4.2鎖存器基本RS鎖存器是電路結(jié)構(gòu)最簡單的鎖存器，其它類型的鎖存器和觸發(fā)器都是在此基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。4.2.1基本RS鎖存器1.電路結(jié)構(gòu)&&(b)符號圖SR(a)邏輯圖一般用Q端的邏輯值來表示鎖存器的狀態(tài)。鎖存器有兩個互補輸出端Q和Q。Q=1，Q=0時，稱鎖存器處于1狀態(tài)；Q=0,Q=1時，稱鎖存器處于0狀態(tài)。QQ&&(b)符號圖SR(a)邏輯圖R、S為鎖存器的兩個輸入端(或稱激勵端)。當輸入信號R、S不變化(即RS=11)時，該鎖存器必定處于Q=1或Q=0的某一狀態(tài)保持不變，所以它是具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)QQ鎖存器的兩個輸入信號標為R和S，R和S端的小圓圈表示輸入信號為低電平有效，即僅當?shù)碗娖叫盘栕饔糜谶m當?shù)妮斎攵藭r，鎖存器的狀態(tài)才會變化。&&(b)符號圖SR(a)邏輯圖QQ&&SRa.當R=0，S=1時，無論鎖存器原來處于什么狀態(tài)，Q一定為0，稱鎖存器處于置0(復位)狀態(tài)。b.當R=1，S=0時，無論鎖存器原來處于什么狀態(tài)，Q一定為1，稱鎖存器處于置1(置位)狀態(tài)。QQ1）功能描述c.當R=1，S=1時，鎖存器狀態(tài)不變，稱鎖存器處于保持(記憶)狀態(tài)。&&SRQQd.當R=0，S=0時，兩個與非門輸出均為1(高電平)，此時破壞了鎖存器的互補輸出關(guān)系，這種情況是不允許的。因此規(guī)定輸入信號R、S不能同時為0，它們應(yīng)遵循R+S=1的約束條件。

&&SRQQ可見，基本RS鎖存器具有置0、置1和保持的邏輯功能，通常S稱為置1端或置位(SET)端，R稱為置0或復位(RESET)端。因為鎖存器是以R和S為低電平時被清0和置1的，所以稱R、S低電平有效。&&SRQQ2）

功能表&&SRQQ由于基本RS鎖存器的輸入信號直接控制其輸出狀態(tài)，其觸發(fā)方式為直接觸發(fā)方式，故又稱它為直接置位復位鎖存器。SRQQ說明0011不允許0110置11001清011QQ保持3）

波形圖工作波形圖又稱時序圖，它反映了鎖存器的輸出狀態(tài)隨時間和輸入信號變化的規(guī)律。基本RS鎖存器波形圖2.動態(tài)特性twtpdQtpdttt&&tpd為門的傳輸延遲時間在S端加負脈沖(R=1)的作用下，鎖存器翻轉(zhuǎn)過程的波形圖。由圖可知，只要負脈沖的寬度tw大于2tpd，鎖存器就能建立起穩(wěn)定的新狀態(tài)，故要求和有效信號寬度tw>2tpd。SRtwtpdQtpdttt&&用于防抖動開關(guān)開關(guān)反跳現(xiàn)象及改善后的波形圖uAuB反跳反跳電路圖SR+5VRRuAuB3.基本RS鎖存器的應(yīng)用4.2.2時鐘控制RS鎖存器具有CP輸入的鎖存器稱為時鐘控制鎖存器或時鐘鎖存器。在實際應(yīng)用中，往往還要求鎖存器在一個控制信號作用下按節(jié)拍反映某一時刻的輸入信號狀態(tài)。這種控制信號象時鐘一樣控制鎖存器的翻轉(zhuǎn)時刻，故稱為時鐘(Clock)信號或時鐘脈沖(ClockPulse，簡稱CP)。時鐘控制鎖存器的特點：(2)時鐘信號低電平期間，輸入信號不起作用，鎖存器狀態(tài)保持不變。(1)在時鐘信號CP高電平期間，鎖存器才能根據(jù)輸入信號翻轉(zhuǎn)。1.電路結(jié)構(gòu)及工作原理(1)邏輯圖R為置0端，S為置1端G1、G2門構(gòu)成時鐘控制電路CP為時鐘輸入端1S、1R

