5、锁存器和触发器.
数电基础---锁存器，触发器与寄存器
数电基础---锁存器，触发器与寄存器你强任你强，清风过⼭岗你横任你横，明⽉照⼤江少说多做锁存器，触发器与寄存器在数字电路中需要具有记忆功能的逻辑单元。
能够存储1位⼆值信号的基本单元电路统称为触发器。
触发器具有两个基本特点：1，具有两个能⾃⾏保持的稳定状态，⽤来表⽰逻辑状态的0和1，或⼆进制数的0和1。
(能保持)2，在触发信号的操作下，根据不同的输⼊信号可以置成1或0状态。
（能置位）这⾥定义⾥⾯的触发信号很重要，触发器重要的在于触发锁存器锁存器与触发器的区别在于触发信号的有⽆锁存器的置1和置0操作是由输⼊的置1或置0信号直接完成的，不需要触发信号的触发。
SR锁存器⽤两个或⾮门组成的SR锁存器结构SR锁存器也可以⽤两个与⾮门来组成SR锁存器的真值表这⾥拿与⾮门组成的SR锁存器来分析当S D′为0，R D′为1的时候，因为与⾮门的作⽤，Q为1，Q′为0。
（置位）当R D′为0，S D′为1的时候，因为与⾮门的作⽤，Q′为1，Q为0。
（复位）当R D′为1，S D′也为1的时候，因为与⾮门的作⽤，Q与Q′的值将保持不变。
（对于上⾯的与⾮门来说，1与Q′先进⾏与运算为Q′，再进⾏⾮运算得到的输出为Q）（保持）当R D′为0，S D′也为0的时候，因为与⾮门的作⽤，Q为1，Q′也为1。
如果下⼀时刻S D′为0，R D′为1的时候，Q为1，Q′为0，就⼜回到了置位的状态，这种情况下好像没什么事情，只不过中间出现Q与Q′全为1的情况，每个状态我们都是可以确定的。
但如果R D′为0，S D′也为0，下⼀时刻R D′为1，S D′也为1，因为两个门期间的输出延时不同，会造成输出结果的不确定性，⽐如两个器件的输出延时相同，则会导致输出都为0，之后输出都为1，之后反复震荡 ......如果上⾯的与⾮门输出⽐较快，则Q为0，下⾯的门电路再输出为1,如果下⾯的⽐较快也同理，这就会出现，如果输⼊全为0，再全为1，会导致输出结果的不确定性，在使⽤这种锁存器时，要注意不能出现这种情况，应该避免出现这种情况，即要遵守S D R D=0的条件。
电路中的触发器与锁存器的原理与应用
电路中的触发器与锁存器的原理与应用在电子学中，触发器和锁存器是两种重要的数字电路元件，常用于存储和控制信号。
它们的原理和应用是学习数字电路的基础内容。
一、触发器的原理与应用触发器是一种电子开关，可以通过外部输入信号改变其内部状态。
常见的触发器有RS触发器、D触发器、JK触发器和T触发器等。
以RS触发器为例，其原理是基于反馈原理和逻辑门的工作方式。
RS触发器有两个输入端S和R，一个输出端Q和其反相输出端Q'。
当输入为特定状态时，触发器的输出会被保持。
当输入信号变化时，触发器的输出也会相应改变。
触发器的应用广泛，其中一个重要的应用领域是存储器的设计。
在计算机的存储器中，触发器被用来存储和读取信息。
例如，SRAM（静态随机存储器）就是使用了大量的触发器作为存储单元。
此外，触发器还可以用于时钟电路、序列电路以及数字系统中的状态控制。
二、锁存器的原理与应用锁存器是一种能够存储数据并将其保持不变的电路。
它能够在需要时暂停或延迟信号的传输。
常见的锁存器有D锁存器、JK锁存器和SR锁存器等。
以D锁存器为例，它的原理是将输入信号直接存储在锁存器中，并在时钟信号的控制下将其放大到输出端。
D锁存器可以用于时序电路和通信系统中的信息存储和传输。
锁存器的应用非常广泛。
在数字系统中，锁存器常被用于存储并行输入数据，延迟信号传输和数据同步。
在通信系统中，锁存器可以用于接收和发送信号的同步和缓冲。
此外，锁存器还可以用于编解码器、计数器和频率分频器等电路中。
三、触发器和锁存器的区别与联系虽然触发器和锁存器有相似之处，但它们也存在一些区别和联系。
首先，触发器和锁存器都是用来存储信息的电子元件，但触发器是有状态的，而锁存器是无状态的。
触发器的输出依赖于输入信号的变化，而锁存器的输出则保持在一个特定的状态。
其次，触发器和锁存器在应用方面也有区别。
触发器常用于时序电路和状态控制，可以用来实现各种逻辑功能。
而锁存器则主要用于存储和传输信号，用来实现数据的存储和延迟传输。
锁存器和触发器区别
一、锁存器锁存器（latch）---对脉冲电平敏感，在时钟脉冲的电平作用下改变状态锁存器是电平触发的存储单元，数据存储的动作取决于输入时钟（或者使能）信号的电平值，仅当锁存器处于使能状态时，输出才会随着数据输入发生变化。
锁存器不同于触发器，它不在锁存数据时，输出端的信号随输入信号变化，就像信号通过一个缓冲器一样；一旦锁存信号起锁存作用，则数据被锁住，输入信号不起作用。
