SR latch คืออะไร?

ก่อนที่เราจะเริ่มต้นกับ SR แลตช์ คุณต้องรู้ก่อนว่าแลตช์คืออะไร แลตช์เป็นวงจรอะซิงโครนัส (ไม่จำเป็นต้องใช้สัญญาณนาฬิกาในการทำงาน) ที่มีสถานะเสถียรสองสถานะ คือ สูง (“1”) และต่ำ (“0”) ซึ่งสามารถใช้ในการจัดเก็บข้อมูลไบนารี วงจรลำดับและอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่หลายชนิด เช่น ชิฟต์รีจิสเตอร์ ใช้แลตช์เป็นส่วนประกอบหลัก

แลตช์ที่ง่ายที่สุดคือแลตช์แบบตั้งค่า-รีเซ็ต (SR) คุณสามารถสร้างแลตช์ดังกล่าวได้โดยการเชื่อมต่อเกต NOR สองตัวเข้าด้วยกันโดยใช้ลูปป้อนกลับไขว้

เส้นทางป้อนกลับนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการเก็บข้อมูลบิตตราบใดที่วงจรยังได้รับพลังงาน ในวงจรนี้ เกตด้านบนมีอินพุต R และเอาต์พุตหลัก Q ในขณะที่เกตด้านล่างมีอินพุต S และเอาต์พุตกลับเฟส Q̅

กลไกการล็อก SR ทำงานอย่างไร?

ขั้นแรก เรามานิยามตารางความจริงของแลตช์ SR กันก่อน:

ต่อไปนี้ เรามาวิเคราะห์วิธีการทำงานของ SR latch โดยใช้ตารางความจริงและวงจรที่มีเกต NOR กัน โปรดสังเกตว่าเกต NOR จะให้เอาต์พุต "1" ก็ต่อเมื่ออินพุตทั้งสองเป็น "0" เท่านั้น หากเป็นอินพุตแบบอื่น เอาต์พุตจะเป็น "0"

จากตารางความจริง คุณจะเห็นได้ว่าเมื่ออินพุต S และ R ทั้งสองเท่ากับ "0" เอาต์พุต Q จะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง นี่คือฟังก์ชันหน่วยความจำของแลตช์ SR ซึ่งจะเก็บค่าก่อนหน้าไว้ สมมติว่าเอาต์พุต Q ในสถานะปัจจุบันคือ "1" หากคุณตั้งค่าอินพุตทั้งสองเป็น "0" เอาต์พุตก็จะยังคงเป็น "1" ดังนี้:

ดังนั้น คุณจะ "รีเซ็ต" เอาต์พุต Q ให้เป็น "0" ได้อย่างไร? ดังที่คุณเห็นในตารางความจริง คุณต้องให้ค่า "1" ที่อินพุต R และค่า "0" ที่อินพุต S

อย่างไรก็ตาม หากคุณต้องการ "ตั้งค่า" ค่า "1" ที่เอาต์พุต Q เพียงทำตามตารางความจริงและตั้งค่า "1" ที่อินพุต S และค่า "0" ที่อินพุต R

สุดท้ายนี้ อินพุต S และ R จะไม่สามารถเป็น "1" พร้อมกันได้ เพราะเกต NOR จะให้เอาต์พุต "1" ก็ต่อเมื่ออินพุตทั้งสองเป็น "0" เท่านั้น แต่ถ้าอินพุตตัวใดตัวหนึ่งเป็น "1" เอาต์พุตจะเป็น "0" ดังนั้น ถ้า S และ R เป็น "1" เอาต์พุตของแลตช์ทั้งสองจะเป็น "0" พร้อมกัน ซึ่งขัดกับหลักการทำงานของแลตช์นี้

SR-LATCH พร้อมเกต NAND

วงจรแลตช์ SR สามารถสร้างได้โดยใช้เกต NAND สองตัว:

ในวงจรด้านบน คุณจะสังเกตเห็นความแตกต่างเล็กน้อยเมื่อเทียบกับวงจรที่ใช้เกต NOR ตอนนี้อินพุตถูกสลับตำแหน่ง โดยอินพุต S อยู่ที่เกตด้านบน และอินพุต R อยู่ที่เกตด้านล่าง นอกจากนี้ อินพุตยังถูกกลับค่าด้วย

หลักการทำงานเหมือนกับเกต NOR เพียงแต่สลับขั้วอินพุต นี่คือตารางความจริง:

วงจรตัวอย่าง

เพื่อเป็นตัวอย่างที่เป็นรูปธรรม คุณสามารถสร้างวงจรแลตช์ SR โดยใช้ชิป CD4001 ได้ ดังที่แสดงในภาพด้านล่าง ชิป CD4001 มีเกต NOR อยู่ภายใน 4 ตัว ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานนี้

วงจรทำงานดังนี้: เมื่อกดปุ่ม PB2 ไฟ LED L2 จะสว่างขึ้นและยังคงสว่างอยู่แม้หลังจากปล่อยปุ่ม PB2 แล้ว ในขณะที่ไฟ LED L1 จะดับลง เมื่อกดปุ่ม PB1 ไฟ LED L2 จะดับลง ในขณะที่ไฟ LED L1 จะสว่างขึ้นและยังคงสว่างอยู่แม้หลังจากปล่อยปุ่ม PB1 แล้ว ในการประกอบวงจรข้างต้น คุณจะต้องใช้:

• ชิป CD4001
• ปุ่มกดสองปุ่ม (PB1 และ PB2)
• ไฟ LED สองดวง
• ตัวต้านทาน 10 kΩ สองตัว (R1 และ R2)
• ตัวต้านทาน 330 โอห์ม สองตัว (R3 และ R4)