(十二)【数电】(半导体存储电路)SR锁存器

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A SR锁存器

A.a 触发器概述

触发器定义能够存储1位二值信号(0或1)的基本单元电 路(与非门等)统称为触发器。触发器是构成时序逻辑电路的 基本电路,是联系组合逻辑电路和时序逻辑电路 的桥梁

触发器的两个基本特点
1 两个互补的输出端Q和Q’,具有两个能自行保持的稳定状态(双稳) 表示逻辑状态的‘0’和‘1’
2 根据不同的输入信号可以置成1或0状态
3 可以从一个稳定状态转移到另一个稳定状态。

触发器(FF)分类
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本章讲的都是静态的触发器。

A.b SR锁存器(基本RS触发器)

SR锁存器(又称基本RS触发器)是各种触发 器电路中结构形式最简单的一种(输入信号直接作用在触发器是上面,无需触发信号),同时,它又是 许多复杂电路结构触发器的基本组成部分

演变
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上图只是一个组合逻辑电路,没有存储记忆功能。
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加入红线后不再是简单的组合逻辑电路,而拥有存储记忆功能了。

A.b.a 与非门构成的SR锁存器工作原理

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Q n Q^n Qn为电路的原态,为0时表示电路当前的 Q Q Q为0, Q ′ Q' Q′为1; Q ( n + 1 ) Q^(n+1) Q(n+1)为新态。
图中蓝色为原态的值。

S D S_D SD​可以理解为Set Data缩写; R D R_D RD​可理解为Reset Data缩写。两者都是低电平有效。
第四个图输出不满足 Q Q Q与 Q ′ Q' Q′的逻辑定义,是一种特殊情况。输出状态由两个输入上升沿的前后决定(谁先变为1),所以功能为不定。

与非门构成的SR锁存器特点:
1 触发器新的状态 Q n + 1 Q^{n+1} Qn+1(也叫次态)不仅与输入状态 有关,而且触发器原来的状态 Q n Q^n Qn(也叫初态)有关;

2 由与非门构成的基本R-S触发器用 S D ′ S'_D SD′​和 R D ′ R'_D RD′​分别表 示“置1”输入端和“置0”输入端,它们均以低电平作为输 入信号;

3 由于 S D ′ = R D ′ = 0 S'_D=R'_D=0 SD′​=RD′​=0时出现非定义的 Q = Q ′ = 1 Q=Q'=1 Q=Q′=1状 态,而且当 S D ′ 和 R D ′ S'_D和R'_D SD′​和RD′​同时回到高电平以后触发器的状态 难于确定,因此正常工作时应遵守 S D R D S_DR_D SD​RD​=0的约束条件, 即不应加以 S D ′ = R D ′ = 0 S'_D=R'_D=0 SD′​=RD′​=0的输入信号。

与非门构成的SR锁存器描述
将 S D R D = 0 S_DR_D=0 SD​RD​=0作为输入约束条件,由卡诺图化简 可得与非门构成的基本RS-触发器的特性方程如下:
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与非门构成的基本RS-触发器的图形符号如下:
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图中圆圈表示低电平有效。

与非门构成的SR锁存器应用举例
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红色虚线表示此段状态不定,可能1也可能0(前面为00输入)。

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Q ′ n Q'^n Q′n稳定为0,所以 Q n + 1 Q_{n+1} Qn+1​稳定为1.


A.b.b 或非门构成的SR锁存器工作原理

输入高电平有效

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或非门构成的SR锁存器特点
1 触发器新的状态 Q n + 1 Q_{n+1} Qn+1​(也叫次态)不仅与输入状态 有关,而且触发器原来的状态 Q n Q_n Qn​(也叫初态)有关;

2 由或非门构成的基本R-S触发器用 S D S_D SD​和 R D R_D RD​分别表示 “置1”输入端和“置0”输入端,它们均以高电平作为输入 信号;

3 由于 S D = R D = 1 S_D=R_D=1 SD​=RD​=1时出现非定义的状态,而 且当 S D S_D SD​ 和 R D R_D RD​ 同时回到低电平以后触发器的状态难于确 定,因此正常工作时应遵守 S D R D = 0 S_DR_D=0 SD​RD​=0 的约束条件,即不 应加以 S D = R D = 1 S_D=R_D=1 SD​=RD​=1的输入信号。

或非门构成的基本RS触发器描述
将 S D R D = 0 S_DR_D=0 SD​RD​=0作为输入约束条件,由卡诺图化简 可得或非门构成的基本RS-触发器的特性方程如下:
(十二)【数电】(半导体存储电路)SR锁存器
或非门构成的基本RS-触发器的图形符号如下:
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