锁存器也称为透明锁存器，指的是不锁存时输出对于输入是透明的。
锁存器（latch）：我听过的最多的就是它是电平触发的，呵呵。
锁存器是电平触发的存储单元，数据存储的动作取决于输入时钟（或者使能）信号的电平值，当锁存器处于使能状态时，输出才会随着数据输入发生变化。
（简单地说，它有两个输入，分别是一个有效信号EN,一个输入数据信号DATA_IN，它有一个输出Q，它的功能就是在EN有效的时候把DATA_IN的值传给Q，也就是锁存的过程）。
应用场合：数据有效迟后于时钟信号有效。
这意味着时钟信号先到，数据信号后到。
在某些运算器电路中有时采用锁存器作为数据暂存器。
缺点：时序分析较困难。
不要锁存器的原因有二：1、锁存器容易产生毛刺，2、锁存器在ASIC设计中应该说比ff要简单，但是在FPGA的资源中，大部分器件没有锁存器这个东西，所以需要用一个逻辑门和ff来组成锁存器，这样就浪费了资源。
优点：面积小。
锁存器比FF快，所以用在地址锁存是很合适的，不过一定要保证所有的latch信号源的质量，锁存器在CPU设计中很常见，正是由于它的应用使得CPU的速度比外部IO部件逻辑快许多。
latch完成同一个功能所需要的门较触发器要少，所以在asic中用的较多。
二、触发器触发器（Flip-Flop，简写为 FF），也叫双稳态门，又称双稳态触发器。
是一种可以在两种状态下运行的数字逻辑电路。
触发器一直保持它们的状态，直到它们收到输入脉冲，又称为触发。
当收到输入脉冲时，触发器输出就会根据规则改变状态，然后保持这种状态直到收到另一个触发。
第5章 锁存器与触发器
《数字电路与逻辑设计》
3) 状态转换图与激励表
将锁存器两个状态之间的转换及其所需要的输 入条件用图形的方式表示称为状态转换图（简称为 状态图），用表格的形式表示则称为激励表。
基本SR锁存器的状态图如下图所示，表5-2为 其激励表。
表5-2 基本SR锁存器的激励表
SD=0
RD=´
0
SD=1 RD=0
《数字电路与逻辑设计》
第5章 锁存器与触发器
本章主要内容
5.1 基本锁存器及其描述方法 5.2 门控锁存器 5.3 脉冲触发器 5.4 边沿触发器 5.5 逻辑功能和动作特点
《数字电路与逻辑设计》
本章重点：
掌握锁存器与触发器的电路结构、逻辑 功能和动作特点
本章难点：
触发器的工作原理
《数字电路与逻辑设计》
此外，锁存器的功能还可以用状态转换图和激 励表表示。
《数字电路与逻辑设计》
1) 特性表（真值表） 基本锁存器的特性表如表5-1所示。
表5-1 基本SR锁存器特性表 与非门构成的锁存器 或非门构成的锁存器 SD RD Q Q* SD RD Q Q* 1 1 0 0 0000 1 1 1 1 0011 1 0 0 0 0100 1 0 1 0 0110 0 1 0 1 1001 0 1 1 1 1011 0 0 0 × 1 1 0× 0 0 1 × 1 1 1×
《数字电路与逻辑设计》
(2) CLK为高电平时， 由于SD=(S·CLK)=S、RD=(R·CLK)=R，因 此门控锁存器将根据输入信号S和R实现其相应的 功能。
将SD=S、RD=R代入到基本锁存器的特性方 程Q*=SD+RD·Q，可得到门控锁存器的特性方程为
Q*=S+R·Q
电路中的触发器与锁存器
电路中的触发器与锁存器电路中的触发器和锁存器是数字电子电路中非常重要的组件。
它们在计算机、通信设备和各种数字系统中起着关键的作用。
触发器和锁存器可以存储和传输二进制数据，是数字电路中的存储单元。
一、触发器触发器是一种多稳态逻辑电路，可以存储和处理二进制数据。
它可以将输入信号通过时钟脉冲的触发而切换到输出端。
触发器有两个稳态，即使时钟信号停止，触发器的输出也会保持不变。
在数字电路中，常用的触发器有SR触发器、D触发器、JK触发器和T触发器等。
SR触发器是最简单的触发器之一，它有两个输入端，分别是S （Set，设定）和R（Reset，复位）。
当S和R都为低电平时，输出保持不变；当S为高电平，R为低电平时，输出为高电平；当S为低电平，R为高电平时，输出为低电平；而当S和R都为高电平时，则为禁止状态。
D触发器也是一种常用的触发器，它只有一个输入端D。
当时钟信号到来时，输入端的值被传送到输出端。
这使得D触发器非常适用于数据存储、寄存器和移位寄存器等应用。
JK触发器是一种可改变输出状态的触发器。
它有两个输入端，分别是J（Set）和K（Reset）。
当时钟信号到来时，JK触发器的输出将根据J、K的状态进行切换。
当J和K同时为1时，输出反转；当J和K同时为0时，输出保持上一个状态不变；当J为1，K为0时，输出为1；而当J为0，K为1时，输出为0。
