即解释当一端输入信号消失时,为什么sr还可以使原来的信号保持?
“信号消失”,我估计指的是将s、r均置为0的意思。我有时也会说给某个输入加个信号或者撤掉某个信号,指的是给这个输入置1或置0。所以题主想问的是,为什么sr锁存器s和r置为0时,输出能够保持不变。
正好前两周刚又回顾了下这些基础知识,在这里放上我的个人理解。
sr锁存器sr-latch能够存储数据是因为它具有双稳态bi-stable的结构。而双稳态电路,是时序电路中锁存器latch和寄存器register(触发器flip-flop)的基础,几乎所有的锁存器和寄存器(触发器)都是由双稳态电路衍生而来。
双稳态电路
基本的双稳态电路由两个反向器形成环路,可以发现vo1=vi2=~vo2=~vi1,整个环路形成稳态,小噪声的干扰都无法破坏这个环路中两个器件的输入输出的状态。而如果改变(更强的驱动力强行改变或利用额外的电路结构)vi1的电压,环路仍然会进入新的稳态,仍然满足vo1=vi2=~vo2=~vi1。这个电路因为存在两个稳定状态vo1=vi2=~vo2=~vi1=1和vo1=vi2=~vo2=~vi1=0,因此被称为双稳态电路。
下图是我随便画的一个形象表示,一个球在两个坑的某一个坑中,如果没有人为挪动这个球,这个球将始终在这个坑里。
双稳态的形象表示
然后接下来分析sr锁存器:
这是sr锁存器,因为一个2输入或非门在一个输入固定为0时就相当于一个反向器,因此在s、r都为0时,两个或非门等于两个反向器,又因为两个或非门环型连接,此时sr锁存器等同于基本双稳态电路。
而当r或s中某一个信号置为1时,例如s=1,此时s输入的这个反向器输出将会固定为0,此时双稳态电路被破坏,使得q=1,q反=0,而当s又从1变为0时,sr锁存器又变成了双稳态电路,从而能够保持住q和q反的输出。置r=1时也是同理。
置s或者r中某一个输入为1,相当于把两坑中间的高坡挖掉,同时把一个坑挖的更深,让球自然滚入其中。s、r恢复为0,相当于把两个坑恢复为原装。
而sr锁存器不正常的状态是sr一起置1,此时q和q反将输出为0,如果此时同时撤掉s、r信号,输出将随机进入到双稳态中某一个稳态。这相当于把球放到两个坑中间的坡顶上,球将受扰动而随机掉入某一个坑中间。
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