sr鎖存器不定狀態(tài)怎么理解
SR鎖存器,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,一般由兩個(gè)與非門或者兩個(gè)或非門組成,原理比較簡(jiǎn)單,就是具有保持和鎖存電平的作用,但是也有缺陷不定態(tài)存在,很多書上指出只要輸入滿足SR=1,輸出就是不確定狀態(tài),但事實(shí)真的如此?
1 SR鎖存器原理
先根據(jù)電路粗略講解一下SR鎖存器功能,熟悉的同學(xué)可以跳過(guò)這部分。
1圖1 與非門構(gòu)成的SR鎖存器
圖2 或非門構(gòu)成發(fā)SR鎖存器
上面兩圖分別是使用兩個(gè)與非門和兩個(gè)或非門組成的SR鎖存器,本文以圖2兩個(gè)或非門組成的SR鎖存器進(jìn)行功能分析。
當(dāng)SD=1,RD=0時(shí),或非門G2一端以SD作為輸入,故G2輸出低電平,G2和RD作為G1的輸入,所以G1輸出為高電平,此時(shí)SR鎖存器輸出Q端為高電平,Q‘為低電平。Q的次態(tài)與Q的現(xiàn)態(tài)無(wú)關(guān),輸出端Q均為高電平,故SD被稱為置數(shù)端。
當(dāng)SD=0,RD=1時(shí),因?yàn)榛蚍情TG1的RD端輸入高電平,所以G1輸出端輸出低電平,或非門G2輸入均為低電平,則Q非為高電平,故SR鎖存器Q輸出為低電平,Q’輸出高電平。Q的次態(tài)與Q現(xiàn)態(tài)無(wú)關(guān),輸出端均為低電平,RD被稱為SR鎖存器清零端。
當(dāng)SD=0,RD=0,Q的現(xiàn)態(tài)為0時(shí),則Q‘的次態(tài)為高電平,進(jìn)而推出或非門G1的輸出為低電平,所以Q的次態(tài)為0;當(dāng)Q的現(xiàn)態(tài)為1時(shí),則或非門G2的輸出為0,或非門G1將RD和或非門G2輸出作為輸入,所以或非門G1輸出高電平,即Q的次態(tài)為高電平,由此可知,Q端的次態(tài)和現(xiàn)態(tài)保持相同,所以當(dāng)SD與RD端輸入數(shù)據(jù)均無(wú)效時(shí),SR鎖存器具有保持功能。
SR鎖存器不定態(tài)
分析1:SD端與RD端均有效,即SD=1且RD=1時(shí),由于兩個(gè)或非門G1,G2均有一個(gè)輸入端為高電平,則Q和Q‘均為低電平,此時(shí)SR鎖存器的輸出是確定的,并不是所謂的不定態(tài)。
分析2:繼分析1,當(dāng)SD端和RD端輸入均為高電平時(shí),Q與Q’均輸出低電平,此時(shí)SD由高電平變?yōu)榈碗娖?,RD保持高電平。由于或非門G2輸入均為低電平,所以G2輸出高電平,即Q‘為高電平。而或非門G1輸入均為高電平,故G1輸出為低電平,即Q為低電平,此時(shí)SR鎖存器的輸出也是確定的。
分析3:繼分析1,當(dāng)SD端和RD端輸入均為高電平時(shí),Q與Q’均輸出低電平,此時(shí)RD由高電平變?yōu)榈碗娖?,SD保持高電平。則或非門G1輸入均為低電平,G1輸出則為高電平,即Q輸出高電平。
SR鎖存器不定狀態(tài)的出現(xiàn),主要是由于理想狀態(tài)與實(shí)際工作狀況之間的差異。理論上,SR鎖存器的各種組合都有明確的輸出狀態(tài),但在實(shí)際使用中,由于器件本身的差異以及信號(hào)噪聲的影響,每個(gè)端口從“0邏輯電平電壓”升高到“1邏輯電平電壓”的時(shí)間并不相同。
具體來(lái)說(shuō),當(dāng)SR同時(shí)從00變?yōu)?1時(shí),由于上述因素的影響,中間會(huì)引入“01”或“10”這樣的中間狀態(tài),而具體引入哪種狀態(tài)無(wú)法確定,這就是“狀態(tài)不定”的根本原因。
因此,在實(shí)際應(yīng)用中,需要避免SR同時(shí)為高電平的情況,以防止SR鎖存器進(jìn)入不定狀態(tài)。同時(shí),對(duì)于電路的設(shè)計(jì)和布局也需要進(jìn)行細(xì)致的考慮,以減少信號(hào)噪聲和器件差異對(duì)SR鎖存器工作的影響。
此外,時(shí)序問(wèn)題也可能導(dǎo)致SR鎖存器出現(xiàn)不定狀態(tài)。RS鎖存器是異步的,對(duì)輸入的變化沒(méi)有時(shí)鐘信號(hào)的依賴,輸入信號(hào)的瞬時(shí)變化可能導(dǎo)致不確定的輸出。
審核編輯:黃飛
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