Flip-Flop / Digitale Signalspeicher
Ein Flip-Flop ist eine grundlegende Schaltung in der digitalen Elektronik bzw. Digitaltechnik, das dazu verwendet wird, Zustände zu halten und Informationen zu speichern. Das Flip-Flop, um das es hier geht, darf also nicht mit den modischen Badeschlappen verwechselt werden.
Jede elektronische Schaltung, die zwei stabile elektrische Zustände hat und durch entsprechende Eingangssignale von einem Zustand in einen anderen geschaltet werden kann, nennt man Flip-Flop oder auch bistabile Kippstufe.
Schaltzeichen und Funktion eines Flip-Flops
Flip-Flops in der Digitaltechnik verfügen über einige Besonderheiten, weshalb es unterschiedliche Typen mit unterschiedlichen Eingängen und unterschiedlichen Zustands- und Taktsteuerungen gibt.
Die verschiedenen Flip-Flop-Arten werden unterschiedlich angesteuert, sie haben unterschiedlich wirkende Eingänge und ändern ihren Zustand nur bei bestimmten festgelegten Bedingungen.
Ein einfaches Flip-Flop hat zwei Eingänge (E1 und E2) und zwei Ausgänge (Q1 und Q2). Taktabhängige Flip-Flops haben noch einen entsprechenden Takteingang (C). Flip-Flops ohne Takteingang sind vollständig taktunabhängig. Ihre Eingänge führen jederzeit zu einer Zustandsänderung an den Ausgängen.
Taktsteuerung von Flip-Flops
Einzustandsgesteuertes Flip-Flop
Ein einzustandsgesteuertes Flip-Flop, dessen Setz- und Rücksetzeingang (1S und 1R) nur wirksam werden, wenn am Takteingang (C1) ein Signal anliegt.
Einflankengesteuertes Flip-Flop
Ein einflankengesteuertes Flip-Flop, dessen Setz- und Rücksetzeingang (1S und 1R) nur während der Änderung des Taktzustandes wirksam werden.
Die Störanfälligkeit durch Störsignale wird durch die kurze Zeit der Taktflanke reduziert.
Die Taktflankensteuerung wird im Schaltzeichen durch das Dreieck gekennzeichnet.
Zweizustandsgesteuertes Flip-Flop
Ein zweizustandsgesteuertes Flip-Flop, das die Eingangszustände während des einen Taktzustandes aufnimmt und erst beim nachfolgenden Taktzustand ausgibt.
Flip-Flop-Ausgänge, an denen die Eingangszustände verzögert erscheinen, werden retardierte Ausgänge genannt. Solche Flip-Flops arbeiten nach dem Master-Slave-Prinzip. Erkennbar am rechten Winkel am Ausgang.
Zweiflankengesteuertes Flip-Flop
Ein zweiflankengesteuertes Flip-Flop, das die Eingangszustände während einer Taktflanke aufnimmt und erst bei der folgenden Flanke ausgibt.
Beim Taktflankengesteuerten Flip-Flop wird wiederum die Störanfälligkeit heruntergesetzt.
Die Taktflankensteuerung wird im Schaltzeichen durch das Dreieck gekennzeichnet.
Flip-Flop-Ausgänge, an denen die Eingangszustände verzögert erscheinen, werden retardierte Ausgänge genannt. Solche Flip-Flops arbeiten nach dem Master-Slave-Prinzip. Erkennbar am rechten Winkel am Ausgang.
Kennzeichnung der Eingänge
Die Eingänge von Flip-Flops werden in irgendeiner Weise beeinflusst. Besser gesagt sie werden gesteuert. Diese Steuerung ist abhängig von der Verknüpfungsschaltung, die dem Eingang folgt. Die Abhängigkeit wird durch die Kennzeichnung des Eingangs ausgedrückt. Dem Buchstaben folgt eine 1, wenn der Eingang dominierend ist.
- G: UND-Abhängigkeit
- V: ODER-Abhängigkeit
- C: Steuer-Abhängigkeit (Takt)
- S: Setz-Abhängigkeit
- R: Rücksetz-Abhängigkeit
Flip-Flops mit Transistoren
In der Digitaltechnik werden Flip-Flops in der Regel als integrierten Baustein verwendet. Es ist aber auch möglich, Flip-Flops aus Transistoren zu bauen.
- Bistabile Kippstufe mit Transistoren (Flip-Flop)
Übersicht: Flip-Flops
Die Zahl der möglichen Flip-Flop-Schaltungen ist sehr groß. Alle diese Schaltungen aufzuführen würde eine Unmenge an Seiten füllen. Daher dienen die folgenden Ausführungen zu den einzelnen Flip-Flops nur als Kurzvorstellung. Es werden nur die wichtigsten Flip-Flops berücksichtigt.
- RS-Flip-Flop
- D-Flip-Flop
- JK-Flip-Flop
- T-Flip-Flop
- Master-Slave-Flip-Flop
- Schaltzeichen in der Digitaltechnik (DIN 40 700)
Weitere verwandte Themen:
- Logische Grundschaltungen
- Schieberegister
- Zähler
- Frequenzteiler
- Halbleiterspeicher
- Kippstufen
- Prellfreier Schalter / Taster entprellen
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