深刻解析锁存器 触发器区别 以及verilog代码编写中如何避免产生锁存器
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。
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。
寄存器和锁存器
寄存器和锁存器2010-09-29寄存器和锁存器触发器(flip-flop)是由各种逻辑门构成的，包含电平触发和边沿触发。
寄存器(register)是边沿触发的触发器，只在时钟的边沿有效传输数据(setuptime和holdtime满足)，一个触发器存储一位二进制码，把n个触发器的时钟端口连起来就构成存储n位二进制码的寄存器。
锁存器(latch)是电平触发的触发器,在有效电平期间都可以传输数据。
(JKRS)数据存储的动作取决于输进时钟(或使能)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进而发生变化。
都可以由传输门和反相器构成。
D触发器(DFF)上电时Q和Q非不确定，只有在反馈后才确定，可以在RS 端加RC延时电路来预置初态钟控D触发器是D锁存器，边沿D触发器是通常所说的D触发器，钟控D 触发器在使能情况下输出随输进而变化；边沿触发器只有在边沿跳变的情况下输出才变化。
两个D锁存器可构成一个D触发器。
锁存器的输出对输进透明，输进是什么，输出就是什么。
造成锁存器不稳定。
触发器由两个锁存器构成的主从触发器，输出对输进不透明，必须在时钟上升/下降沿才会将输进体现到输出，能消除输进毛刺。
-锁存器非同步控制，在使能信号有效时锁存器相当于通路，在使能信号无效时锁存器保持输出状态。
DFF由时钟沿触发，同步控制。
-锁存器对输进电平敏感，受布线延迟影响大，难保证输出没毛刺。
-用门电路构建锁存器消耗的门资源比DFF少。
所以在ASIC(特定用途集成电路ApplicationSpecificIntegratedCircuit)中用锁存器的集成度比DFF高。
在FPGA(FPGAField-ProgrammableGateArray即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。
它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
锁存器与寄存器
锁存器的作用在LED和数码管显示方面，要维持一个数据的显示，往往要持续的快速的刷新。
尤其是在四段八位数码管等这些要选通的显示设备上。
在人类能够接受的刷新频率之内，大概每三十毫秒就要刷新一次。
这就大大占用了处理器的处理时间，消耗了处理器的处理能力，还浪费了处理器的功耗。
锁存器的使用可以大大的缓解处理器在这方面的压力。
当处理器把数据传输到锁存器并将其锁存后，锁存器的输出引脚便会一直保持数据状态直到下一次锁存新的数据为止。
这样在数码管的显示内容不变之前，处理器的处理时间和IO引脚便可以释放。
可以看出，处理器处理的时间仅限于显示内容发生变化的时候，这在整个显示时间上只是非常少的一个部分。
而处理器在处理完后可以有更多的时间来执行其他的任务。
这就是锁存器在LED和数码管显示方面的作用:节省了宝贵的MCU时间。
锁存器和缓冲器的作用和区别锁存器就是把当前的状态锁存起来，使CPU送出的数据在接口电路的输出端保持一段时间锁存后状态不再发生变化，直到解除锁定。
还有些芯片具有锁存器，比如芯片74LS244就具有锁存的功能，它可以通过把一个引脚置高后，输出就会保持现有的状态，直到把该引脚清0后才能继续变化。
缓冲寄存器又称缓冲器，它分输入缓冲器和输出缓冲器两种。
前者的作用是将外设送来的数据暂时存放，以便处理器将它取走；后者的作用是用来暂时存放处理器送往外设的数据。
有了数控缓冲器，就可以使高速工作的CPU与慢速工作的外设起协调和缓冲作用，实现数据传送的同步。
由于缓冲器接在数据总线上，故必须具有三态输出功能。
电信设备，在数据传输中，用于弥补不同数据处理速率速度差距的存储装置叫做缓冲器。
把数据存放到缓冲器中的技术叫缓冲。
一般来说，当收、发数据双方的工作速度匹配时，这里的缓冲器可以用不带锁存结构的电路来实现。
而当收、发数据双方的工作速度不匹配，就要用带锁存结构的电路来实现了，（否则，会出现数据丢失）你可以参阅一下《脉冲与数字电路》2.三态门和锁存器有什么区别三态门具有…1‟，…0‟，…Z‟三态，用于器件间信号隔离，当需要隔离的时候就置本器件为…Z‟态，那么其他器件的信号就不会对本器件内数据构成影响，例如一条数据总线上连接有两片RAM 芯片（甲和乙），甲在输出的时候，乙一定要置输出为…Z‟态，否则数据总线上的数据将是甲和乙输出做“OR”运算的结果。
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。
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
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。
锁存器和触发器的区别和异同