T触发器是一种特殊的JK触发器，它只有一个输入端T（Toggle，翻转）。
当时钟信号到来时，T触发器的输出将根据输入端的状态进行翻转。
如果T为1，输出翻转；如果T为0，输出保持不变。
二、锁存器锁存器是一种用来存储和传输二进制数据的电路。
它可以在时钟信号的作用下，将数据保持在输出端，并在时钟信号改变时刷新数据。
常用的锁存器有RS锁存器、D锁存器和JK锁存器等。
RS锁存器和SR触发器的工作原理类似，有两个输入端R和S，用于设置和复位。
当R和S同时为0时，输出保持不变；当R为1，S为0时，输出为1；当R为0，S为1时，输出为0；而当R和S同时为1时，则为禁止状态。
锁存器和触发器区别
一、锁存器锁存器（latch）---对脉冲电平敏感，在时钟脉冲的电平作用下改变状态锁存器是电平触发的存储单元，数据存储的动作取决于输入时钟（或者使能）信号的电平值，仅当锁存器处于使能状态时，输出才会随着数据输入发生变化。
锁存器不同于触发器，它不在锁存数据时，输出端的信号随输入信号变化，就像信号通过一个缓冲器一样；一旦锁存信号起锁存作用，则数据被锁住，输入信号不起作用。
锁存器也称为透明锁存器，指的是不锁存时输出对于输入是透明的。
锁存器（latch）：我听过的最多的就是它是电平触发的，呵呵。
锁存器是电平触发的存储单元，数据存储的动作取决于输入时钟（或者使能）信号的电平值，当锁存器处于使能状态时，输出才会随着数据输入发生变化。
（简单地说，它有两个输入，分别是一个有效信号EN,一个输入数据信号DATA_IN，它有一个输出Q，它的功能就是在EN有效的时候把DATA_IN的值传给Q，也就是锁存的过程）。
应用场合：数据有效迟后于时钟信号有效。
这意味着时钟信号先到，数据信号后到。
在某些运算器电路中有时采用锁存器作为数据暂存器。
缺点：时序分析较困难。
不要锁存器的原因有二：1、锁存器容易产生毛刺，2、锁存器在ASIC设计中应该说比ff要简单，但是在FPGA的资源中，大部分器件没有锁存器这个东西，所以需要用一个逻辑门和ff来组成锁存器，这样就浪费了资源。
优点：面积小。
锁存器比FF快，所以用在地址锁存是很合适的，不过一定要保证所有的latch信号源的质量，锁存器在CPU设计中很常见，正是由于它的应用使得CPU的速度比外部IO部件逻辑快许多。
latch完成同一个功能所需要的门较触发器要少，所以在asic中用的较多。
二、触发器触发器（Flip-Flop，简写为 FF），也叫双稳态门，又称双稳态触发器。
是一种可以在两种状态下运行的数字逻辑电路。
触发器一直保持它们的状态，直到它们收到输入脉冲，又称为触发。
当收到输入脉冲时，触发器输出就会根据规则改变状态，然后保持这种状态直到收到另一个触发。
5、触发器
RD = SD = 1
0
１
RD = 1 SD =
D锁存器的定时图 74HC/HCT373: 8D锁存器 4.典型集成电路
5.3 触发器的电路结构和工作原理
E 锁存器：（高）电平响应 锁存器在E为低电平时，不接受输入激励信号，状态保持不变； 当E为高电平时，锁存器接受输入激励信号，状态发生转移。 在E＝1且脉冲宽度较宽时，锁存器输出状态将随着输入信号 的变化出现连续不停的多次翻转。如果要求每来一个E脉冲锁
RDSD Qn 0 1 00 × × 01 0 0 11 0 1 10 1 1
图5-1-3
基本触发器卡诺图
特征方程：
由于S D和R D同时为0又同时恢复为 时，状态Q n1是不确定 1 的，所以输入信号S D和R D应满足S D R D = 1。
３、状态转移图 描述触发器状态变化及其相应输入条件的一种图形。
( 3) 当 R = 0， S = 0时，锁存器状态保持不 变，说明锁存器
具有保持功能。 ( 4) 当 R = 1， S = 1时，则Q = 0，Q = 0。
此时如果两个输入信号同时发生由0到1的变化，则会出现 所谓竞争现象。由于两个或非门的延迟时间无法确定，使得触 发器最终稳定状态也不能确定。约束条件：SR=0
存 器仅翻转一次，则对钟控信号约定电平的宽度有极其苛刻
的要求。为了避免多次翻转，必须采用其他的电路结构。 触发：在时钟脉冲作用下的电路状态刷新。 CP 上升沿触发 CP 下降沿触发
主要的三种电路结构:主从触发器、维持阻塞触发器、 利用传输延迟的触发器。
5.3.1 主从触发器
1.工作原理
主锁存器 D
1.逻辑门控D锁存器
数电知识之锁存器和触发器
5.3 触发器的电路结构和工作原理
CP RD 1
0 0 0
0
1
G1
&
D
0
Q5
0 0 0
&
0
D Q3
0 0 0
&
0
Q
D
0 0 0
G5 G6
&
G3 G4
D Q6
0
0 0 0
&
D
0
Q4
0 0 0
