2.1 Latches--鎖存器 和 FlipFlops--觸發器 part1

最近忙着模擬實驗數據,所以就沒有時間更新。今天馬上開始進入新的內容吧。內存的最基本功能的實現起源於雙穩態電路(bistable)。什麼是雙穩態?看示意圖:

054556673.png。(a)中I1的輸出Q反饋給I2,由於I2是NOT門輸出~Q然後再輸入Q。。。。。。無限循環下去。發現什麼了?如果初始值Q=1那麼這個迴路只要不發生意外,永遠都會保留有1這個數據,如果Q=0,結果就是儲存0(自己分析一遍)----這不就是能存儲1位數據的內存麼。對的!所以Q=0和1的時候迴路輸出都處於穩定狀態,所以叫做雙穩態電路。

再看圖(b)不要被眼睛騙了,和(a)一摸一樣,只是多了兩個輸出,一個Q一個Q的互補。(**這是理論上可行的!最簡單的證明就是你拋一枚硬幣猜正反面,當你看到正面,就一定知道下面是反面--信息量並沒有增加!--雖然是廢話,但是這個經典現象和量子糾纏態有深厚的淵源,如果有時間回給大家詳細說來)。 所以--(注意總結能力)N穩態電路就會有log2N(以2爲底N的對數)位數據。

那麼和我們一般所需要的內存對比一下。。。貌似缺少了什麼。是的,我們沒有辦法控制輸入!並且第一次給信號的時候很可能讓這個迴路處於 亞穩態(metastable)因爲一般第一次輸入的時候,都會產生不均勻的峯值或低谷。所以我們要想辦法,讓這個迴路能受我們的控制。於是乎--我們就發明了SR鎖存器。

060649955.pngS=Set(設定),R=Reset(復原)。看到這個感覺腦袋轉不過來?別慌,拿出我們的分析利器,無窮列舉法--列出所有可能的輸入和相應的輸出。這裏我就不用了,大家不懂得就要自己動手。熟練了就偷工減料了~~~。

首先觀察,N1和N2都是NAND門。所以只有輸入都是0的時候結果爲1.顯而易見,R=1,無論S是什麼,Q一定爲0;S=1,無論R是什麼,,~Q一定是0;而R=0,S=1則Q=1;S=0,R=1則~Q=1也就是Q=1。而R=0,S=0狀態輸出值跟隨之前的Q值(特別重要,這如果不懂就不要往下看!!不懂得人自己列表,一步一步推直到能總結爲之)。總結:R=1也就是reset=1輸出Q=0(這就是爲什麼叫做Reset輸入的原因),Set這個迴路就會讓其處於Q=1狀態。這裏體現了我們能夠控制初始值了!--------------------------真的動手做了麼?如果列出真值表的同學就會發先,我在瞎說!!!------------------------------------主要是R=1和S=1的時候怎麼辦?輸出邏輯錯誤,但是不違背電路原理所以輸出都是0(Q=~Q。。。)。順帶給出SR圖的塊圖,就是把它封裝起來準備以後使用和改造:

063529664.png

那麼我們怎麼解決那個邏輯錯誤?還有雖然我們能夠控制初始值,但是我們還不能控制數據的存儲。(SR鎖當然可以存儲數據,但是經過上面的分析,我們的數據必須是給R和S,這樣 完全沒有辦法控制什麼時間要存什麼數據)。所以我們又想辦法搞了一個D鎖相器(D latch)。下一小部分見我們的Dlatch~


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