锁存器和触发器的区别和异同锁存器---对脉冲电平敏感，在时钟脉冲的电平作⽤下改变状态触发器---对脉冲边沿敏感，其状态只在时钟脉冲的上升沿或下降沿的瞬间改变'触发器' 泛指⼀类电路结构, 它可以由触发信号 (如: 时钟, 置位, 复位等) 改变输出状态, 并保持这个状态直到下⼀个或另⼀个触发信号来到时, 触发信号可以⽤电平或边沿操作.'锁存器'是触发器的⼀种应⽤类型. 在 CMOS 电路中典型的锁存器 (LATCH) 是由两个反相器和两个数据开关组成, 其中输⼊数据开关在闸门 (GATE) 电平操作下开启送⼊数据. 当闸门关闭后, 另⼀个数据开关开启, 使两个反相器的串联闭合, 形成 RS 触发器类型的正反馈电路, 数据保持在这个 RS 触发器中, 以达到锁存的⽬的, 直到下⼀个闸门周期.由两个这样的锁存器可以级联成主从结构, 并执⾏互补的操作. 即前⼀个送⼊数据时, 后⼀个保持先前的数据, ⽽前⼀个锁存数据时, 后⼀个送⼊这个新数据到输出端. 形成⼀个边沿触发的 D 触发器, ⽽闸门控制信号成为触发器的时钟. 也可以认为 D 触发器是⽤时钟边沿锁存数据的, 但习惯上不称其为锁存器 LATCH.在 CMOS 芯⽚内部经常使⽤锁存器, 但是在 PCB 板级结构上, 建议⽤触发器在时钟边沿上锁存数据. 这是因为在锁存器闸门开启期间数据的变化会直接反映到输出端, 所以要注意控制闸门信号的脉冲宽度. ⽽对于触发器, 只考虑时钟的边沿.数电中的解释触发器：能够存储⼀位信号的基本单元电路称为“触发器”；锁存器：⼀位D触发器只能传送或存储⼀位数据，⽽在实际⼯作中往往希望⼀次传送或存储多位数据。
为此可把多个D触发器的时钟输⼊端⼝CP连接起来，⽤⼀个公共的控制信号来控制，⽽各个数据端⼝仍然是各处独⽴地接收数据。
这样所构成的能⼀次传送或存储多位数据的电路就称为“锁存器”。
寄存器：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。
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）。
触发锁存和施密特触发器
触发锁存和施密特触发器在分析电路时偶尔会遇到施密特触发器，记得以前学过，翻了翻数电，发现还是没有网上概括的简单明了，于是整理转录了一些。
先讲讲触发器、锁存器和寄存器和缓冲区。
锁存器(latch):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。
数据有效迟后于时钟(或者使能)信号有效。
这意味着时钟(或者使能)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。
触发器(flipflop):最基本的就是边沿触发的存储单元。
时钟有效迟后于数据有效。
这意味着数据信号先建立，时钟信号后建立。
在CP上升沿时刻打入到寄存器。
D触发器是指由时钟边沿触发的存储器单元，锁存器指一个由信号而不是时钟控制的电平敏感的设备。
锁存器通过锁存信号控制，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。
锁存器和D触发器实现的逻辑功能基本相同，都是暂存数据。
由与非门搭建的话，锁存器所耗用的逻辑资源比D触发器少，所以使用锁存器有更高的集成度，但锁存器有以下缺点:1、没有时钟端，不受系统同步时钟的控制，无法实现同步操作，和当前我们尽可能采用时序电路的设计思路不符;2、latch对毛刺敏感，受布线延迟影响较大，很难保证输出没有毛刺产生;latch是电平触发，相当于有一个使能端，且在激活之后(在使能电平的时候)相当于导线了，随输出而变化，在非使能状态下是保持原来的信号，这就可以看出和flip-flop的差别，其实很多时候latch是不能代替ff的。
如果使用门电路来搭建latch和ff，则latch消耗的门资源比ff要少，这是latch比ff优越的地方。
3.在ASIC中使用latch的集成度比DFF高，但在FPGA中正好相反，因为FPGA 中没有标准的latch单元，但有DFF单元，一个LATCH需要多个LE才能实现。
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。
FPGA和Verilog设计中的latch锁存器的问题讲解
FPGA和Verilog设计中的latch锁存器的问题一直都知道fpga中有latch这么一回事，但是一直都不太清楚到底什么是锁存器，它是怎么产生的，它到底和寄存器有多少区别，它怎么消除。
为什么说他不好？一，是什么锁存器是一种在异步时序电路系统中，对输入信号电平敏感的单元，用来存储信息。
一个锁存器可以存储1bit的信息，通常，锁存器会多个一起出现，如4位锁存器，8位锁存器。
锁存器在数据未锁存时，输出端的信号随输入信号变化，就像信号通过一个缓冲器，一旦锁存信号有效，则数据被锁存，输入信号不起作用。
因此，锁存器也被称为透明锁存器，指的是不锁存时输出对于输入是透明的。
二锁存器与寄存器的区别：两者都是基本存储单元，单锁存器是电平触发的存储器，触发器是边沿触发的存储器。
本质是，两者的基本功能是一样的，都可以存储数据。
意思是说一个是组合逻辑的，一个是在时序电路中用的，时钟出发的。
