พื้นฐานของ Latches ใน Digital Electronics

ใน อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล สลักเป็นก วงจรลอจิก และเป็นที่รู้จักกันในชื่อไฟล์ bistable-multivibrator . เนื่องจากมีสองสถานะที่เสถียรคือ active high และ active low ทำงานเหมือนอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลโดยเก็บข้อมูลผ่านช่องทางตอบรับ จัดเก็บข้อมูล 1 บิตตราบเท่าที่เปิดใช้งานอุปกรณ์ เมื่อมีการประกาศเปิดใช้งานแล้วสลักทันทีสามารถเปลี่ยนข้อมูลที่เก็บไว้ได้ มันจะทดลองอินพุตอย่างต่อเนื่องเมื่อเปิดใช้งานสัญญาณ การทำงานของวงจรเหล่านี้สามารถทำได้ใน 2 สถานะโดยขึ้นอยู่กับสัญญาณเปิดใช้งานที่สูงหรือต่ำ เมื่อวงจรสลักอยู่ในสถานะสูงที่ใช้งานอยู่ดังนั้นทั้ง i / ps จะต่ำ ในทำนองเดียวกันเมื่อวงจรสลักอยู่ในสถานะต่ำที่ใช้งานอยู่ดังนั้นทั้ง i / ps จะสูง

สลักประเภทต่างๆ

สลักสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆซึ่งรวมถึง SR Latch สลัก S-R แบบมีรั้วรอบขอบชิด , สลัก D , Gated D Latch, JK Latch และ T Latch

สลัก SR

อัน สลัก SR (ตั้งค่า / รีเซ็ต) เป็นอุปกรณ์อะซิงโครนัสและทำงานแยกกันสำหรับสัญญาณควบคุมโดยขึ้นอยู่กับอินพุต S-state & R SR-latch ที่ใช้ประตู 2-NOR พร้อมการเชื่อมต่อแบบ cross loop แสดงอยู่ด้านล่าง สลักเหล่านี้สามารถสร้างขึ้นด้วย ประตู NAND อย่างไรก็ตามทั้งสองอินพุตจะถูกแลกเปลี่ยนและถูกยกเลิก ดังนั้นจึงเรียกว่า SR’-latch

สลัก SR

เมื่อใดก็ตามที่อินพุตสูงถูกกำหนดให้กับ S-line ของสลักเอาต์พุต Q จะสูง ในกระบวนการป้อนกลับเอาต์พุต Q จะอยู่ในระดับสูงเมื่ออินพุต S ต่ำลงอีกครั้ง ด้วยวิธีนี้สลักจะทำงานเป็นอุปกรณ์หน่วยความจำ

อินพุตสูงจะถูกกำหนดให้กับสาย R ของสลักเท่า ๆ กันจากนั้นเอาต์พุต Q จะต่ำ (และ Q 'สูง) จากนั้นหน่วยความจำของสลักจะรีเซ็ตได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่ออินพุตทั้งสองของสลักอยู่ในระดับต่ำดังนั้นจึงยังคงอยู่ในสถานะที่ตั้งไว้ก่อนหน้านี้หรือสถานะรีเซ็ต ตารางการเปลี่ยนสถานะหรือตารางความจริง ของสลัก SR แสดงอยู่ด้านล่าง

เมื่ออินพุตทั้งสองสูงพร้อมกันจะมีปัญหา: มีการแจ้งให้สร้าง Q สูงและ Q ต่ำพร้อมกันสิ่งนี้จะสร้างเงื่อนไขการแข่งขันในวงจรไม่ว่าฟลิปฟล็อปจะบรรลุบางอย่างในการเปลี่ยนแปลงก่อนจะตอบสนองต่ออีกอันและประกาศตัวเอง . โดยเฉพาะอย่างยิ่งทั้งสองอย่าง ลอจิกเกต มีค่าเท่ากันและอุปกรณ์จะอยู่ในสภาพที่ไม่ได้กำหนดไว้สำหรับระยะที่ไม่มีกำหนด

