76、锁存器和触发器相关知识详解

锁存器和触发器相关知识详解

1 开关消抖

1.1 开关抖动现象

在数字系统中，开关常用于提供“用户输入”。然而，开关操作存在时间维度的问题。以单刀单掷（SPST）开关为例，当按下开关时，触点并非立即稳定接触，而是会经历多次弹跳，这种现象称为触点抖动。典型的开关抖动时间为 10 - 20 ms，与逻辑门的开关速度相比，这是一个很长的时间。
触点抖动是否会成为问题，取决于开关的应用场景。例如，一些计算机使用双列直插式封装（DIP）开关来设置配置信息，由于这些开关通常在计算机不工作时才会更改，所以触点抖动不会造成问题。但如果开关用于计数或信号事件（如比赛中的圈数计数），触点抖动就会成为问题。

1.2 最简单的开关消抖电路

可以使用单刀双掷（SPDT）开关和双稳态电路来实现开关消抖。该电路的工作原理如下：
- 按下按钮前，顶部触点使 SW 为 0 V（有效逻辑 0），顶部反相器在 SW_L 和底部触点上产生逻辑 1。
- 按下按钮且触点断开时，双稳态电路的反馈使 SW 保持在 VOL（对于 LS - TTL，≤ 0.5 V），仍然是有效逻辑 0。
- 当触点接触到底部触点时，双稳态电路中的顶部反相器试图维持 SW_L 为逻辑 1，但开关触点将 SW_L 连接到地（0.0 V），最终开关触点获胜。
- 短时间后（74LS04 为 30 ns），SW_L 上的强制逻辑 0 通过双稳态电路的两个反相器传播，顶部反相器放弃驱动 1 的尝试，改为驱动逻辑 0 到 SW_L。此时，即使触点弹跳，双稳态电路的反馈也能保持 SW_L 为逻辑 0。

该电路的优点包括：芯片数量少（74LS04 的三分之一）、无