&
0
Q
D
G2
SD
1
• 当CP由0变1时触发器 翻转。这时G3和G4门 打开，它们的输出Q3 和Q4的状态由G5和G6 的输出状态决定。 G4输出的 D一方面使Q 的状态为D，另一方面 使G3的输出为D避免使 触发器臵零；另外G4 至G6的反馈线使G6输 出维持D，继续维持G4 的输出为 D 。
5.2 锁存器
• A、SR锁存器 1、基本SR锁存器 I、由与非门构成的SR锁存器
Q Q Q Q
&
&
S
R
S (a) 逻辑图
R (b)
S
R 逻辑符号
5.2 锁存器
• 根据与非门的逻辑特点，锁存器的逻辑表达式为：
Q Q
Q SQ
Q RQ
R
&
&
S
5.2 锁存器
• 工作原理：
Q
0
1
Q
R 0
S 1
1 b）当CP由1变成0后， 情况则相反，G1和G2封 锁，R、S不影响主触发 器的状态，而这时从触 发器的G5和G6则打开， 从触发器可以翻转。此 时从触发器是在CP的下 降沿发生翻转，CP一旦 达到0电平后，主触发 器被封锁，其状态不受 RS的影响。从触发器的 状态也不可能再改变。
数字电路第五章锁存器和触发器
Q3
Q
S 1S
Q
G1 G3
使能信号控制门电路
2、工作原 理
E=0： 状态不变
E=1： Q3 = S Q4 = R R
G4
G2
& Q4 ≥1
Q
状态发生变化。
S=0，R=0：Qn+1=Qn
E
S=1，R=0：Qn+1=1
≥1
&
Q
S=0，R=1：Qn+1=0
S
Q3 G1
G3
S=1，R=1：Qn+1= Ф
逻辑门控SR锁存器的E、S、R的波形如下图虚线上边所示， 锁存器的原始状态为Q = 0，试画出Q3、Q4、Q和Q 的波形。
或非门
G1
G2
Q T1 T4 Q
T3 R
T6 S
T2 T5
初态：R、S信号作用前Q端的 次态：R、S信号作用后Q端的
状态，初态用Q n表示。
状态次态用Q n+1表示。
1) 工作原理 R=0、S=0
状态不变
0 G1
R
≥1
11
Q
R
0 G1
≥1
00
Q
G2 ≥1 S
0
0
Q
若初态 Q n = 1
G2 ≥1 S
建立时间tSU ：保证与D 相关的电路建立起稳定的状态，使触 发器状态得到正确的转换。 保持时间tH ：保证D状态可靠地传送到Q 触发脉冲宽度tW ：保证内部各门正确翻转。 传输延迟时间tPLH和tPHL ：时钟脉冲CP上升沿至输出端新状态 稳定建立起来的时间 最高触发频率fcmax ：触发器内部都要完成一系列动作，需要 一定的时间延迟，所以对于CP最高工作频率有一个限制。
第五章 锁存器和触发器
Q0
Q 1
状态保持 ④ R=1，S=1
Q 0，Q 0
在这种状态下，当R、S信号同时由 “1”→“0”后，由于G1、G2传输时间不等， 输出状态将不能确定。（应避免这种情况） 。
SR锁存器约束条件:
SR = 0
《数字电子技术基础》 3）逻辑功能表
R 1 1 1 1 0 0 0 0
第五章 锁存器和触发器
G12
& &
G11
>=1 1
G4 K
0
Q
& &
J C K
Q Q
& &
G13 CP G23 J
0
&
G3
&
& &
&
G22
&
>=1 1
CP
Q
J
× 0
K
× 0 1
G21
1
Q
n 1
JQ KQ
n
n
0
1
1
0
1
Qn Qn+1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0
5.1 双稳态存储单元 5.2 锁存器 5.3 触发器的电路结构和工作原理
5.4 触发器的逻辑功能
5.5 用Verilog HDL描述锁存器和触发器
《数字电子技术基础》
第五章 锁存器和触发器
主讲：何玉钧
教学基本要求 1. 掌握锁存器、触发器的电路结构和工作原理；
2. 熟练掌握SR触发器、JK触发器、D触发器及T
（1）特征表：以触发器的现态和输入信号为变量，以次态为 函数，描述它们之间逻辑关系的真值表。
锁存器和触发器
锁存器和触发器锁存器（Latch）和触发器（Flip-flop）是数字电路中常用的存储元件。
它们能够存储一个或多个位的信息，并将其在需要的时候保持下去。
在数字电路中，锁存器和触发器常用于存储、传输和操作数据。
本文将介绍锁存器和触发器的基本原理、特性和应用。
1. 锁存器锁存器是一种能够存储和保持输入信号状态的元件。
它可以通过一个控制信号来控制存储和保持动作。
常见的锁存器有SR锁存器、D锁存器和JK锁存器。
1.1 SR锁存器SR锁存器是由两个交叉连接的与非门构成的。
它有两个输入信号：S（Set）和R（Reset）。
当S=1、R=0时，输入Q=1，输出Q’=0；当S=0、R=1时，输入Q=0，输出Q’=1；当S=0、R=0时，保持前一状态不变；当S=1、R=1时，无效。