三，锁存器的危害：对毛刺敏感，不能异步复位，所以上电以后处于不确定的状态；Latch会使静态时序分析变得非常复杂；在PLD芯片中，基本的单元是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。
第三条也是最基本的原因。
四，产生的原因********ps重重之重上面说了那没多只是觉得网上的没把锁存器说明白。
下面的才是重点。
1，case2，if-------else if3，always@（敏感信号表）五解决1.case——————加default：关于defalut的情况：一是可以default：data=1‘bx；这个x表示未知，在综合时可以避免产生锁存器。
在仿真时是红线表示。
二是default：data=0；这样产生一个默认的情况。
2.if-----------------------一定要有else语句。
3.always---------如是说道：在赋值表达式右边参与赋值的信号都必须在always@（敏感电平列表）中列出。
如果在赋值表达式右端引用了敏感电平列表中没有列出的信号，那么在综合时，将会为该没有列出的信号隐含地产生一个透明锁存器。
用Verilog HDL描述锁存器和触发器
module DFF (Q, D, CP); //D触发器的描述 output Q; input D, CP; reg Q; always @(posedge CP) Q <= D;
endmodule
时序电路建模基础
Verilog行为级描述用关键词initial或always，但 initial是面向仿真，不能用于逻辑综合，本书不介绍。 always是无限循环语句，其用法为：
always＠(事件控制表达式（或敏感事件表)） begin
块内局部变量的定义； 过程赋值语句； end
敏感事件分为电平敏感事件和边沿触发事件:
电平敏感事件（如锁存器）:
always＠(sel or a or b）
sel、a、b中任意一个电平发生变化，后面的过程赋值语 句将执行一次。
边沿敏感事件（如触发器） :
always＠(posedge CP or negedge CR） CP的上升沿或CR的下降沿来到，后面的过程语句就会执
行。
过程赋值语句有阻塞型和非阻塞型:
阻塞型用“＝”表示，多条语句顺序执行。
begin
B=A; C=BBiblioteka 1;end非阻塞型用“<=”表示，语句块内部的语句并行执行。
begin
B<=A; C<=B+1;
end
锁存器和触发器的Verilog建模实例
module D_latch (Q, D, E); //D锁存器的描述 output Q; input D, E; reg Q; always @(E or D) if (E) Q <= D; //Same as: if (E== 1)
FPGA和Verilog设计中的latch锁存器的问题
FPGA和Verilog设计中的latch锁存器的问题一直都知道fpga中有latch这么一回事，但是一直都不太清楚到底什么是锁存器，它是怎么产生的，它到底和寄存器有多少区别，它怎么消除。
为什么说他不好？一，是什么锁存器是一种在异步时序电路系统中，对输入信号电平敏感的单元，用来存储信息。
一个锁存器可以存储1bit的信息，通常，锁存器会多个一起出现，如4位锁存器，8位锁存器。
锁存器在数据未锁存时，输出端的信号随输入信号变化，就像信号通过一个缓冲器，一旦锁存信号有效，则数据被锁存，输入信号不起作用。
因此，锁存器也被称为透明锁存器，指的是不锁存时输出对于输入是透明的。
二锁存器与寄存器的区别：两者都是基本存储单元，单锁存器是电平触发的存储器，触发器是边沿触发的存储器。
本质是，两者的基本功能是一样的，都可以存储数据。
意思是说一个是组合逻辑的，一个是在时序电路中用的，时钟出发的。
三，锁存器的危害：对毛刺敏感，不能异步复位，所以上电以后处于不确定的状态；Latch会使静态时序分析变得非常复杂；在PLD芯片中，基本的单元是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。
第三条也是最基本的原因。
四，产生的原因********ps重重之重上面说了那没多只是觉得网上的没把锁存器说明白。
下面的才是重点。
1，case2，if-------else if3，always@（敏感信号表）五解决1.case——————加default：关于defalut的情况：一是可以default：data=1‘bx；这个x表示未知，在综合时可以避免产生锁存器。
在仿真时是红线表示。
二是default：data=0；这样产生一个默认的情况。
2.if-----------------------一定要有else语句。
3.always---------如是说道：在赋值表达式右边参与赋值的信号都必须在always@（敏感电平列表）中列出。
如果在赋值表达式右端引用了敏感电平列表中没有列出的信号，那么在综合时，将会为该没有列出的信号隐含地产生一个透明锁存器。
verilog之锁存器和触发器
verilog之锁存器和触发器
verilog锁存器和触发器
1、基本概念
锁存，就是输⼊信号变化时，输出不发⽣变化时，就是触发器或者锁存器。