สลัก SR แบบมีรั้วรอบขอบชิด

ในบางกรณีอาจนิยมสั่งเมื่อสลักได้ & ไม่สามารถสลักได้ ส่วนขยายง่ายๆของไฟล์ สลัก SR ไม่มีอะไรนอกจาก สลัก SR ที่มีรั้วรอบขอบชิด . มันให้บรรทัด Enable ที่ควรขับเคลื่อนให้สูงก่อนที่ข้อมูลจะถูกสลัก แม้ว่าจำเป็นต้องใช้สายควบคุม แต่สลักจะไม่ซิงโครนัสเนื่องจากอินพุตที่สามารถเปลี่ยนเอาต์พุตได้แม้จะอยู่ตรงกลางของพัลส์เปิดใช้งาน

สลัก SR แบบมีรั้วรอบขอบชิด

เมื่ออินพุตของ Enable ต่ำ o / ps จากเกตจะต้องน้อยลงด้วยดังนั้นเอาต์พุต Q & Q จะยังคงยึดติดกับข้อมูลก่อนหน้านี้ เมื่อเปิดใช้งาน i / p สูงสามารถเปลี่ยนตำแหน่งของสลักได้ดังที่แสดงในรูปแบบตาราง ตามที่ระบุบรรทัดการเปิดใช้งาน SR-latch ที่มีรั้วรอบขอบชิดจะมีค่าเท่ากันในกระบวนการต่อสลัก SR บางครั้งสายเปิดใช้งานเป็นสัญญาณ CLK อย่างไรก็ตามมันเป็นแฟลชอ่าน / เขียน

D สลัก

สลักข้อมูลเป็นการขยายที่ง่ายไปยังสลัก SR ที่มีรั้วรอบขอบชิดซึ่งช่วยลดโอกาสของสถานะอินพุตที่ยอมรับไม่ได้ เนื่องจากสลัก SR ที่มีรั้วรอบขอบชิดช่วยให้เราสามารถยึดเอาต์พุตได้โดยไม่ต้องใช้อินพุตของ S หรือ R เราจึงสามารถกำจัด i / ps ตัวใดตัวหนึ่งได้โดยการขับเคลื่อนอินพุตทั้งสองด้วยไดรเวอร์ตรงกันข้าม เรากำจัดหนึ่งอินพุตและทำให้ตรงข้ามกับอินพุตที่เหลือโดยอัตโนมัติ

D สลัก

D-latch จะส่งออกอินพุตของ D เมื่อบรรทัด Enable สูงมิฉะนั้นเอาต์พุตจะเป็นค่าใดก็ตามที่อินพุต D เป็นเมื่อใดก็ตามที่อินพุตเปิดใช้งานอยู่ในระดับสูง นี่คือเหตุผลที่เรียกว่าสลักโปร่งใส เมื่อระบุเปิดใช้งานสลักจะถูกเรียกว่าโปร่งใสและสัญญาณจะแพร่กระจายโดยตรงผ่านทางมันเนื่องจากถ้าไม่มีอยู่

Gated D สลัก

ถึง สลัก D ที่มีรั้วรอบขอบชิด ได้รับการออกแบบอย่างเรียบง่ายโดยการเปลี่ยนสลัก SR แบบมีรั้วรอบขอบชิดและการเปลี่ยนแปลงเพียงอย่างเดียวในสลัก SR แบบ gated คือต้องแก้ไขอินพุต R เป็นสลัก S แบบกลับด้านไม่สามารถสร้างจากสลัก SR โดยใช้ NOR ดังแสดงด้านล่าง

Gated D สลัก

เมื่อใดก็ตามที่ CLK เปิดใช้งานเป็นอย่างอื่นสูง o / p จะสลักสิ่งใดก็ตามที่อยู่ในอินพุตของ D ในทำนองเดียวกันเมื่อ CLK ต่ำดังนั้น D i / p สำหรับการเปิดใช้งานขั้นสุดท้ายสูงคือเอาต์พุต