SR锁存器的真值表如下：S R Q Q’0 0 Q Q’0 1 0 11 0 1 01 1 禁止禁止1.2 D锁存器D锁存器是由一个与非门和一个与门构成的。
它只有一个输入信号D（Data）。
当D=0时，输入Q=0，输出Q’=1；当D=1时，输入Q=1，输出Q’=0。
D锁存器的真值表如下：D Q Q’0 0 11 1 01.3 JK锁存器JK锁存器是由两个与非门和一个与门构成的。
它有两个输入信号J（Jump）和K（Kill）。
当J=1、K=0时，输入Q=1，输出Q’=0；当J=0、K=1时，输入Q=0，输出Q’=1；当J=0、K=0时，保持前一状态不变；当J=1、K=1时，输入Q’=Q’的反相。
JK锁存器的真值表如下：J K Q Q’0 0 Q Q’0 1 0 11 0 1 01 1 翻转翻转2. 触发器触发器是一种特殊的锁存器，它能够根据时钟信号进行同步操作。
触发器有很多种类，其中最常见的是D触发器、JK触发器和T触发器。
2.1 D触发器D触发器是一个带有使能端的触发器，它只有一个输入信号D（Data），一个时钟信号CLK（Clock）和一个使能信号EN（Enable）。
5、锁存器和触发器
SD
1
74HC/HCT74的功能表
输 入
SD L RD CP H × D ×
输 出
Q H Q L SD H
输 入
RD H CP D L*
输 出
Q L Q H
SD
D CP
S
1D C1
Q
H
L
L
L
×
×
×
×
L
H
H
H
H
H
Q
H*
H
L
RD
R
逻辑符号
注：L*和H*表示CP脉冲上升沿到来之前瞬间的电平
维持阻塞触发器
特性方程： Qn+1=D
D CP
1D C1
Q Q
逻辑符号
CP
特性表 D Qn Qn+1
D=1
0
0 1 1
0
1 0 1
0
0 1 1
D=0
0
D=0
1
D=1
CP
激励表 Qn Qn+1 0 0 0 1 1 0 1 1
D 0 1 0 1
双D触发器74HC/HCT74芯片
74F系列TTL电路74F112利用传输延迟的JK触发器逻辑图,与上述电路现比， 增加了直接置1、置0端 G12 G11
&
G4
SD
K CP
&
Q4
G13
>1
Q
&
&
G23
RD
J
&
G3
Q3
&
G22
>1
G21
数电课件第五章锁存器和触发器
不同类型的触发器具有不同的工 作特性和应用场景，可以根据实 际需求选择合适的触发器类型。
03 锁存器和触发器的应用
在时序逻辑电路中的应用
存储数据
锁存器和触发器可以用于存储数 据，在时序逻辑电路中作为寄存 器使用，保存数据以便后续处理。
控制信号
锁存器和触发器可以用于控制信号 的传递，在时序逻辑电路中作为控 制门使用，根据输入信号的变化来 控制输出信号的输出。
数电课件第五章锁存器和触发器
目录
• 锁存器概述 • 触发器概述 • 锁存器和触发器的应用 • 锁存器和触发器的实例分析 • 总结与展望
01 锁存器概述
定义与特点
01
02
定义：锁存器是一种具 特点 有存储功能的电路，能 在特定条件下保存数据， 即使在电源关闭或电路 其他部分出现故障的情 况下也能保持数据的完 整性。
分析
通过仿真验证了74HC74的触发器功能，并对其工作原理有了更深入的理解。
05 总结与展望
锁存器和触发器的重要性和应用价值
锁存器和触发器是数字电路中的基本元件，在时序逻辑电路和组合逻辑 电路中有着广泛的应用。
锁存器能够存储二进制数据，在数字系统中起到数据存储和传输的作用； 触发器则能够记忆二进制数据的状态，常用于实现时序逻辑电路如计数 器和寄存器等。
03
04
05
具有记忆功能，能够保 存前一个状态；
在时钟信号的驱动下， 通常由逻辑门电路构成， 完成数据的存储和读取； 如与门、或门和非门等。
工作原理
在时钟信号的控制下，锁存器在数据输入端接收数据，并在数据输出端输出数据。
当时钟信号处于低电平状态时，锁存器处于关闭状态，无法接收新的数据输入。
寄存器、锁存器和触发器傻傻分不清
寄存器、锁存器和触发器傻傻分不清你有没有遇到过这样奇怪的事：你一直以为自己知道某件事，但当你试着向别人解释它时，你才发现自己的论述中存在漏洞和逻辑上的差异？这就是我最近所遇到的情况，当时有人问我锁存器和触发器之间的区别，以及为什么它们都与寄存器有关。
取决于一个人的背景，这在电子学中可能是个有点主观的领域，而随着术语的不断发展，我们又可能对此产生进一步混淆。
因此，本文要做的就是以我的理解来解释这些事物，然后欢迎各位专家发表评论，以便了解我的观点是否获得认同。
寄存器和寄存器文件我们在微控制器（MCU）等电子系统中存储数据的方式之一是在寄存器中。
