Flipflop

1. Flip-Flops sind einfache Badesandalen, die aus einer dicken Gummisohle und zwei dünnen Halteriemchen bestehen. Die Bezeichnung Flip-Flop leitet sich von dem Geräusch ab, das die Sandalen verursachen, wenn die Gummisohle erst auf den Boden und danach gegen die Ferse klatscht.

FlipFlop.png
Bild 1: Aufbau eines
RS - Flip-Flops aus
4 NAND-Gattern

2. Flip-Flops, auch bistabile Kippstufen genannt, sind elektronische Bauelemente. Sie haben zwei Zustände: gesetzt (set) und zurückgesetzt (reset). Um das Flip-Flop zu setzen, muss am Eingang ein Signal angelegt werden (z.B. eine Spanunng von 5 Volt), danach bleibt das Flip-Flop im gesetztem Zustand, bis ein weiteres Signal auf den Eingang gelegt wird. Durch diese Zustände kann beispielsweise eine binäre Ziffer dargestellt werden (0 oder 1). Durch das Zusammenschalten mehrerer Flip-Flops entstehen komplexe Systeme wie Zähler, Schaltwerke, Multiplexer und auch Speicher und Mikroprozessoren. Flip-Flops sind die Grundbausteine für die gesamte Digitaltechnik und Mikroelektronik von heute, einschließlich der Computer.

Weiterhin lassen sie sich in zustandsgesteuerte und flankengesteuerte Flip-Flops einteilen. Zustandsgesteuerte Flip-Flops reagieren z.B. auf die Spannung die angelegt wird. Sie arbeiten asynchron. Flankengesteuerte Flip-Flops reagieren nur auf die Änderung (Flanke) eines Eingangssignales. Durch diese Synchronität folgt ihre Bedeutung für getaktete Elektronik bis hin zu modernen Computern. Es gibt eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungen, Bild 2 zeigt die Schaltbilder einiger gebräuchlicher Typen.

Bild 2: Übersicht verschiedener Flip-Flop Arten

RS - Flip-Flops sind die einfachste Art von Flip-Flops. Mit einem Signal am Setz-Eingang (S) wird der Ausgang auf 1 gesetzt und mit dem Rücksetzeingang (R) zurückgesetzt. Diese Flip-Flops gibt es ebenfalls flankengesteuert. Eine Besonderheit die auch beim Aufbau von Schaltungen beachtet werden muss, ist die fehlende Definition des Ausgangssignals bei R = S = 1. Da der Zustand nicht definiert ist, muss er vermieden werden. Bild 1 zeigt denn grundsätzlichen Aufbau hier mit Hilfe von NAND-Gliedern.

Ausserdem gibt es sie auch als Baustein mit nur einem Eingang der gleichzeitig Setz-Eingang und negierter Rücksetz-Eingang ist. Sie nennen sich D - Flip-Flops.

Eine weitere Klasse von Flip-Flops sind die JK - Flip-Flops. Sie sind fast immer als flankengesteuertes Bauelement ausgeführt. Hier ist jetzt der Zustand bei J = K = 1 erlaubt. Sollte diese Situation eintreten, wechselt der Ausgang pegel mit jeder Flanke des Taktsignals.

Wenn jetzt wiederum die beide Eingänge verbunden werden ergibt sich ein T - Flip-Flop. Wegen der oben schon erwähnten Eigenschaft des ständig wechselnden Ausgangspegels dienen dieses Flip-Flops vor allem als Frequenzteiler.

Viele der erhältlichen Flip-Flops, vereinen verschiedene Bauformen in sich und sind so vielseitiger einsetzbar.