一文详解锁存器

锁存器

存储电路由存储器件组成,能存储一位二值信号的器件称为存储单元电路，存储单元电路大多是双稳态电路。

双稳态电路特点:

①具有两个稳定状态,用0 和1表示,在无外信号作用时,电路长期处于某个稳定状态，这两个稳定状态可用来表示一位二进制代码。

②它有一个或多个输入端，在 外加信号激励下，可使电路从一个状态转换成另一个状态。

两类存储单元电路 ：

(1) 锁存器 (2) 触发器

锁存器: 直接由激励信号控制电路状态的存储单元.

触发器: 除激励信号外,还包含一个称为时钟的控制信号输入端. 激励信号和时钟一起控制电路的状态.

锁存器和触发器工作波形示意图:

普通锁存器

1. RS 锁存器的电路结构及逻辑符号

两个输入端(激励端):

SD :置位端(置1端);

RD :复位端(置0端);

定义:

2. RS 锁存器的逻辑功能分析

设: 电路的原状态表示为Q^n,新状态表示为Q^n+1.

① SD=0; RD=0 (无激励信号),有下列两种情况:

② SD=0; RD=1 (置0信号有效):

③ SD=1; RD=0 (置1信号有效):

④ SD=1; RD=1 (置0、置1同时信号有效):

一般情况下，SD=RD=1应禁止使用。

RS锁存器的约束条件：

由与非门构成的RS锁存器：

3 RS锁存器的功能描述

① 特性表

② 特性方程

(3)状态图

(4) RS锁存器工作波形图

(初态假设为0)

4. RS 锁存器的 VHDL 描述

门控锁存器

1. 门控RS锁存器

在RS锁存器的基础上, 加控制信号,使锁存器状态转换的时间,受控制信号的控制.

(1)门控 RS 锁存器的电路结构及逻辑符号

(2)门控 RS 锁存器的逻辑功能分析

当C=1时:门控RS锁存器功能和RS锁存器完全相同;

当C=0时:RD=SD=0,锁存器状态保持不变.

(3)门控 RS 锁存器的逻辑功能描述

1) 门控RS锁存器特性方程:

2) 门控RS锁存器特性表:

3) 门控RS锁存器工作波形图:

2. 门控 D 锁存器

能将呈现在激励输入端的单路数据D存入交叉耦合结构的锁存器单元中.

(1)门控 D 锁存器的电路结构及逻辑符号

(2)门控 D 锁存器的逻辑功能分析

(3)门控 D 锁存器的逻辑功能描述

1)D锁存器特性方程:

2)D锁存器特性表:

3)状态图：

4)D锁存器工作波形图: (假设初态为0)

(4)门控 D 锁存器的 VHDL 描述

部分常用集成锁存器