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雙穩(wěn)態(tài)電路Bistable Circuit
先看一下之前文章【科普】晶體管-2中介紹過的Flip-Flop正反觸發(fā)器電路圖说墨，左圖是我畫的簡化版骏全，右圖是更加科學(xué)的版本，其中的R1和R2相當(dāng)于左圖的燈泡尼斧。
- 首先姜贡，這是一個帶供電的回路；
- 其次棺棵，回路可以有兩個狀態(tài)：左邊燈亮或者右邊燈亮鲁豪，這也可以視為兩種輸出潘悼；
- 最后，它有兩個開關(guān)爬橡，每次按下其中一個就能改變回路狀態(tài)。
注意棒动，即使開關(guān)彈起之后這種狀態(tài)也能保留糙申，直到下一次另外一個開關(guān)按下〈遥看上去像是這個電路具有記憶功能柜裸。
可以通過一個或多個施加在控制輸入端的信號來改變自身的狀態(tài)，并會有1個或2個輸出的電路粱锐，叫做雙穩(wěn)態(tài)電路疙挺，也叫做雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器Bistable Multivibrator，也就常說到的正反觸發(fā)器電路怜浅。
觸發(fā)器電路的功能看上去就像一個現(xiàn)實里的電燈開關(guān)铐然，按一下，就會一直是被按下狀態(tài)恶座，直到下次按了另一邊才會改變搀暑。但觸發(fā)器與現(xiàn)實的開關(guān)不同，它是電子的跨琳，而電燈開關(guān)是機械的自点，改變電流總是比實現(xiàn)機械運動簡單容易，讀取電流也比用眼睛觀察開關(guān)狀態(tài)容易很多脉让。
兩個非門構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)
如果我們把兩個非門收尾相連會怎樣桂敛？
如上圖所示，左右兩種狀態(tài)都可以使回路處于穩(wěn)定狀態(tài)溅潜。
我們給雙非門構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)前面加一個非門來控制輸入术唬，就得到下圖。
如上圖伟恶，改變雙非門右側(cè)輸出的值分為三步：
- 設(shè)定要修改的數(shù)字Data為0碴开，按下按鈕；
- 新的數(shù)字在回路中震蕩博秫，形成新的狀態(tài)潦牛，右側(cè)輸出變?yōu)?；
- 彈開按鈕挡育，回路中仍然保留新的狀態(tài)不變巴碗。
如果我們把左側(cè)輸入Data換為1，然后按一下開關(guān)也可以把回路記錄的數(shù)字改為1即寒。這個電路智能記錄兩種情況橡淆，0或1召噩，也就是可以存儲1比特的信息。關(guān)于比特和信息熵可以參考這篇文章【科普】什么是熵逸爵。
鎖存器SR Latch
最常用的雙穩(wěn)態(tài)存儲器是Set-Reset latch具滴，鎖存器，它是由兩個異或門構(gòu)成的交叉回路师倔，如下圖所示：
如上圖所示构韵，R=0，S=0趋艘，可以對應(yīng)兩種不同的狀態(tài)疲恢，至于具體是哪種，完全取決于上一次RS的輸入瓷胧。如下圖所示显拳，我們可以用臨時電壓永久改變鎖存器的狀態(tài)：
如上圖，我們臨時提高R的電壓為1搓萧，這時候Q被強制變成0杂数，0或S=0結(jié)果為0，取反為1矛绘，即~Q為1耍休。
另外兩種修改數(shù)字的情況如下圖所示：
左圖Reset=1的情況用于將Q設(shè)置為1，~Q為0货矮；而右邊這種RS都是0的情況應(yīng)該避免出現(xiàn)兼雄，因為它會導(dǎo)致Q和~Q都是0种呐。
R和Q總是相反，如果覺得這是個問題，解決方法也很簡單竟稳，那就是在R和S的左邊連接一個非門就可以了宜咒。
另外一種常用的雙穩(wěn)態(tài)1比特存儲器是用兩個NAND與非門組成的裹粤，這里就不重復(fù)講解了邑贴，有興趣的讀者可以自己畫一下試試看。
經(jīng)過上面的了解铃在，大家可以知道無論是CPU芯片還是內(nèi)存阵具，本質(zhì)是都是數(shù)量龐大的晶體管組成的電路，所以我們常說計算機芯片和內(nèi)存都是大規(guī)模晶體管集成電路實現(xiàn)的定铜，這些晶體管不停地通斷電阳液，實現(xiàn)了我們手機和電腦的數(shù)據(jù)運算與存儲。
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