触发器的敏感信号是clk，即触发器是知道被延时了多少。
对于锁存器来说，延时是不确定的。
⼀般电平触发容易出现锁存器。
电平相对输出的变化时间是不确定的。
这也就是锁存器不推荐使⽤的原因。
2、设计原理
always⽤边沿做触发器，⽤电平做锁存器。
3、实际应⽤
always@(posedge clk)begin
a<=b+c;
end
always@(c)begin
a<=b+c;
end
前⾯的是触发器，后⾯的是锁存器。
4、细节要点
锁存器会在综合时出现报错，除⾮⽐较熟悉，⼀般不⽤锁存器。
但是，锁存器是可以简洁电路。
所以，必要时，使⽤assign语句⽣成的锁存器没有警告，可以使⽤。
⾄于如何使⽤锁存器，这个以后有时间再学。
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。
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彻底理解锁存器，让你不再为锁存器头疼！
锁存器（latch）：是电平触发的存储单元，数据存储的动作（状态转换）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。
分为普通锁存器和门控锁存器，普通锁存器无控制信号，输出状态始终直接由输入决定。
在实际的数字系统中，为了协调各部分的工作，往往需要有一个特定的控制信号去控制锁存器状态转换的时间，在控制信号无效时，输出保持不变，不随输入变换；当控制信号有效时，输出由输入决定，跟随输入变化。
基本锁存器
门控锁存器
①正是因为门控锁存器在控制信号有效的期间内，都可以接收输入信号，所以，激励信号的任何变化，都将直接引起锁存器输出状态的改变。
这时输入信号若发生多次变化，输出状态也可能发生多次变化，这一现象称为锁存器的空翻。
②其次，当门控锁存器的控制信号有效时，锁存器就变成了一个组合电路，时序逻辑电路的模型就等效为两个各组合电路互为反馈的反馈系统，因此，系统有可能会因为瞬态特性不稳定而产生振荡现象。
触发器（flip-flop）是边沿敏感的存储单元，数据存储的动作（状态转换）由某一信号的上升或者下降沿进行同步的（限制存储单元状态转换在一个很短的时间内）。
（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）
触发器分为两种，一种是主从触发器和边沿触发器。
主从触发器在时钟有效期内（主触发器）接收数据，在时钟边沿输出状态转换。
边沿触发器在时钟边沿期间，触发器才接收数据并使输出状态转换。
主从触发器
目前，主从触发器基本上已经很少见了，实际使用的大都是边沿触发器。
寄存器（register）：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。
区别与联系：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。
一般的设计规则是：在绝大多数设计中避免产生锁存器。
它会让您设计的时序完蛋，并且它的隐蔽性很强，非老手不能查出。
锁存器最大的危害在于不能过滤毛刺（使能信号有效时，输出状态可能随输入多次变化，产生空翻）。
这对于下一级电路是极其危险的。
所以，只要能用D触发器的地方，就不用锁存器。
基本概念：
触发器是指有时钟边沿触发的存储单元。
锁存器指一个由信号而不是时钟控制的电平敏感的设备。
锁存器的工作原理：
锁存器不同于触发器，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，值得是不锁存是输出对输入是透明的。
锁存器具备下列三个缺点：
（1）对毛刺敏感，不能异步复位，因此在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，不具备可重用性。
（首先，锁存器没有时钟参与信号传递，无法做STA；其次，综合工具会将latch优化掉，造成前后仿真结果不一致）
（3）在PLD 芯片中，基本的单元是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。
根据锁存器的特点可以看出，在电路设计中，要对锁存器特别谨慎，如果设计经过综合后产生出和设计意图不一致的锁存器，则将导致设计错误，包括仿真和综合。
因此，在设计中需要避免产生意想不到的锁存器。
如果组合逻辑的语句完全不使用always 语句块，就可以保证综合器不会综合出锁存器，例如：
assign a = din ? x : y；
上述语句不需要保持信号a 的前一个状态，因此肯定不会产生锁存器。
在基于always的组合逻辑描述语句中容易综合出锁存器的地方：1：if语句的使用中缺少else语句（前提是不是始终边沿触发）；2：case语句中没有给出全部的情况。
从上图可以看出综合出来的是锁存器。
针对这种情路可以采用一些措施来防止生成锁存器：给输出变量幅初值；增加else语句；将锁存器改为带使能的触发器。
如下：
此时综合出来的就是选择器。
可以看出此时综合出来的已经是触发器。
理论上上面的代码综合出来的图应该是带锁存器的，可奇怪的是我用synplify综合出来的却没有。
是不是自动优化成选择器了？。