vergrendelingscircuits

Een vergrendelingscircuits, vaak een latch genoemd, is een bistabiele schakeling die één bit informatie kan onthouden. Door terugkoppeling heeft een latch twee stabiele toestanden en houdt hij de uitgangstoestand Q en de complementaire uitgang Q̄ vast totdat een signaal op de ingangen de toestand wijzigt. Latches reageren meestal zonder kloksignaal en kunnen asynchroon wijzigingen doorvoeren, wat ze geschikt maakt voor opslag en debouncing, maar ook gevoelig maakt voor glitches.

De meest voorkomende typen zijn SR-vergrendelingscircuits en D-vergrendelingscircuits. SR-latches worden gerealiseerd met twee kruisgewijs gekoppelde poorten (NOR of NAND). In een NOR-implementatie zijn S en R actief hoog; een ongeldige toestand ontstaat bij S = R = 1. In een NAND-implementatie zijn S′ en R′ actief laag; S′ = R′ = 0 is onveilig en S′ = R′ = 1 houdt de vorige toestand in stand. Een D-latch heeft een ingang D en een enable-signaal; wanneer enable hoog is, volgt Q D; wanneer enable laag is, behoudt Q zijn huidige waarde. JK- en T-latches zijn varianten die extra functies bieden zoals toggling of klokgestuurde modi.

Toepassingen van vergrendelingscircuits omvatten geheugencomponenten in digitale systemen zoals registers en eenvoudige geheugenbits, opslag in finite state machines en debouncing van mechanische schakelaars. In veel ontwerpen worden latches samen met klokkenfiguren (flip-flops) gebruikt om betrouwbare sequentiële logica te vormen. Belangrijke ontwerpoverwegingen zijn metastabiliteit en de vereiste hold- en setup-tijden om de veilige overgang tussen toestanden te waarborgen.

Over het algemeen vormen vergrendelingscircuits de bouwstenen van opslag en sequentiële logica en zijn ze onmisbaar in vrijwel elk digitaal systeem.