第五章 半导体存储电路

数字电路第五章 半导体存储电路重点知识总结，包括寄存器、存储器、触发器、SR锁存器的相关内容。

第五章 半导体存储电路第五章 半导体存储电路

• SR锁存器
  • 电路结构与工作原理
  • 功能表：
    • 1）SD'=1 RD'=0 Q=1,Q'=0 置1 2）SD'=0 RD'=1 Q=0,Q'=1 置0 3）SD'=1 RD'=1 Q*=Q 保持 4）SD'=0 RD'=0 Q=Q'=1 禁态
  • 特性方程
  • 特点总结
    • 有两个互补的输出端，有两个稳定的状态
    • 有复位（Q=0）、置位（Q=1）、保持原状态三种功能。
    • R为复位输入端，S为置位输入端，可以是低电平（与非门）有效，也可以是高电平有效（或非门），取决于锁存器的结构。
    • 由于反馈线的存在，无论是复位还是置位，有效信号只需要作用很短的一段时间，即“一触即发”。
• 触发器
  • 电平触发
    • 普通的
      • 电路结构
      • 功能表：
        • clk为0时，触发器不工作 clk=1时，实现如SR锁存器一般的功能
    • 具有异步端的
      • 电路结构
      • 增加异步端方便清零
    • 电平触发的D触发器
      • 电路结构
      • 功能表：
        • 特性方程：
        • clk=0，不开启 clk=1，Q*=D
  • 边沿触发
    • 边沿D触发器
      • 电路结构
      • 工作原理： CLK＝0， CLK1＝1， FF1 工作，Q1=D； 同时 CLK2＝0， FF2关闭，Q2状态不变。 CLK＝1， 即“上升沿“ ，CLK1＝0，FF1 关闭，触发器FF1状态与前沿到来之前的D状态相同并保持 ；同时 CLK2＝1，FF2打开，Q2=Q1，FF2输出Q的状态被置成前沿到来之前的D的状态，而与其它时刻D的状态无关。
      • 功能表
        • 上升沿，实现D触发器功能 非上升沿，不启动，保持
  • 脉冲触发
    • 主从RS触发器
      • 电路结构
      • 功能表
        • 脉冲下降沿，实现RS锁存器功能 非脉冲不启动，保持
      • 特点
        • 翻转是在CLK由1变0时刻（CLK 下降沿）发生的
        • CLK 一旦变为0后，主触发器被封锁，其状态（从触发器）不受R、S影响，因此不会有空翻现象。
        • 存在不定态
    • 主从JK触发器
      • 电路结构和逻辑符号
      • 功能表
        • 脉冲下降沿， 1）J=K=0，Q*=Q,保持 2）J=1,K=0, Q*=1, 置1 3）J=0,K=1, Q*=0, 置0 4）J=1,K=1, Q*=Q', 翻转 非脉冲下降沿，不启动，保持
      • 特征方程：
  • T 触发器
    • 定义：凡在时钟信号作用下，具有如下功能的触发器
    • 符号
    • 功能表
      • T=0,保持 T=1,翻转
    • 特性方程：
  • D 触发器
    • 符号
    • 功能表
      • D=0,置0 D=1,置1
    • 特性方程：
  • 改造
    • 方法：列（状态）方程，找联系
    • 利用JK触发器构成T触发器
      • 既是把JK同接于T作为一体信号
    • 利用JK触发器构成D触发器
      • 即把J接D,K接D'
• 存储器
  • 性能指标
    • 存储容量
    • 存取速度
  • 一般结构形式
    • 主要部分：地址译码器+存储矩阵
  • 分类
    • 随机存储器RAM
      • 优点：可以随时快速地向存储器里写入数据或从中读出数据——读、写方便，使用灵活。
      • 缺点：由于断电后随机存储器中的数据将随之消失——数据易失性，所以不宜用它保存需要长期保存的数据。
    • 只读存储器ROM
      • 只能从中读出数据，不能快速地随时修改或重新写入数据。而且断电后数据不会丢失，适用于存储固定数据的场合。
  • 存储
    • 存储单元与地址线的关系
      • 1 根地址线可以查找 2 个地址既2个存储单元，16根地址线则可以查找 216个存储单元。
    • 存储字长与数据线的关系
      • 字长是指存储器中一个存储单元(存储地址)所存储的二进制代码的位数，而二进制代码的位数是由数据线的根数决定的，也就是说： 存储字长 = 数据线根数
    • 存储容量是指存储器能存放二进制代码的总位数
      • 容量=字数×位数=26×24×4=1024×4
    • 存储器容量计算
      • 计算
        • 按位计算 (bit) ：存储容量 = 存储单元个数 x 存储字长
        • 按字节计算(Byte)：存储容量 = 存储单元个数 x 存储字长 / 8
      • 一个英文字母占一个字节，一个汉字占2个字节
      • 一千个字节称为1KB，这个千不是通常意义上的1000，而是1024。即1024B=1KB
      • 容量=2^(地址线数）*数据线数 计算时地址线把2^(10)提出来进到K位，剩下的作为数值 Byte为单位，记得数据线/8
• 寄存器
  • 可寄存一组二进制代码的逻辑部件；一个触发器可以存1位二值代码，N个触发器组成的寄存器能够储存一组N位二值代码。
  • 例：74LS75
    • 逻辑图
    • 动作特点
      • CLK＝1期间，输出状态Q会随D的状态而改变
      • CLK＝0期间，输出状态Q将保持不变