D觸發(fā)器和D鎖存器是數(shù)字電路中常用的兩種存儲(chǔ)元件,它們?cè)诠δ芎蛻?yīng)用上有一定的區(qū)別。
- 定義和功能
D觸發(fā)器(Data Flip-Flop)是一種具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的雙穩(wěn)態(tài)電路,它可以存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息。D觸發(fā)器有兩個(gè)輸入端,一個(gè)是數(shù)據(jù)輸入端D,另一個(gè)是時(shí)鐘輸入端CLK;兩個(gè)輸出端,一個(gè)是Q輸出端,另一個(gè)是Q非輸出端。當(dāng)CLK信號(hào)上升沿到來(lái)時(shí),D觸發(fā)器將D端的輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到Q端,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的翻轉(zhuǎn)。
D鎖存器(Data Latch)也是一種雙穩(wěn)態(tài)電路,它可以存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息。D鎖存器有兩個(gè)輸入端,一個(gè)是數(shù)據(jù)輸入端D,另一個(gè)是使能輸入端EN;兩個(gè)輸出端,一個(gè)是Q輸出端,另一個(gè)是Q非輸出端。當(dāng)EN信號(hào)為高電平時(shí),D鎖存器將D端的輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到Q端,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的翻轉(zhuǎn)。
- 電路結(jié)構(gòu)
D觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)通常由兩個(gè)交叉耦合的反相器和兩個(gè)D觸發(fā)器組成。
D鎖存器的電路結(jié)構(gòu)通常由兩個(gè)反相器和兩個(gè)傳輸門(mén)組成。
D觸發(fā)器的工作原理如下:
- 當(dāng)CLK信號(hào)為低電平時(shí),D觸發(fā)器的兩個(gè)反相器處于穩(wěn)定狀態(tài),Q端和Q非端的輸出保持不變。
- 當(dāng)CLK信號(hào)由低電位跳變到高電位時(shí),D觸發(fā)器的兩個(gè)反相器開(kāi)始工作,Q端的輸出狀態(tài)與D端的輸入狀態(tài)相同,Q非端的輸出狀態(tài)與D端的輸入狀態(tài)相反。
- 當(dāng)CLK信號(hào)由高電位跳變到低電位時(shí),D觸發(fā)器的兩個(gè)反相器停止工作,Q端和Q非端的輸出狀態(tài)保持不變。
D鎖存器的工作原理如下:
- 當(dāng)EN信號(hào)為低電平時(shí),D鎖存器的傳輸門(mén)關(guān)閉,Q端和Q非端的輸出保持不變。
- 當(dāng)EN信號(hào)由低電位跳變到高電位時(shí),D鎖存器的傳輸門(mén)打開(kāi),Q端的輸出狀態(tài)與D端的輸入狀態(tài)相同,Q非端的輸出狀態(tài)與D端的輸入狀態(tài)相反。
- 當(dāng)EN信號(hào)由高電位跳變到低電位時(shí),D鎖存器的傳輸門(mén)關(guān)閉,Q端和Q非端的輸出狀態(tài)保持不變。
- 特性和參數(shù)
D觸發(fā)器和D鎖存器的特性和參數(shù)主要包括:
- 存儲(chǔ)容量:D觸發(fā)器和D鎖存器都可以存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息。
- 觸發(fā)方式:D觸發(fā)器采用邊沿觸發(fā)方式,只有在CLK信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)才能存儲(chǔ)數(shù)據(jù);D鎖存器采用電平觸發(fā)方式,只有在EN信號(hào)為高電平時(shí)才能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
- 存儲(chǔ)速度:D觸發(fā)器的存儲(chǔ)速度較快,因?yàn)樗捎眠呇赜|發(fā)方式,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與時(shí)鐘信號(hào)同步;D鎖存器的存儲(chǔ)速度較慢,因?yàn)樗捎秒娖接|發(fā)方式,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與EN信號(hào)同步。
- 功耗:D觸發(fā)器的功耗較高,因?yàn)樗枰獌蓚€(gè)反相器和兩個(gè)D觸發(fā)器工作;D鎖存器的功耗較低,因?yàn)樗恍枰獌蓚€(gè)反相器和兩個(gè)傳輸門(mén)工作。
- 應(yīng)用場(chǎng)景:D觸發(fā)器常用于時(shí)鐘同步電路、計(jì)數(shù)器、寄存器等需要高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的場(chǎng)合;D鎖存器常用于數(shù)據(jù)緩沖、數(shù)據(jù)選擇、數(shù)據(jù)同步等需要靈活控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的場(chǎng)合。
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