半导体存储电路(二)

作者&投稿:卢凭 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
~ 触发器 VS 锁存器 : 触发器增加了一个触发信号输入端(即时钟信号,CLK),只有当这个时钟信号到来的时候,触发器蔡按照输入的置1回、置0信号置成相应的状态并保持下去。

C1表示CLK是编号为1的一个控制信号(因为没有小圆圈,表示高电平有效, 即CLK=1时触发器输出端才受输入信号的控制 )
1S和1R表示受C1控制的两个输入信号

·只要有一个输入信号为低电平,与非门的输出均为高电平

·该电路结构实际由G3、G4组成的输入控制电路和G1、G2组成的SR锁存器组成

目的:可以在CLK的有效电平来之前预先将触发器置成指定的状态

其中, '称为 异步置0输入端(异步复位端) , ‘称为 异步置1输入端(异步置位端) 。

只要 ‘或 ‘置低电平,就可以立即使触发器置1或置0,不受时钟信号的控制。

· 在CLK=1的全部时间里,S和R状态的变化都可能引起输出状态的变化 。在CLK回到0以后,触发器保存的是 CLK回到0以前瞬间的状态。

所以CLK=1期间,S、R的状态的多次变化会使触发器输出的状态发生 多次翻转 , 降低了触发器的抗干扰能力 。

目的:适应单端输入信号的需要,并且可以避免两个输入端相与为0的不定情况的出现

D触发器特点:在CLK有效电平期间,输出状态和输入状态相同。

在CMOS电路中,常利用CMOS传输门组成D触发器。

在CLK=0之后,由于反相器G1的电容存储效应,短时间内的G1输入端仍然保持 截止以前瞬间的状态,而且这时反相器 、 和 形成了形态 自锁 的闭合回路,所以Q和A'的状态被保存下来。

注:右上角的“一|”表示延迟

脉冲触发SR触发器也叫做 主从SR触发器 。CLK=1时, (主触发器)的输出状态由S和R端的输入状态决定, (从触发器)保持原来的状态不变;当CLK=0时,即下降沿到来的时候,主触发器保持原来的状态不变,从触发器被置成和 相同的状态。

其中,CLK列第二行的符号表示下降沿。

·在一个时钟周期里,输出端的状态只可能改变一次,而且发生在CLK的下降沿。

·CLK高电平期间,主触发器输出的状态可能随S和R状态的变化。

·仍然存在不定态,仍然要保证SR=0。

主从触发发器的理想状态:前言采样,后沿定局

显然目前这种主从触发器还未能满足这样的状态,因为它不是只是根据时钟信号的上升沿那一瞬间来采样的。

要达到这个目的,必须使CLK=1期间,主触发器的输出状态不发生变化

目的:为了使主从SR触发器在S=R=1时也有确定的状态,则将输出端Q和Q'反馈到输入端

分别对J、K、Q取不同的值的组合做讨论

·CLK变化一次,触发器的状态只可能改变一次。

·在CLK为高电平期间,主触发器只可能翻转一次。若在CLK=1期间输入端状态发生变化,需要找到CLK下降沿到来之前的Q状态来决定Q*。

· 存在一次变化问题 (即不能只根据下降沿到来时刻的状态来判断Q*) 这是这个主从JK触发器最大的缺点

也正是这种缺点,使得电路的抗干扰能力很弱,J、K的值在CLK=1期间不能发生变化。也因此违反了采用主从结构的初衷。所以在实际情况下这种触发器是不能使用的。

下图的黄色部分就存在CLK=1期间J、K的变化导致Q的状态也发生了一次翻转的问题。

目的 :提高触发器的可靠性, 增强抗干扰能力,希望触发器的 次态仅取决于 CLK信号下降沿(或上升沿) 到达时刻 输入信号的状态。而在此之前和之后输入状态的变化对触发器的次态没有影响。

把5.3.2中的主从SR触发器中的SR触发器换成D锁存器,即可构成一个边沿触发器。

在实际中,常用CMOS电路来组成边沿触发器

工作原理:

当CLK=0时, 导通, 断开,所以 =D; 断开, 导通,Q保持原来的状态,反馈电路接通,自锁。

当CLK=1时, 断开, 导通,主电路保持原来的状态; 导通, 断开,Q*=D,反馈电路不通。

所以这是个上升沿触发的D触发器。

工作原理:

, ,Q=1

, ,Q=0

工作原理:

当CLK=0时,G3和G4被封锁,输出高电平,触发器保持原态,Q*=Q;G6的输出未D',G5的输出为D。

当CLK由0变成1,即脉冲的上升沿到来的时候,G3和G4门开启,把原来G5和G6门的输出传到G1和G2门处,Q=D。

当CLK=1时,G3和G4开启,但输出互为取反,即必有一个为低电平。若G3,则G3输出为低电平,则G4、G5门被封锁,D数据封锁,通过①线维持Q=1,通过③线阻止Q=0;

当G4输出为0,则G6门封锁,D数据被封锁,使得Q=0,同时②线阻止Q=1,保持Q=0

所以①线为置1线;②为置0维持线和置1阻塞线;③为置0阻塞线。


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