当前课程知识点：Digital Integrated Circuit Analysis and Design > Sequential Logic Circuits I > 3. Static Latches and Registers I > Video
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接下来我将介绍静态锁存器和寄存器
首先是双稳态原理
我们使用交叉耦合的反相器对
我们用这个
反相器的输出作为
第二级反相器的输入
第二级反相器的输出作为
第一级反相器的输入
这是交叉耦合的反相器对
这是第一级反相器的VTC
这是第二级反相器的输出
这是电压输入 这是电压输出
如果我们把两个VTC合在一起
有三个交点 A B和C
其中的两个点
A和B是稳定点
C是不稳定点
为什么呢 我在下一张胶片里解释
那么如果我们
假设交叉耦合反相器对被偏置到C点
我们从C点开始会发生什么
假设第一级反相器的输入
电压Vi1产生了一个小的扰动Δ
那么偏移会被
第一级反相器的
增益放大
然后加到第二个
反相器又被放大
在几次之后
工作点会从初始值开始移动
直到到达A或B中的一个工作点
我们需要保证的是
在过渡区的增益
和可再生性的要求一样
的要求一样
当时我们说在过渡区的增益
绝对值必须大于1
两侧是斜率小于
1的工作区
这里同样在过渡区的增益
应该大于1
在稳定点A和B的增益小于1
对于C点
如果我们的输入出现扰动
那么工作点会迅速从C点移开
所以电路被偏置到
C而且保持很长时间的
可能性很小
想象你有一支笔
把它放在你的指尖
你怎么能保证
它在指尖
停留很长时间呢
这是不稳定的
在这里也是一样的
具有这一特性的工作点叫做亚稳态
我们有一个简单的方法可以用来衡量
这个反相器的噪声容限
你可以看到
这是交叉耦合的一对反相器
这是第一级反相器的VTC
这是第二级反相器的VTC
如果我们在这放进一个矩形
那么矩形的面积越大
噪声容限越大
所以能放进
曲线的最大矩形就是
噪声容限的一种衡量
然后是双稳态原则
在没有触发的情况下
双稳态电路停留在一个稳态
以此存储一个值
这是记忆功能
有两种触发方式
第一种是
切断反馈环路
例如这里
这是反馈环路
我们可以在这里切断
所以这个导通 这个关断
D被直接复制到Q
这叫做多路开关型锁存器或者寄存器
另一种方法是触发
强度超过反馈环
这是反馈环
那么输入可以被复制到这里
然后
复制到D bar
这个信号必须足够强到超过反馈环
这种结构一般被称作
David-Goliath结构
David指的是这里的小男孩 这里小的那个反相器
Goliath指的是这里较大的那个反相器
我们还要保证驱动
强度必须超过DG门反馈环
这是这一堂课的命名约定
在课本中
我们将触发器定义为双稳态电路
锁存器指的是电平敏感触发器
寄存器指的是边沿触发触发器
请不要弄混触发器
锁存器和寄存器
因为锁存器和寄存器
实际上都属于触发器
锁存器和寄存器的区别是寄存器是边沿触发的
而锁存器是电平触发的
还有其他的一些命名约定
例如 有的公开文献里把边沿触发的器件
称作触发器 这会导致误解
所以请记住我们在这堂课里使用的命名约定
接下来我将介绍多路开关型锁存器
这是低电平锁存器
当时钟等于0时 D被复制到Q
当时钟等于1时 这个晶体管不导通
Q被保存在电路中
当时钟等于0 Q等于D
当时钟等于1
Q等于Q本身
这是低电平锁存器
对于正电平锁存器 当时钟等于1
D被复制到Q 时钟等于1 Q等于D
当时钟等于0
Q被保存在多路选择器中
这是这个的表达式
Q等于clock bar乘以Q 加上clock乘以D
这是正电平锁存器和负电平锁存器
这是多路选择器型锁存器
这是一个传输门 这是另一个
我们用两个NMOS晶体管和两个PMOS晶体管
搭建了两个传输门
我们可以化简得到这个
我们可以把传输门替换成一个NMOS晶体管
这个电路远
比这个简单
但是这降低了噪声容限
而且因为这里的负载
第一级反相器有静态功耗
对这个问题有解决方案
-1.Introduction to Digital IC
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-2.Architecture of Digital Processor
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-3.Full Custom Design Methodology
--Video
-4.Semicustom Design Methodology
--Video
-5.Quality Metric of Digital IC
--Video
-6.Summary and Textbook Reference
--Video
-Homework
-Key Points Review of Last Lecture
--Video
-1.Introduction
--Video
-2.The Diode
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-3.The MOSFET Transistor
--Video
-4.Secondary Effects
--Video
-5.Summary and Textbook Reference
--Video
-Homework
-Key Points Review of Last Lecture
--Video
-1.Introduction
--Video
-2.Static Behavior
--Video
-Homework
-Key Points Review of Last Lecture
--Video
-1.Dynamic Behavior I
--Video
-2.Dynamic Behavior II
--Video
-3.Power Dissipation
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-4. Summary and Textbook Reference
--Video
-Homework
-1.Introduction
--Video
-2.Static CMOS Design I
--Video
-3.Static CMOS Design II
--Video
-Homework
-Key Points Review of Last Lecture
--Video
-1.Static CMOS Design III
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-2.Static CMOS Design IV
--Video
-3.Dynamic CMOS Design
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-4.Summary
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-Homework
-1.Introduction I
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-2.Introduction II
--Video
-3. Static Latches and Registers I
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-4.Static Latches and Registers II
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-5.Static Latches and Registers III
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-Homework
-1.Key Points Review
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-2.Dynamic Latches and Registers I
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-3.Dynamic Latches and Registers II
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-4.Dynamic Latches and Registers III
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-5.Pulse Register
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-6.Pipelining
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-7.Schmitt Trigger
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-8.Summary and Textbook Reference
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-Homework
-1. Introduction
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-2. Adder: Full Adder (Definition)
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-3. Adder: Circuit Design
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-4. Adder: Logic Design I
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-5. Adder: Logic Design II
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-6. Adder: Summary
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-Homework
-1. Key Points Review
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-2. Multiplier
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-3. Shifter
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-4. Summary and Textbook Reference
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-Homework
-1. Introduction
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-2. Capacitance
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-3. Resistance
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-4. Electrical Wire Models
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-5. Summary and Textbook Reference
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-Homework
-1. Introduction
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-2. Capacitive Parasitics
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-3. Capacitive Parasitics II
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-4. Resistive Parasitics
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-5. Summary and Textbook Reference
--Video
-Homework
-1. Assignment Solving
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-2. The teaching assistants want to say
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-1. Problem 1
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-2. Problem 2
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-3. Problem 3
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-4. Problem 4
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-5. Problem 5
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-6. Problem 6
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-7. Problem 7
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-1. Problem 8
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-2. Problem 9
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-3. Problem 10
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-4. Problem 11
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-5. Problem 12
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-6. Problem 13
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-7. Problem 14
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