记忆单元分类锁存器

记忆单元分类锁存器(Latch)和触发器(Flip—flop)是一种存储时序状态的常用逻辑记忆单元

记忆单元由内部存储和时序访问控制两部分组成

CMOS电路中的记忆功能通常由电容记忆保持,或者加上能量正反馈记忆保持来实现更可靠的记忆

1.分类之一记忆单元按时钟的电平敏感和边沿敏感分为锁存器和触发器两种,寄存器则可以是分别由这两种元件组成的两种阵列,下面分别介绍

(1)锁存器(Latch)——受电平敏感的记忆单元称之为锁存器

例如TTL器件7475,靠输入时钟的高电平或低电平实现选通

(2)触发器(Flip—flop)——受边沿敏感的记忆单元称之为触发器

例如,TTL器件7474,靠输入时钟的上升或下降边沿实现触发

在许多资料中,将内部存储值由输入数据透明地传输并设置称之为锁存器

触发器,尤其是主从锁存器,是指其输入值的读取和输出值的改变是两个不透明的独立事件

这种输入输出之问的不透明,也导致了时钟触发边沿作用的凸现

注意锁存器、触发器定义的不同反映了观察视角的不同,但它们之间还是有联系的

改回比较流行的上述定义

(3)寄存器(Register)——一般指多个触发器组成的阵列,用来存储多位数据;也可能采用的是锁存器阵列,例如数据总线

注意,个别场合也指单个的触发器或锁存器

2.分类之二记忆单元还可以按输入端的类型来分类

(1)SR型——置位复位型可以细分为SR和SR两种

以图1为准

这时,以输出Q端的状态为准,记忆单元状态要么被S输入端的0置位;要么被R输入端的0复位:如果S、R同时为1则状态维持;但S、R不得同时为0

对于同样狭义的SR型,情况与此相反

(2)JK型——与SR型类似,但J输入端、K输入端可以同时为1(状态翻转)或0(状态维持)

用JK型可以构成其他类型的记忆单元

(3)D型——D输入端提供数据(Data)

有的资料称D是代表延迟

当时钟事件出现时,其输出Q端值由输入的D值透明地加以确定

(4)T型——可以将D型的Q接到D,将T作为时钟端的输入而构成

这时Q输出的将是T时钟信号的二分频

对这种T型还可以加上分频使能控制端

对于记忆单元而言,最重要的仍然是在正确的位置、正确的时刻存储正确的数据

为了使记忆单元能可靠工作,两个用以表征数据与时钟制约关系的额定参数——数据建立时间和保持时间必须得到满足

对于时钟上升边触发的记忆单元电路而言,时钟上升边沿(也有文献是取上升边中点)前的一段数据最小稳定期称之为建立(sp),之后的一段为保持(hp)

逻辑门级联后的累计延迟因素往往破坏了记忆单元sp和hp的额定要求,从而限制了整个系统工作的最高速度

在波形分析时往往要对此备加关注

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