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Latches als Logikbausteine in der Digitalelektronik

Ein Latch kann im weitesten Sinne als eine Art elektronischer Einbitspeicher bezeichnet werden. Es handelt sich hierbei um eine integrierte Schaltung aus der Familie der Logikbausteine. Die Schaltung besitzt einen Dateneingang sowie einen zweiten Eingang, der als Enable- oder auch Gate-Eingang bezeichnet wird. Mit diesem Eingang kann die Betriebsart der Schaltung gesteuert werden. Während einer Betriebsart reagiert die Schaltung unmittelbar auf Änderungen des logischen Schaltzustandes am Dateneingang. Änderungen des Pegels an diesem wirken sich auch auf den Ausgang aus. Diese Betriebsart wird häufig auch als transparent bezeichnet. In der zweiten Betriebsart, welche auch als Haltephase bezeichnet wird, behält die Schaltung den letzten Schaltzustand vor dem Umschalten in die Haltephase bei; der Schaltzustand wird sozusagen eingefroren. Je nach Ausführung der integrierten Schaltung kann zusätzlich ein Reset-Eingang vorhanden sein, der sich bei ICs mit mehreren Latches dann auf alle Logikelemente auswirkt.

TTL- und CMOS-Bausteine mit mehreren Latches

Die entsprechenden Logikbausteine mit unterschiedlichen Anzahlen von Latches gibt es in der TTL-Technik und als CMOS-Bausteine. Enthalten sind in der Regel mehrere Latches pro Logik-IC (häufig vier oder acht). Die Eingänge der Latches können direkt als parallele Dateneingänge vorhanden sein und auch als serielle Eingänge. Die Enable- bzw. Gate-Anschlüsse wirken sich in der Regel, genau wie bei einem eventuell vorhandenen Reset-Eingang, auf alle im IC enthaltenen Logikschaltungen aus. Häufig werden die Schaltungen auch als Zwischenspeicher oder Speicherregister bezeichnet.

Weitere Hinweise zu den Logikbausteinen

• Manche der erhältlichen ICs besitzen Tri-State- oder auch 3-State-Ausgänge. Neben den logischen Schaltzuständen "eins" und "null" können die Ausgänge dieser Schaltungen auch hochohmig sein. Normalerweise besitzen die Ausgänge logischer Schaltungen immer fest definierte Spannungspegel. Dabei handelt es sich entweder eine anliegende Spannung bei einer logischen Eins oder ein Massepotenzial bei einer logischen Null. Ein Tri-State-Ausgang kann neben diesen Schaltzuständen auch hochohmig sein, also einen undefinierten Zustand annehmen (weder spannungsführend sein noch Massepotenzial besitzen).
• D-Latches besitzen einen Dateneingang (D) sowie einen Enable- oder Gate-Eingang und arbeiten als transparente Latches, deren Funktionsweise bereits erklärt wurde.
• R-Latches (auch R/S-Latches) besitzen dagegen einen Set- sowie einen Reset-Eingang. Diese Schaltungen arbeiten ähnlich wie Flip-Flops. Der Set-Eingang bewirkt eine Änderung des Schaltpegels am Ausgang. Wird der Reset-Eingang aktiviert, kehrt die Schaltung in ihren Ausgangszustand zurück.
• Die Anzahl der enthaltenen Latches kann auf unterschiedliche Art angegeben sein. Häufig erfolgt diese Angabe in Bits, wobei jedes Bit einem Latch entspricht. Andere Angabemöglichkeiten sind beispielsweise Quad (vier Latches) oder auch Oktal (entspricht 8-Bit).

Bauformen von Latches

Häufig werden bei diesen Bausteinen übliche Gehäuseformen von Logik-ICs verwendet. Bei Bauteilen für die Durchsteckmontage sind dies meistens DIL-ICs mit 16, 18 oder auch 20 Anschlüssen. Entsprechende Pendants für die SMD-Technik sind SO(IC)-Gehäuse mit häufig gleichen Anzahlen von Anschlusspins, die in vielen Fällen elektrisch kompatibel mit DIL-ICs sind. Nur in selteneren Fällen werden andere SMD-Gehäuseformen bei diesen Bausteinen eingesetzt, die wesentlich dann mehr Latches enthalten. Dazu gehören die Gehäuseformen PLCC und (T)SSOP.