一些寄存器由一个位/比特组成，而另一些寄存器由多个位组成。
“寄存器文件”一词则是指一组共享通用功能和目的的寄存器。
寄存器的特性与半导体存储器相类似，例如每个基元/单元可存储一个二进制数字或位（以0或1的形式表示）。
但是，存储器往往用于存储相对大量的信息（指令和数据），而寄存器则更趋于专业化，用于实现记住配置和控制信息、保存输入/输出值，以及临时存储逻辑或算术运算结果等任务。
另一个区别是存储单元往往相对简单，需要尽可能少地使用晶体管来完成工作。
这是因为它们太多了，因此就功耗而言应保持小巧、快速和简约。
相比之下，寄存器由于数量要少得多，因此在大小和功耗方面约束就比较少，并且通常具有与硬件相关的更高级的特殊控制和功能。
锁存器和触发器每个寄存器单元的核心都是一个双稳态电路，据此就可以以0或1的形式存储信息。
这种电路可能有一个或多个控制输入，可能有一个数据输入，以及一个或两个输出。
如果有第二个互补的QB输出存在，那么它将呈现与主输出Q相反或互补的逻辑值。
就控制信号而言，这种电路可以是电平触发（异步，透明或不透明）或边沿触发（同步或时钟）方式。
前者的一个例子是置位复位锁存器（SR锁存器），后者的一个例子是数据型触发器（D型触发器），详见图1。
图1：SR锁存器和D型触发器的图形符号及真值表对比。
数字电路锁存器详解
Qn+1
功能
0
Q n1 Q n 保持
1
0
Q n1 0 置 0
0
1
Qn1 1 置 1
1
1
Q n1 Q n 翻转
0
32
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J-K触发器的工作波形 例：已知主从JK触发器J、K 的波形如图所示，画出输出Q的波形图（设初始状 态为0）
下降沿触发翻转
CP J
K
Q
33
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在画主从触发器的波形图时，应注意以下两点： （1）触发器的触发翻转发生在时钟脉冲的触发沿（这 里是下降沿） （2）判断触发器次态的依据是时钟脉冲下降沿前一瞬 间输入端的状态
41
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一、 D触发器
1. D触发器状态真值表
SD
RD
2、特征方程 Q n+1＝D 3、
描述触发器的状态转换关系及转换 D= 0 条件的图形称为状态图
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CP D
(b) 曾用符号
D= 1
0
1
D= 1
D= 0
42
二、 JK触发器
1. JK触发器真值表
J
K
Qn
Qn+1
S 为置位端Set 。
0
≥1
1
≥1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 1
≥1
0 0
≥1
0
1
3
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3）S=R=0时 Q 和 Q 互锁，保持不变。 这是锁存器的特点：当输入处于某一状态时，输出保持。
两个稳定状态：
S=0，R=0，Q=1： S=0，R=0，Q=0：
校招基础——锁存器和触发器
校招基础——锁存器和触发器基本概念1、名词解释锁存器（latch）是电平触发的存储单元，数据存储的动作取决于输⼊时钟（或者使能）信号的电平值，尽当锁存器处于使能状态时，输出才会随着数据输⼊发⽣变化。
触发器（flipflop）是边沿敏感的存储单元，数据存储的动作由某⼀信号的上升或者下降沿⾏同步的。
（钟控D触发器其实就是D锁存器，边沿D触发器才是真正的D触发器）寄存器（register）是⽤来暂时存放参与运算的数据和运算结果。
在实际的数字系统中，通常把能够⽤来存储⼀组⼆进制代码的同步时序逻辑电路称为寄存器。
2、锁存器和触发器的区别锁存器同其所有的输⼊信号相关，是电平触发，当输⼊信号变化时锁存器就变化，没有时钟端，属于异步电路设计，时序分析困难且浪费⼤量芯⽚资源。
触发器受时钟控制的边沿触发，只有在时钟触发时才采样当前的输⼊产⽣输出，当然因为锁存器和触发器⼆者都是时序逻辑，所以输出不但同当前的输⼊相关，还同上⼀时间的输出相关。
3、触发器、锁存器、寄存器的区别？由于触发器内有记忆功能，因此利⽤触发器可以⽅便地构成寄存器。
由于⼀个触发器能够存储⼀位⼆进制码，所以把n个触发器的时钟端⼝连接起来就能构成⼀个存储n位⼆进制码的寄存器。
从寄存数据的⾓度来讲，寄存器和锁存器的功能是相同的；它们的区别在于寄存器是同步时钟控制，⽽锁存器是电位信号控制。
