相矛盾。因此,输入条件S = R = 1是不允许的。锁存电路总是画成交叉耦合形式,以强调门之间的对称性。

SR闩锁也不是

在这个电路中,当S = 1时,它'设置'输出Q为1,当输入R = 1时,它'重置'输出Q为0。在S = R = 1的限制下,这种电路被称为设置复位闩锁(Set - Reset Latch, SR Latch)。

SR闭锁的象征

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条件竞争

在逻辑电路中,竞争条件意味着“逻辑电路的两个输入同时改变的情况,并且这将使输出暂定”。输入竞争以改变输出。它通常发生在具有作为电路的反馈输入的输出的设备中。当设备尝试同时执行两个操作时,它是一种不需要的情况(即同时改变两个输入的状态)。有很少的方法可以避免使用边缘触发或使用主从触发器的条件进行竞争。

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SR锁存的状态转换表或真值表

状态表类似于组合电路中的真值表,给出电路的状态信息。欧宝官网app苹果下载由于时序电路的输出依赖于当前和以前的状态,所以用状态表的形式表示,它根据当前状态和其他输入显示下一个状态。

SR锁存器的状态表如下所示。

sr门闩真值表

状态图

除了表格和方程之外,状态机(或系统)也可以由状态图表示。在该状态图中,状态由圆形表示,并且状态之间的转换由连接圆圈的线或弧表示。简单SR锁存器的状态图如下所示。

SR锁存器状态图

状态图提供了状态表可以拥有的所有信息。这是直接从状态表中获得的。

门控S-R闩锁

一般来说,锁存是透明的,即当输入发生变化时,输出立即发生变化。但对于许多应用来说,最好有一个孤立的周期,在这个周期中,即使输入发生变化,输出也不发生变化。在此期间,输出被称为真正的“锁存”。这可以通过使用额外的输入(启用或时钟或门)来实现。如果启用(或时钟或门)信号没有被断言,输入将被忽略,输出将被锁定到先前的值。为了使用这个额外的信号,需要添加额外的逻辑。这些电路被称为门控或时钟锁存。
门控SR锁存器可以通过两种方式进行:通过将第二级和栅极添加到SR锁存器或通过将第二级NAND门添加到̅R锁存(倒SR锁存器)。
由NOR门构造的门控锁存器电路图如下所示。

门控NOR SR锁存

从NAND门构造的门控SR闩锁的电路图如下所示。

门控NAND SR锁存

当与非门反输入时,̅S̅R锁存器成为一个门控SR锁存器。

当使能(或时钟)高时,锁存器被称为使能,即输出响应输入。

当启用(或时钟)较低时,闩锁将被禁用并保持在该状态,直到断言启用。

门控SR锁存器的符号如下所示

门控SR锁存符号

Gated SR锁存器的真实表在下面列出。

Untitled2

门控SR锁存器的状态图如下所示。

状态图

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D闩锁

数据锁存器或延迟锁存器(D锁存器)是存储数据的简单锁存器之一。它也被称为透明闩锁。可以使用两个NAND门构造简单的D闩锁。

当S = r = 1中可以避免在d锁存时出现的sr锁存器中的条件围绕,因为r次被重命名为d的倒数。因此,没有非法或禁止的输入。在D闩锁中,Q总是D.

D闩锁的符号如下所示。

dlatch符号

这些简单的D闩锁不经常使用,但门控D闩锁非常常见。简单的D闩锁的真实表如下所示。

d锁

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门控闩

门控D门闩可以很容易地通过修改门控SR门闩来构造。对门控SR锁存器的唯一修改是R输入必须改变为倒s。由NOR SR锁存器形成的门控锁存器如下所示。

封闭的维

当时钟或启用高(逻辑1)时,输出锁存在D输入上的任何内容。当启用或时钟低(LOGIC0)时,最后启用高电平的D输入将是输出。

该锁存电路永远不会遇到“竞争”条件,因为单个D输入被反转以提供给所有输入。因此,没有机会相同的输入条件。因此,D锁存电路可以安全地使用在任何电路中。

门控D门闩的符号如下所示。

门控锁存符号

类似于Gated Nor SR锁存器,也可以通过门控NAND SR锁存器构成门控D锁存器。Gated NAND SR LARCH的门控D锁存电路如下所示。

门控D门闩来自门控NAND SR门闩

可以避免使用逆变器,因为可以使用与非门来获得反数值。上述电路需要做一些修改,合成电路如下图所示。

门控D锁存器来自门控NAND SR锁存器,无需逆变器

门控D锁存器的真实表(或状态表)如下所示。

门闩的真值表

s门控D锁存器的状态图如下所示。

3.

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应用程序

  • 它们是基本的1位存储器设备。
  • D锁存通常用作异步系统中的I / O端口。
  • 数据锁存器有时用于同步两相系统以减少晶体管计数。

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闩锁的优点

  • 闩锁更快,因为它无需等待时钟信号,因此它们最适用于高速设计。
  • 它们需要更少的能量。
  • 闩锁型设计模具尺寸小。
  • 闩锁的主要优点是“借用”。其中,如果在时间内未完成操作,则从其他操作时间借用执行操作所需的时间。

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闩锁的缺点

  • Latch的可预测性更低,因为它更有可能影响竞态条件。
  • 电平敏感设备,因此更大的常量可能性。
  • 锁存电路的电平敏感特性给分析带来了困难。

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