วงจรของสลักจะไม่สัมผัสกับสถานะการแข่งขันเลยเนื่องจากอินพุต D เพียงตัวเดียวจะถูกย้อนกลับเพื่อเสนอให้กับอินพุตทั้งสอง ดังนั้นจึงไม่มีความเป็นไปได้สำหรับสถานะอินพุตที่คล้ายกัน ดังนั้นวงจรของ D-latch จึงสามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัยในหลาย ๆ วงจร

JK Latch

ทั้งสองอย่าง สลัก JK เช่นเดียวกับสลัก RS ก็คล้ายกัน สลักนี้ประกอบด้วยสองอินพุตคือ J และ K ซึ่งแสดงในแผนภาพลอจิกเกตต่อไปนี้ ในสลักประเภทนี้สถานะที่ไม่ชัดเจนถูกลบออกที่นี่ เมื่ออินพุตสลัก JK สูงเอาต์พุตจะถูกสลับ ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวที่เราสามารถสังเกตได้ที่นี่คือการตอบกลับเอาต์พุตที่มีต่ออินพุตซึ่งไม่มีอยู่ในสลัก RS

JK Latch

T สลัก

สลัก T สามารถเกิดขึ้นเมื่อใดก็ตามที่อินพุตสลัก JK ลัดวงจร ฟังก์ชันของ T Latch จะเป็นเช่นนี้เมื่ออินพุตของสลักมีค่าสูงจากนั้นเอาต์พุตจะถูกสลับ

T สลัก

ข้อดีของสลัก

ข้อดีของสลัก รวมสิ่งต่อไปนี้

• การออกแบบสลักมีความยืดหยุ่นมากเมื่อเปรียบเทียบกับ FFs (รองเท้าแตะ)
• สลักใช้พลังงานน้อยลง
• ประสิทธิภาพของสลักในการออกแบบวงจรความเร็วสูงนั้นรวดเร็วเนื่องจากสิ่งเหล่านี้เป็นแบบอะซิงโครนัสภายในการออกแบบและไม่จำเป็นต้องมีสัญญาณ CLK
• รูปร่างของสลักมีขนาดเล็กมากและใช้พื้นที่น้อย
• หากการทำงานของวงจรตามสลักไม่เสร็จสิ้นในเวลาที่กำหนดพวกเขาจะยืมเวลาที่จำเป็นจากที่อื่นเพื่อให้การดำเนินการเสร็จสมบูรณ์
• สลักให้การตอกบัตรที่ดุดันเมื่อเปรียบเทียบกับ วงจรฟลิปฟล็อป .

ข้อเสียของสลัก

ข้อเสียของสลัก รวมสิ่งต่อไปนี้

• จะมีโอกาสที่จะส่งผลต่อสภาพการแข่งขันดังนั้นจึงคาดว่าจะน้อยกว่า
• เมื่อสลักมีความไวต่อระดับก็มีโอกาสที่จะเกิดความเสถียรของเมตา
• การวิเคราะห์วงจรทำได้ยากเนื่องจากคุณสมบัติของความไวต่อระดับ
• สามารถทดสอบวงจรได้โดยใช้โปรแกรม CAD เสริม

การใช้สลัก

การใช้สลัก รวมสิ่งต่อไปนี้

• โดยทั่วไปจะใช้สลักเพื่อรักษาเงื่อนไขของบิตในการเข้ารหัสเลขฐานสอง
• สลักเป็นองค์ประกอบการจัดเก็บบิตเดียวซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการคำนวณและการจัดเก็บข้อมูล
• สลักใช้ในวงจรเช่น power gating & clock เป็นอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล
• สลัก D ใช้ได้กับระบบอะซิงโครนัสเช่นพอร์ตอินพุตหรือเอาต์พุต
• สลักข้อมูลถูกใช้ในระบบสองเฟสซิงโครนัสเพื่อลดจำนวนการขนส่ง

ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับภาพรวมของสลัก สิ่งเหล่านี้เป็นส่วนประกอบสำคัญสำหรับ วงจรลำดับ . การออกแบบนี้สามารถทำได้โดยใช้ลอจิกเกต การทำงานส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับอินพุตของฟังก์ชันเปิดใช้งาน นี่คือคำถามสำหรับคุณ อะไรคือสถานะการทำงานของสลักทั้งสอง?