Защёлка (D-latch)

В схемах с шинами и сдвиговыми регистрами часто встречается слово «защёлка»: регистр-защёлка, вход защёлкивания, данные защёлкиваются. Разбираем, что это за элемент, чем он отличается от D-триггера и почему у 74HC595 «защёлкой» называют то, что формально защёлкой не является.

Обновлено 28 октября 2026 г.Редакция GAW

Содержание

Виды защёлок
Пример: 74HC573
Защёлка в 74HC595

Защёлка (latch) — простейшая ячейка памяти на логических элементах: пока активен её вход разрешения, выход повторяет вход, а после снятия разрешения хранит последнее значение. Такую защёлку называют прозрачной. От D-триггера она отличается тем, что реагирует на уровень разрешающего сигнала, а не на его фронт.

Виды защёлок

Kuphaldt выводит их последовательно (Vol. IV, гл. 10):

Тип	Входы	Поведение
RS-защёлка	S, R	S = 1 устанавливает, R = 1 сбрасывает, S = R = 0 — хранит; S = R = 1 — недопустимое состояние
RS-защёлка с разрешением	S, R, E	то же, но только при E = 1; при E = 0 хранит
D-защёлка	D, E	при E = 1 выход Q повторяет D, при E = 0 хранит; недопустимого состояния нет

RS-защёлка из двух элементов ИЛИ-НЕ с перекрёстными связями при включении питания может оказаться в любом состоянии: исход определяет гонка сигналов между элементами. Поэтому схему после включения явно устанавливают в нужное состояние.

Пример: 74HC573

Микросхема SN74HC573A — восемь прозрачных D-защёлок с общим входом LE и выходами с третьим состоянием (TI SCLS147G, разд. 3 и 8.4):

OE	LE	D	Q
L	H	H	H
L	H	L	L
L	L	любой	хранит
H	любой	любой	высокий импеданс

Вход OE отключает только выходы: записывать и хранить данные можно и при отключённых выходах. При питании 4,5 В и 25 °C импульс LE должен длиться не меньше 16 нс, данные — установиться за 10 нс до спада LE и держаться 5 нс после (разд. 6.6).

Защёлка в 74HC595

У 74HC595 между сдвиговым регистром и выходами стоит регистр хранения, который в русскоязычных описаниях обычно называют защёлкой. Формально это не защёлка: TI указывает, что он собран на D-триггерах и записывается по фронту отдельного такта RCLK (SCLS041J, разд. 1 и 3). Смысл тот же — пока в сдвиговый регистр вдвигаются новые биты, выходы держат старое значение и меняются разом.

Частые вопросы

Чем защёлка отличается от D-триггера?

Моментом записи. Защёлка прозрачна весь интервал, пока активен вход разрешения: выход повторяет вход и записывает последнее значение в момент снятия разрешения. D-триггер реагирует только на фронт тактового сигнала, а всё остальное время хранит (Kuphaldt, Vol. IV, гл. 10). Поэтому помеха на входе защёлки во время разрешения проходит на выход, а у триггера — нет.

74HC595 — это защёлка?

По названию — «сдвиговый регистр с защёлкой», но по устройству выходной регистр у него собран на D-триггерах и записывается по фронту RCLK, а не прозрачен при высоком уровне (TI SCLS041J, разд. 1 и 3). В русскоязычной практике «защёлкой» называют и такой регистр хранения. Настоящая прозрачная защёлка — например, 74HC573: пока LE высокий, выходы повторяют входы.

Зачем нужны защёлки на шине?

Чтобы удержать значение, которое на шине присутствует недолго. Классический пример — разделение адреса и данных: процессор выставляет адрес, импульс разрешения записывает его в защёлку, и шина освобождается под данные. У 74HC573 при питании 4,5 В достаточно импульса LE длительностью 16 нс, если данные установились за 10 нс до его спада и держатся 5 нс после (SCLS147G, разд. 6.6).

Источники

Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. IV — Digital, ch. 10 «Multivibrators» (CC BY 4.0) — разд. «The S-R latch»: два элемента ИЛИ-НЕ с перекрёстной обратной связью, S = R = 1 — недопустимое состояние, при S = R = 0 выходы сохраняют прежнее состояние; при включении питания состояние непредсказуемо из-за гонки; разд. «The gated S-R latch»: при E = 0 выходы хранятся независимо от S и R; разд. «The D latch»: R заменён инверсией S, недопустимого состояния нет, при E = 1 выход Q повторяет D, при E = 0 хранит — ячейка памяти на 1 бит; разд. «Edge-triggered latches: Flip-Flops»: защёлка отвечает на входы всё время, пока E активен, триггер — только в момент фронта, вход разрешения у триггера называют тактовым
Texas Instruments. SNx4HC573A Octal Transparent D-Type Latches With 3-State Outputs (SCLS147G, revised April 2022) — разд. 3: пока вход LE высокий, выходы Q повторяют входы D, при низком LE данные хранятся; разд. 6.6: при VCC 4,5 В и 25 °C длительность импульса LE не меньше 16 нс, предустановка данных до спада LE 10 нс, удержание после него 5 нс; разд. 8.3: вход OE не влияет на работу защёлок — данные можно хранить и записывать при выходах в третьем состоянии; разд. 8.4, табл. 8-1: OE = L, LE = H — Q = D; LE = L — Q хранит; OE = H — высокий импеданс
Texas Instruments. SN54HC595, SN74HC595 8-Bit Shift Registers With 3-State Output Registers (SCLS041J, revised October 2021) — разд. 1 и 3 — сдвиговый регистр питает 8-разрядный регистр хранения на D-триггерах, такты регистров раздельные

Нашли ошибку?