CMOS反相器的功能是可以使输出获得跟输入相反的逻辑值，那如果把两个反相器的输入跟输出连接在一起会出现什么情况呢？我们来看下图，假设某个时刻反向器A的输入是1，那么其输出会是0；因为A的输出连接到B的输入端，即反相器B的输入为0，那么其输出会变为1；又因为B的输出连接到A的输入端，即B输出的1反馈回A的输入，对刚才假设的“A的输入为1”进行了确认和加强。此时A的输入确实为1，按A和B的输入输出连接关系，又走了一遍刚才的路程，如此循环，结果是反相器A的输出稳定为0，反相器B的输出稳定为1。这个结构的电路有两个稳定的状态，一般称之为双稳态电路。可见类似的双稳态电路可以稳定地保持其节点中的值（数据），具有记忆功能，这就是锁存器工作的原理。
从上面介绍可看出，首尾相接的两个反相器构成了互相反馈耦合的形态，这就是锁存器的基本电路结构。但是这里是基于一个假设，假设反相器A的输入为1，那么它的输出为0，两个反相器连在一起通过互相反馈加强，则能保持0和1两个值。如果没有这个假设，它能保存的值将是不确定的。这类似于“鸡生蛋还是蛋生鸡”的谜局，要将此电路当锁存器使用，就必须打破这个“是输入先有0，还是输出先反馈回1”的僵局。于是给它加了两个输入端，由于反相器只有1个输入，因此改用或非门来代替。电路结构如下图，根据或非门“只要有一个输入为1，其输出就为0”的特性，当R为1时，虽然有反馈存在，也可以强制输出Q=0；当S为1时，则强制输出Q=1。这就是R-S锁存器，R意为Reset，清零的意思；S意为Set，置1的意思。
R-S锁存器的结构是最基本的锁存结构，实际应用中一般会进行各种改造和扩展，至少会加一个输入端作为控制信号，该信号有效时，锁存器能持续地输入、输出数据。其控制信号一般为高电平，因此锁存器是一种对脉冲电平敏感的存储单元电路，可以在特定输入脉冲电平作用下改变状态。锁存器的最主要作用是缓存，除了特殊用途如异步电路或很简单的逻辑，其他场合已经很少直接应用锁存器，因为其结构简单而且对电平敏感，不适合在主流的对时钟敏感的集成电路中应用。一般都是使用以锁存器为基础的触发器或寄存器。
1双稳态：你见过自行车吧，后轮轴上有一个撑子，停车时，把撑子撑在地上，自行车就不会倒了。这个撑子有两个稳定的状态，撑在地上是一个稳定状态，行走时，用脚把它拨到上边，他就会稳定在上边（另一个稳定状态）不掉下来。只有给它一个外力的时候，他才会改变状态。我们对这种有两个稳定状态的称为双稳态。
2单稳态：有些大型商场有一种带有弹簧的门，平时它是关着的，当你走过来，用手推它时，他就被你推开了，你走过去后，他又自动弹回去，关上了。这个门，就只有一个稳定状态，就是关门，但你施加外力时，它可以改变状态，但是当外力撤销时，改变的状态不能够保持住，所以这个状态是不稳定的，他又自动回到了那个稳定的状态。
对于这种只有一个稳定状态的，我们称它为单稳态。
3双稳态电路：电路可以保持在两个稳态上，当施加触发脉冲时，电路翻转，变为另一个稳态。触发脉冲撤销后，能够保持在这个稳定状态上，直到下一个触发脉冲的到来，才再次改变状态。
4单稳态电路：电路只能保持在一个稳定状态上，当施加触发脉冲时，电路翻转，变为另一个状态，但这个状态无法稳定。不管触发脉冲撤销与否，电路都要自动回到原来的稳定状态。下一个触发脉冲的到来，再次重复一下这个翻转又返回的动作。
5典型应用：单稳态电路典型应用实例就是楼道里的电灯，夜晚来临，楼道里漆黑一片，当你拍一下手，声音的触发信号，就会使灯泡点亮，但是这种状态保持不住，两分钟后，电灯自动恢复到熄灭状态（稳态）。这个灯就只有一个稳定状态，就是熄灭。所以是个单稳态电路。