4、锁存器有哪些缺点？锁存器在不锁存数据时，输出端的信号随输⼊信号变化，就像信号通过⼀个缓存器⼀样；⼀旦锁存信号起锁存作⽤，则数据被锁住，输⼊信号不起作⽤。
因此锁存器也称为透明锁存器，指的是不锁存时输出对输⼊是透明的。
此外锁存器还有以下⼀些缺点：（1）对⽑刺敏感，不能异步复位，所以上电后处于不确定的状态。
（2）锁存器会使静态时序分析变得⾮常复杂。
（3）在 FPGA 中，基本的单元时由查找表和触发器组成的，若⽣成锁存器反⽽需要更多的资源。
5、触发器有哪些类型？根据逻辑功能不同：RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器和T'触发器等。
锁存器Latch和触发器Flip-flop有何区别
锁存器Latch和触发器Flip-flop有何区别锁存器Latch概述锁存器（Latch）是一种对脉冲电平敏感的存储单元电路，它们可以在特定输入脉冲电平作用下改变状态。
锁存，就是把信号暂存以维持某种电平状态。
锁存器的最主要作用是缓存，其次完成高速的控制器与慢速的外设的不同步问题，再其次是解决驱动的问题，最后是解决一个I/O口既能输出也能输入的问题。
锁存器是利用电平控制数据的输入，它包括不带使能控制的锁存器和带使能控制的锁存器。
锁存器Latch结构latch：锁存器，是由电平触发，结构图如下：锁存器latch的优缺点优点：1、面积比ff小门电路是构建组合逻辑电路的基础，而锁存器和触发器是构建时序逻辑电路的基础。
门电路是由晶体管构成的，锁存器是由门电路构成的，而触发器是由锁存器构成的。
也就是晶体管-》门电路-》锁存器-》触发器，前一级是后一级的基础。
latch完成同一个功能所需要的门较触发器要少，所以在asic中用的较多。
2、速度比ff快用在地址锁存是很合适的，不过一定要保证所有的latch信号源的质量，锁存器在CPU设计中很常见，正是由于它的应用使得CPU的速度比外部IO部件逻辑快许多。
缺点：1、电平触发，非同步设计，受布线延迟影响较大，很难保证输出没有毛刺产生2、latch将静态时序分析变得极为复杂触发器Flip-flop结构lip-flop：触发器，是时钟边沿触发，可存储1bitdata，是register的基本组成单位，结构图如下：flip-flop的优缺点优点：1、边沿触发，同步设计，不容易受毛刺的印象2、时序分析简单缺点：1、面积比latch大，消耗的门电路比latch多锁存器Latch和触发器flipflop的区别1、锁存器Latch和触发器flipflop锁存器能根据输。
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由与非门组成的基本RS锁存器
逻辑符号 逻辑图
定义： Q端状态定义为锁存器的状态 Qn定义为现态，锁存器接收输入信号之前的状态，也就是锁存器
原来的稳定状态。 Qn+1定义为次态，锁存器接收输入信号之后所处的新的稳定状态。
注：L*和H*表示CP脉冲上升沿到来之前瞬间的电平
输出 QQ LH HL
SD
S
Q
D 1D
CP
C1
Q
RD
R
逻辑符号
维持阻塞触发器
74F系列集成逻辑电路是高速TTL电路。下图为74F74中D触发器的逻辑 图，以此为例介绍维持阻塞触发器的工作原理
SD
S
Q
D 1D
CP
C1
Q
RD
R
逻辑符号
利用传输延迟的触发器
G12
G11
&
>1
Q
K
G4
& Q4
G13
&
器状态
QN
注：DN和QN的 下标表示第N位
使能和读锁存器
L
H
L
L
L
锁存器。
（传送模式）
L
H
H
H
H
L*和H*表示门控
锁存和读锁存器
L
L
L*
L
L
电平LE由高变
L
L
H*
H
H
低之前瞬间DN
锁存和禁止输出
H
×
×
×
高阻
的电平。
CMOS主从D触发器
主锁存器
从锁存器
C
D
TG
G1 Q/
1
C
Q
G3
TG
1
Q
TG1 C
TG3 C
C
TG
C
TG2
C
1
Q/
CP
1 C
G2
C
TG
TG4
C 1
G4
CP=0，主触发 器接收D信号， CP上升沿从触
发器接收主触 发器信号
特性方程： Qn+1=D
D
1D
Q
CP
C1
Q
逻辑符号
特性表 CP D Qn Qn+1 000 010 101 111
D=0 0
D=1
1
D=1
D=0
激励表 CP Qn Qn+1 D 00 0 01 1 10 0 11 1
•传输延迟时间tpLH和tpHL: 输出端响应的最大延迟时间。 tpLH是输出从低电 平到高电平的延迟时间； tpHL是输出从高电平到低电平的延迟时间