和C1表示：只有在CP=1時，S或R輸入為1才能使觸發(fā)器置1或清0。G1&SR&CPFFG2邏輯圖(2)邏輯符號1S1RC1邏輯符號QQ&SR&CPFFG21S1RC1(3)工作原理當CP=0時，G1、G2門被封鎖，輸出不變化；當CP=1時，G1、G2門開啟，R、S信號才有可能使鎖存器翻轉(zhuǎn)。G1QQ2.功能描述&SR&CPFFG21S1RC1G1QQ把CP到來鎖存器翻轉(zhuǎn)后的狀態(tài)稱為次態(tài)Qn+1把鎖存器翻轉(zhuǎn)前的狀態(tài)稱為現(xiàn)態(tài)Qn

(1)當CP=0時鎖存器不工作，此時G1、G2門輸出均為1，基本RS鎖存器處于保持態(tài)。&SR&CPFFG2此時無論R、S如何變化，均不會改變輸出狀態(tài)。1S1RC1QQ(2)當CP=1時，鎖存器工作，其邏輯功能如下：R=0,S=１,Qn+1=1，鎖存器置“1”；R=1,S=0,Qn+1=0，鎖存器置“0”；R=S=0,Qn+1=Qn，鎖存器狀態(tài)不變；R=S=1,鎖存器失效，工作時不允許。&SR&CPFFG21S1RC1G1QQ3.同步RS鎖存器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表CP0011111111Qn+1010100111*1*SRQn××0×

×1000001010011100101110111說明保持原狀態(tài)不變Qn+1＝QnQn+1＝0Qn+1＝1不允許狀態(tài)Qn+1與R、S和Qn的真值表，又稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)換表.4.次態(tài)卡諾圖

5.特征方程（約束條件）00011110010100××

11SRQn+1Qn對次態(tài)卡諾圖化簡，可得出鎖存器次態(tài)Qn+1的邏輯表達式，也稱為次態(tài)方程或特征方程。

6.狀態(tài)圖S=0R=×S=×R=0R=0,S=1S=0,R=101圖中兩個圓圈中的0和1分別表示鎖存器的兩個穩(wěn)定狀態(tài)，用箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向，箭頭旁注明的R和S值表示轉(zhuǎn)換要求的輸入條件。

7.波形圖1.電路結(jié)構(gòu)及符號邏輯圖CP1S1RC11D4.2.3時鐘控制D鎖存器稱為時鐘控制D鎖存器,適用于單輸入信號的場合。在RS鎖存器的輸入端增加一個非門，則自動滿足約束條件1DC1邏輯符號圖QQ邏輯圖CP1S1RC11D1DC1邏輯符號圖D=1，Qn+1=1。2.功能描述當CP=0時，鎖存器不工作，鎖存器處于維持狀態(tài)。當CP=1時，鎖存器功能如下：D=0,Qn+1=0;QQ3.D鎖存器真值表CP001111Qn+1010011

DQn×0×100011011說明狀態(tài)不變清0置

14.D鎖存器的次態(tài)卡諾圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖5.D鎖存器的特性方程Qn+1=D0101DQn+1Qn0011次態(tài)卡諾圖D=0D=1D=1D=001狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖6.D鎖存器的工作波形CP01DQ1100111

由于D觸發(fā)器的次態(tài)Qn+1隨輸入D的狀態(tài)而定，故常用來鎖存數(shù)據(jù)，稱為D鎖存器。7.D觸發(fā)器的應(yīng)用8位D鎖存器74LS373的邏輯圖鎖存器74LS373功能表上述鐘控制鎖存器在CP=1期間，輸入信號都能影響鎖存器的輸出狀態(tài)，這種觸發(fā)方式稱為電平觸發(fā)方式。4.2.4

時鐘控制鎖存器的觸發(fā)方式及存在問題這種鎖存器在一個CP脈沖期間，只要輸入信號發(fā)生多次變化，鎖存器就有可能發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)，降低了鎖存器的可靠性。[例1]在時鐘控制RS鎖存器中，若已知CP、R、S的波形，試畫出Q端的波形（假設(shè)鎖存器的初始狀態(tài)為0）。CPSRCP=1時，鎖存器的狀態(tài)由R和S決定。[解]由時鐘控制RS鎖存