邊沿觸發鎖存器

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在數位電路中，鎖存器是一種具有兩個穩定狀態的時序邏輯電路。因此，鎖存器也被稱為雙穩態多諧振盪器。鎖存器能夠儲存 1 位資訊。鎖存器具有一個或多個輸入和兩個輸出。鎖存器的輸出由 Q 和 Q' 指定。其中，Q 是鎖存器的正常輸出，Q' 是反相輸出。鎖存器的框圖如圖 1 所示。

在本文中，我們將討論邊沿觸發鎖存器、它們的型別和應用。因此，讓我們從邊沿觸發鎖存器的基本定義開始。

什麼是邊沿觸發鎖存器？

在數位電路中，邊沿觸發鎖存器是一種能夠儲存 1 位資訊的時序電路。它被稱為邊沿觸發鎖存器，因為它在時鐘脈衝的邊沿更新其輸出狀態。邊沿觸發鎖存器的框圖如下面的圖 2 所示。

根據鎖存器響應的時鐘脈衝邊沿，邊沿觸發鎖存器可分為以下兩種型別：

正邊沿觸發鎖存器

當鎖存器在時鐘脈衝的正邊沿（從低電平到高電平的邊沿）捕獲並存儲輸入資訊時，稱為正邊沿觸發鎖存器。因此，正邊沿觸發鎖存器的輸出狀態僅在時鐘脈衝從低電平轉換到高電平時發生變化。

負邊沿觸發鎖存器

當鎖存器在時鐘脈衝的負邊沿（從高電平到低電平的邊沿）捕獲並存儲輸入資訊時，稱為負邊沿觸發鎖存器。因此，負邊沿觸發鎖存器的輸出狀態僅在時鐘脈衝從高電平轉換到低電平時發生變化。

邊沿觸發鎖存器的操作

邊沿觸發鎖存器的執行或操作非常簡單。邊沿觸發鎖存器包括從輸出到輸入的反饋路徑，以及兩個交叉耦合的 NAND 門或 NOR 門。它有兩個輸入，一個用於資料輸入，另一個用於時鐘脈衝。

當時鍾脈衝為低電平或高電平時，反饋路徑斷開，鎖存器的輸出保持其先前狀態。當時鍾脈衝從低電平變為高電平（或從高電平變為低電平）時，反饋路徑閉合，然後根據資料輸入的狀態確定鎖存器的輸出狀態。

對於正邊沿觸發鎖存器，當時鍾脈衝從低電平變為高電平時，鎖存器的輸出狀態根據資料輸入發生變化。此輸出的新狀態在時鐘脈衝保持高電平期間保持不變。

對於負邊沿觸發鎖存器，當時鍾脈衝從高電平變為低電平時，鎖存器的輸出狀態根據資料輸入發生變化。此輸出的新狀態在時鐘脈衝保持低電平期間保持不變。

邊沿觸發鎖存器的優點

邊沿觸發鎖存器的主要優點如下：

• 邊沿觸發鎖存器可以改善數位電路中的時序控制。

• 邊沿觸發鎖存器可以降低數位電路中時序違規的風險。

• 邊沿觸發鎖存器可以提高電路的可靠性。

• 邊沿觸發鎖存器可以使數位電路不易受噪聲訊號的影響。

• 邊沿觸發鎖存器可以降低數位電路輸出錯誤的風險。

• 邊沿觸發鎖存器消耗的功率相對較少。

• 邊沿觸發鎖存器可以提高電路的穩定性。

邊沿觸發鎖存器的缺點

邊沿觸發鎖存器的主要缺點如下：

• 邊沿觸發鎖存器的設計和實現相對複雜。

• 邊沿觸發鎖存器可以在有限的頻率範圍內工作。

• 邊沿觸發鎖存器僅在時鐘轉換髮生時響應。這會導致鎖存器的響應延遲。因此，邊沿觸發鎖存器不適用於需要即時響應的場合。

• 邊沿觸發鎖存器涉及更復雜的時鐘管理。

邊沿觸發鎖存器的應用

邊沿觸發鎖存器是多個數字電路中基本的儲存單元。邊沿觸發鎖存器的一些常見應用如下：

• 邊沿觸發鎖存器用於構建暫存器，暫存器用於在數字系統中儲存和移位資料。

• 邊沿觸發鎖存器也用於構建計數器，計數器用於在數字系統中計數事件或週期。

• 邊沿觸發鎖存器也用於設計儲存器單元，如 ROM、RAM 等。

• 邊沿觸發鎖存器也用作同步數字系統中的關鍵系統元件。

• 邊沿觸發鎖存器用於通訊系統中，用於資料傳輸和資料接收的同步。

結論

以上是關於邊沿觸發鎖存器、它們的結構、工作原理、型別和應用的所有內容。總之，邊沿觸發鎖存器是一種專門設計的鎖存器，當時鍾脈衝從高電平變為低電平或從低電平變為高電平時會響應。它用作多個數字系統中儲存 1 位資料的重要元件。