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Definition
Das Flipflop (FF) wird auch bistabiler Multivibrator oder bistabile Kippstufe genannt. Dies ist eine elektronische Schaltung, die zwischen zwei möglichen Zuständen umschaltet, wenn ein Impuls am Eingang eintrifft. Ist z.B. der Ausgang eines FF High, kippt ein am Eingang empfangener Impuls den Ausgang auf Low. Ein zweiter Eingangsimpuls »flopt« den Ausgang wieder auf High, usw..
Wahrheitstafel RS-FF
(Q(t)-aktueller Zustand, Q(t+1)-Folgezustand)R S Q(t+1) ¬Q(t+1) Verhalten 0 0 Q(t) ¬Q(t) Speichern 1 0 0 1 Rücksetzen 0 1 1 0 Setzen 1 1 ? ? verbotener Zustand
Die Eingänge werden mit Set (S) und Reset (R) bezeichnet. Legt man beide Eingänge auf High wird an selbstgebauten (z.B. aus Transistoren oder aus NAND/NOR Gattern) FF ein undefinierter Ausgang erzeugt. Dieser wird deshalb auch als verbotener Zustand bezeichnet. Anders ist das bei fertigen FF aus TTL/CMOS Bausteinen oder beim Programmieren in grafischen Umgebungen (FUP/KOP). Hier werden meist dominante Reset-FF (hier ist der Set Eingang Rezesiv) verwendet, d.h. liegt Set und Reset auf High ist der Ausgang Low. Bei einem FF mit dominanten Set Eingang ist der Ausgang dementsprechend High. In großen Industriesteuerungen wie Simatic S7 sind Flipflops in der Programmierung nicht wegzudenken.
Aufbau von Flipflops
mit Hilfe von Gattern (Gates)
- 2 NOR-Gates
- 2 Nand-Gates
- Aufbau als TTL/CMOS Gatter
mit Hilfe von Transistoren
Anwendungen
- Speichereinheit für ein Signal/Bit
- Register und Schieberegister (Mehrere FF's parallel/seriell zusammengeschalten)
Weitere Arten
JK-Flipflop
Funktioniert wie ein normales RS-FF. Der verbotene Zustand (J, K = High) bewirkt ein Invertieren des Ausgangs (Q).
D-Flipflop
Ein Flankengesteuertes Flipflop mit den Eingängen Data (D) und Clock (C). Das FF kann den Data-Eingang nur zum Ausgang "durchfloppen", wenn der Clock-Eingang eine positive Flanke aufweist.
T-Flipflop
Toggle-Flipflop. Wie ein D-FF, hat aber nur einen Takt-Eingang (C) und "floppt" bei jedem Takt um.
Quellen