SR锁存器工作原理
下面是用或非门搭建的SR锁存器
用CMOS门电路表示的SR锁存器(需要用到一点模电知识去理解)
模电小知识:带小圆圈MOS管是PMOS管,没有小圆圈的是NMOS管;PMOS管和NMOS的导通电压是不同,PMOS的栅极接的高电平(大于开启电压)时,PMOS才导通,否则关闭;而NMOS的栅极接的低电平时,NMOS才导通,否则关闭。
另外,我用“Q非”表示Q的补,因为我打不出来。
接下来以CMOS电路为基础分析不同输入下的输出:
S=0,R=0。
(1)看S对MOS管的影响:S=0导致T1导通,T3关闭;
(2)看R对MOS管的影响:R=0导致T5导通,T7关闭;
剩下的MOS管状态由Q和Q非决定,Q的状态我们不知道,但我们可以假设Q=1或者0;
(3)假设Q=1,此时T4导通,Q非连接到低电平(GND),Q非=0,所以T6导通,而由前面的分析知道,T5是导通的,那么T5和T6的通路让Q连接到高电平,即Q=1,这与我们的假设保持一致;
(4)假设Q=0,此时T2导通,而由前面的分析知道,T1是导通的,那么T1和T2的通路让Q非连接到高电平,即Q非=1,由于Q非=1,所以T8导通,Q到GND的通路被打开,Q被连接到低电平,即Q=0,这与我们的假设一致;
因此,S=0,R=0时,不管Q是1还是0,它都保持原来的状态,该状态被称为保持。S=0,R=1。
(1)看S对MOS管的影响:S=0导致T1导通,T3关闭;
(2)看R对MOS管的影响:R=1导致T5关闭,T7导通,T7的导通意味着打开了Q到GND的通路,所以Q=0;
(3)看Q对MOS管的影响:Q=0导致T2导通,T4关闭,由前面分析可知,T1是导通的,所以Q非经过T1、T2的通路连接到了VDD,Q非=1;
(4)看Q非对MOS管的影响:Q非=1导致T6关闭,T8导通,而T8的导通意味着Q到GND的通路打开了,所以Q=0(虽然只看(2)就知道结果了,但此处的分析是为了验证一致性);
因此, S=0,R=1时,Q=0,Q非=1,该状态被称为复位,信号R就是英文中Reset的缩写,复位的意思。S=1,R=0。
(1)先看R对MOS管的影响:R=0导致T5导通,T7关闭;
(2)看S对MOS管的影响:S=1导致T1关闭,T3导通,而T3的导通意味着打开了Q非到GND的通路,所以Q非=0;
(3)看Q非对MOS管的影响:Q非=0导致T6导通,T8关闭,由前面分析可知,T5是导通的,所以Q经过T5、T6的通路连接到了VDD,Q=1;
(4)看Q对MOS管的影响:Q=1导致T2关闭,T4导通,而T4的导通意味着Q非到GND的通路被打开,所以Q非=0;
因此, S=1,R=0时,Q=1,Q非=0,该状态被称为置位,信号S就是英文中Set的缩写,置位的意思。S=1,R=1。
学过数电的人都知道SR锁存器是不能出现 S=1,R=1的情况的,但至于为什么那就不得而知了。
(1)看S对MOS管的影响:S=1导致T1关闭,T3导通,而T3的导通意味着Q非被连接到GND,即Q非=0;
(2)看R对MOS管的影响:R=1导致T5关闭,T7导通,而T7的导通意味着Q被连接到GND,即Q=0;
(这时有人肯定就疑惑了,Q和Q非都等于0,不是说它两互补嘛,我们接着分析)
(3)当前状态Q=Q非=0,而当S和R同时从1回到0时,T1和T5都导通,由前面的分析知道,T2和T6是导通的,这就到导致Q和Q非都连接到VDD高电平上,但Q和Q非也连接在GND低电平上,这就导致Q和Q非处于充电和放电同时进行的状态,我们不能确定它是0还是1。
总结:SR触发器使用时应该满足 S&R=0,即S和R不能同时等于1,否则电路的不确定性会导致严重问题。
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