數位電子學/同步器件/暫存器

暫存器

暫存器是由基本數字門組成的數字器件，用於執行任務或功能。

暫存器型別

SR暫存器

在某些情況下，可能需要規定鎖存器何時可以鎖存，何時不能鎖存。門控SR鎖存器是SR鎖存器的一個簡單擴充套件，它提供了一個使能線，該線必須驅動為高電平才能鎖存資料。即使現在需要控制線，SR鎖存器也不是同步的，因為即使在使能脈衝的中間，輸入也可以改變輸出。

當使能輸入為低電平時，來自與門的輸出也必須為低電平，因此Q和Q輸出保持鎖存到先前的資料。只有當使能輸入為高電平時，鎖存器的狀態才能改變，如真值表所示。當使能線被斷言時，門控SR鎖存器與SR鎖存器的工作方式相同。

使能線有時是時鐘訊號，但通常是讀或寫選通。

使能	S	R		Q	Q
0	0	0		鎖存
0	0	1		鎖存
0	1	0		鎖存
0	1	1		鎖存
1	0	0		鎖存
1	0	1		0	1
1	1	0		1	0
1	1	1		亞穩態

D暫存器

D鎖存器（D代表“資料”）或透明鎖存器是對門控SR鎖存器的簡單擴充套件，它消除了無效輸入狀態的可能性。

由於門控SR鎖存器允許我們在不使用S或R輸入的情況下鎖存輸出，我們可以透過使用互補驅動器驅動置位和復位兩個輸入來移除其中一個輸入：我們移除一個輸入，並自動使其成為剩餘輸入的逆輸入。

D鎖存器在使能線為高電平時輸出D輸入，否則輸出為使能輸入最後一次為高電平時D輸入的值。這就是為什麼它也被稱為透明鎖存器 - 當使能被斷言時，鎖存器被稱為“透明” - 訊號直接穿過它，就像它不存在一樣。

使能	D		Q	Q
0	0		鎖存
0	1		鎖存
1	0		0	1
1	1		1	0

D鎖存器經常用在積體電路的I/O埠，並且作為離散器件提供，通常是多封裝的。例如，74HC75是7400系列IC的一部分，包含四個獨立的D鎖存器。

T觸發器

T觸發器是一種器件，它在每次觸發時都會交換或“翻轉”狀態，如果T輸入被斷言，否則它將保持當前輸出。這種行為由特徵方程描述

$Q_{next}=T\oplus Q=T{\overline {Q}}+{\overline {T}}Q$

並且可以用以下任一表格描述

特徵表 T Q Qnext 評論 0 0 0 保持狀態 0 1 1 1 0 1 切換 1 1 0

激發表 Q Qnext T 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0

當T保持為高電平時，觸發器將時鐘頻率除以二；也就是說，如果時鐘頻率為4 MHz，則從觸發器獲得的輸出頻率將為2 MHz。這種“除以”功能在各種型別的數字計數器中都有應用。T觸發器也可以使用JK觸發器（J & K引腳連線在一起並充當T）或D觸發器（T輸入和Q_prev透過異或門連線到D輸入）構建。

JK暫存器

JK觸發器是對SR觸發器的簡單改進，其中狀態J=K=1並不被禁止。它的工作方式與SR觸發器相同，J作為置位輸入，K作為復位輸入。唯一的區別是，對於以前的“禁止”組合J=K=1，該觸發器現在執行一個動作：它反轉其狀態。由於JK觸發器的行為在所有條件下都是完全可預測的，因此它是大多數邏輯電路設計中首選的觸發器型別。但仍然存在一個問題，即在實際測試電路時，兩個輸出都相同。這是因為在每次傳播延遲完成時內部都會發生切換。主要的解決方法是使用主從JK觸發器，該觸發器透過內建的脈衝時鐘功能來覆蓋自身（內部）的重複切換。

特徵表

J	K		Qnext	評論
0	0		Qprev	保持狀態
0	1		0	復位
1	0		1	置位
1	1		Qprev	切換

激發表

Q	Qnext		J	K	評論
0	0		0	X	保持狀態
0	1		1	X	置位
1	0		X	1	復位
1	1		X	0	保持狀態

參考

• 暫存器