RS锁存器 #
我们把具有存储信息能力的电路,称为存储器。其中,RS 锁存器 (Latch) 是最简单的一种存储器电路,它可以存储一个比特,如下图所示:
上图中的电路由两个或非门组成,它的特点是,图上方的或非门的输出作为图下方的或非门的输入,反过来,图下方的或非门的输出,也是图上方的或非门的输入。我来分析一下这个电路的特点,你就能理解这个电路是如何完成一个比特的存储的。
一开始,输入端 R 和 S 都是低电压,代表 0,上方的或非门输出为 0,下方的或非门输出为 1,这是一种合法状态。或者下方的或非门的输出为 0,上方的或非门的输出为 1,这也是一种合法状态。也就是说这个电路在 R 和 S 都为 0 的时候,有两种合法的稳定状态。
如果此时,S 变成高电压,也就是 1,那么下方或非门的输出就变成 0,进而导致上方或非门的输出变成 1,也就是 Q 变成 1。这个时候,如果 S 又变成低电压的话,因为上方或非门的输出为 1,所以下方或非门的输出仍然保持为 0。而输入端 R 仍然为 0,这就使得上方或非门的两个输入端都为 0,进而 Q 的高电压可以得到保持。
于是,我们就看到了神奇的一幕:输入端 S 变为 1 以后,可以将输出端 Q 变成 1,但是当 S 变为 0 以后,输出端仍然保持 1。这就说明这个电路可以存储 1。
当 R 和 S 都是 0、Q 为 1 时,如果此时 R 变成 1,由于电路是对称的,可以很容易分析得到 Q 将变成 0,Q 反(表示 Qˉ,下同)变成了 1。同样地,如果此时 R 再变成 0,Q 为 0,Q 反为 1 的状态仍然可以保持。这就实现了一个可以保持一个比特的存储器。
除了或非门组成的锁存器,还可以使用与门和或门构成锁存器,也可以使用与非门来构成锁存器。锁存器的特点是输入一旦发生变化,输出端立即就能反应出这种变化。