4、典型集成电路----74HC/HCT373 CMOS 8 D锁存器
其核心电路为 8个上述传输 门控D锁存器
工作模式
OE
输入 LE
内部锁存 输出
DN
G4
1
Q
1
Q
CP=0时：TG3截止，TG4导通，若RD 1、SD 0，则Q 1、Q 0,置1 CP=0时：TG3截止，TG4导通，若RD 0、SD 1，则Q 0、Q 1,置0 •置位、复位与CP无关，属异步置位、复位
•置位、复位端低电平有效
•置位、复位端不能同时为0，否则Q=Q=1
C
G1
Q/
00 0 00 1
0 1
保持
01 0 01 1
1 1
置1
R 1R
Q
E C1
S 1S
Q
10 0 10 1
0 0
置0
1 1
1 1
0 1
× ×
禁用
逻辑符号
当E=0时，S、R的电 平不会影响锁存器的 状态
当E=1时的逻辑表达式
Qn1 S RQn S • R 0
1、逻辑门控D锁存器
R
G4
G2
&
E
≥1
锁存器和触发器
锁存器和触发器是构成各种时序电路的存储单元电路，其共同特 点都是具有双稳定状态。
双稳态： 它有两个稳定的状态：0状态和1状态； 在不同的输入情况下，它可以被置成0状态或1状态； 当输入信号消失后，所置成的状态能够保持不变。 因此双稳态电路可以记忆一位二值信号，是存储单元电路
锁存器是一种对脉冲电平敏感的存储单元电路，它可以在特 定输入脉冲电平作用下改变状态。
1 Q
G2
当E=1时，TG1导通， TG2截止，Q=D 当E=0时，TG1截止， TG2导通，Q保持
波形图
D E Q
3、D锁存器的动态特性
D
tSU
tH
tW
E
tpLH
tpH L
Q D锁存器定时图
•建立时间tSU： 表示D信号对E下降沿的最少时间提前量； •保持时间tH： 表示D信号电平在E电平下降后需要继续保持的最少时间 •脉冲宽度tW： 为保证D信号正确传输到Q和Q，要求E信号高电平脉冲的最 小宽度
双D触发器74HC/HCT74芯片
C
G1
Q/
D
1
1
TG
1
TG1 C C
C
G3
TG
1
TG3 C
1
Q
1
Q
CP
1
C
TG
C
C
TG2
C
TG
C
TG4
RD
1
SD
1
1
Q/
G2
1 G4
该电路在前电路基础上增加了输入、输出缓冲门，增加了异步（与CP信号 无关）复位、置位输入端
CP 1时：TG1、TG4截止，TG2、TG3导通，若RD 1、SD 0，则Q/ 0、Q/ 1,Q 1、Q 0， 即置1。称SD端为置1端，低电平有效。
Qn Qn+1
00 11 01 11 00 10 0× 1×
说明
保持 置1 置0 禁用
特性方程
Qn1 S RQn S • R 0
基本RS锁存器器应用举例----用基本RS锁存器构成机械开关 去抖电路
逻辑门控SR锁存器
R
G4
G2
&
≥1
Q
E
≥பைடு நூலகம் &
Q
S
G3
G1
电路结构
当E=1时的功能表
R S Qn Qn+1 说明
G5 1
≥1
&
D
S
G3
G1
电路结构
D 1D
Q
E C1
Q
逻辑符号
D锁存器
E D Qn Qn+1
0× 0 0
Q
0× 1 1
10 0 0
Q
10 1 0
11 0 1
11 1 1
当E=0时，Qn+1=Qn 当E=1时，Qn+1=D
2、传输门控D锁存器
C
G1
D
TG
1
Q
TG1 C
C
TG
C
TG2
C
G3
G4
E
1
1 C
功能表
R S Qn Qn+1 说明
10 0 1
置1
10 1 1
01 0 0
置0
01 1 0
11 0 0
保持
11 1 1
00 0 × 00 1 ×
禁用
S R
Qn1 S RQn
Q
特性方程
Q
S • R 0
时序图
不定 不定
由或非门组成的基本RS锁存器
逻辑图
逻辑符号
功能表
RS
00 00 01 01 10 10 11 11
D
1
1
TG
1
TG1 C C
CP
1
C
TG
C
C
TG2
RD
1
SD
1
1
Q/
G2
C
G3
TG
1
TG3 C
C
TG
TG4
C 1
G4
1
Q
1
Q
74HC/HCT74的功能表
输入
输出
输入
SD RD CP D Q Q L H ×× H L
SD RD CP D H H L*
H L ×× L H L L ×× H H
H H H*
CP 1时：TG1、TG4截止，TG2、TG3导通，若RD 0、SD 1，则Q/ 1、Q/ 0,Q 0、Q 1， 即置0。称RD端为置0端(或称复位端），低电平有效。
C
G1
Q/
D
1
1
TG
1
TG1 C C
CP
1
C
TG
C
C
TG2
RD
1
SD
1
1
Q/
G2
C
G3
TG
1
TG3 C
C
TG
TG4
C 1