锁存器，D触发器和寄存器的关系与区别

---

---

前言

数字IC设计里，常会出现锁存器，D触发器和寄存器，很多人（比如我）老傻傻分不清，搞不懂他们的区别是什么。这篇博客主要解释锁存器，D触发器和寄存器的工作原理以及他们的关系和区别。

---

一、锁存器和D触发器

锁存器(Latch)是一种对脉冲电平敏感的存储单元电路，它们可以在特定输入脉冲电平作用下改变状态【1】。换句话说，如果一个模块的只有在特定电平的作用下，才会将输入信息更新到他的输出引脚，否则该模块的输出将保持不变，那么这个模块就可以被看成是一个锁存器。

举个例子：

如图所示，当CLK = 0时，Q=D;当CLK=1时，Q保持不变；那么这个模块就是一个锁存器；

二、锁存器构建D触发器

如图是一个D触发器的示意图，当CLK输入一个上升沿时，D端的输入被传输到Q。而CLK未输入上升沿时，Q保持不变。

如图所示，当CLK = 0时，Q1=D；当CLK=1时，Q=Q1；也就是说，当CLK上升沿来临时，D信号被传输到Q端，因此这两个锁存器组成了一个D触发器；

三、什么是寄存器？

寄存器，是集成电路中非常重要的一种存储单元，通常由触发器组成，寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和地址【2】。也就是说，拥有缓存数据功能的，都可以被称为寄存器，而寄存器常被用于CPU中，因此属于边沿信号敏感器件。

D触发器具有缓存数据的功能，当CLK输入上升沿时，D被传输到Q，之后Q将在CLK下一个上升沿到来前保持不变。因此D触发器可以作为寄存器使用，即（D触发器∈寄存器），锁存器状态的变化和特定电平有关（高电平和低电平），而寄存器的状态变化往往需要边沿信号（上升沿和下降沿），因此锁存器$\notin$寄存器，由于两个锁存器可以构建一个边沿信号敏感的触发器（如上节所示），因此锁存器可以搭建寄存器

四、总结

• 1. 锁存器为电平敏感器件，而D触发器和寄存器为边沿信号敏感器件；
• 2. 两个锁存器可以搭建一个D触发器；
• 3. D触发器属于寄存器；

五、参考资料

• 百度百科：寄存器
• 百度百科：锁存器
• ＣＳＤＮ：锁存器和寄存器的区别