鎖存器與觸發器


鎖存器與觸發器

來源 https://zhuanlan.zhihu.com/p/363273167

 

常見存儲電路

RS鎖存器

鎖存器的機制為電平觸發。基本的RS鎖存器有兩個輸入端:set端和reset端。兩個輸出端:Q和Q非

以下圖為例:

  • 當置位時,SD位為1,RD位為0 ——>Q為1,Q非為0
  • 當復位時,SD位為0,RD位為1—— >Q為0,Q非為1

可以看出這時Q的狀態就是鎖存器的狀態

  • 鎖存器可以存值的原理:
    已復位為例,假設此時輸入端的激勵信號消失,那么SD和RD都為0。
    此時G1門的輸入端的Q非應該為上次復位時的值1(時序電路的特點)
  • 禁止出現SD為1,RD也為1的情況。(既復位又置位),會導致Q的狀態不確定。
  • RS鎖存器也可使用與非門實現(低電平有效)

D鎖存器

與非門實現的D鎖存器結構如下:

 

  • 可以看出,當C=1時,該鎖存器有效。此時D的狀態決定了Qn+1的狀態

  • 當C被拉高時,Q的狀態隨着D的狀態變化
  • 當C被拉低時,鎖存此時D的狀態

但觸發器會出現空翻現象,即當C有效,D不斷變化時,一次時鍾來到期間,觸發器多次翻轉


主從D觸發器

觸發器是邊沿觸發的。主從D觸發器可以很好地解決空翻現象

  • F1為主觸發器,F2為從觸發器
  • 主從D觸發器為邊沿觸發
    當激勵產生,CLK=0,D=1,F1工作,此時Q1=1,但F2只能等到下一拍才可觸發。下一拍CLK=1,Q1=1,F2工作,Q=1。
  • 可以有效解決空翻


寄存器

寄存器的工作原理與D觸發器基本一致,可以保持當前值直到時鍾邊沿的到來。


右移位寄存器

移位寄存器就是根據D觸發器的特性串聯實現的,一次信號變化移動一位

  • 第一次變化如下圖,第一位置1,其余位不變

  • 第二次變化如下圖,第二位在時鍾邊沿到達時,由於觸發器的特性而置1

  • 后面的變化與上面類似

觸發器是時序電路中一種非常常見的元器件,在時序電路中用來鎖存值,也與非阻塞賦值有關。

而在verilog編碼中要盡量防止鎖存器的出現。

 

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