Flipflop
Dieser Artikel beschäftigt sich mit dem elektronischen Bauelement der bistabilen Kippstufe. Für die gleichnamigen sandalenartigen Schuhe siehe Zehengreifer.
Ein Flipflop (engl. flip-flop), auch bistabile Kippstufe oder bistabiles Kippglied genannt, ist ein elektronisches Bauelement, das einen elementaren Zustandsspeicher realisiert. Ein Flipflop ist durch zwei mögliche stabile Zustände gekennzeichnet. Die Realisierung kann im Hinblick auf die verwendeten Schaltgatter, auf die Verwendung eines Takteinganges und ähnliche Eigenschaften variieren. Es stellt eine besonders wichtige und elementare Form eines Schaltwerkes dar.
Ein Flipflop hat zwei Zustände: gesetzt (set) und zurückgesetzt (reset). Um das Flipflop zu setzen, muss am "set" Eingang ein Signal angelegt werden (z.B. bei der Transistor-Transistor-Logik (TTL) eine Spannung von 5 Volt), danach bleibt das Flipflop im gesetzten Zustand, bis ein weiteres Signal auf den "reset" Eingang gelegt wird. Durch diese Zustände kann beispielsweise eine binäre Ziffer dargestellt werden (0 oder 1). Durch das Zusammenschalten mehrerer Flipflops entstehen komplexe Systeme wie Zähler (Asynchron / Synchron), Datenspeicher (Arbeitsspeicher) und Mikroprozessoren. Flipflops sind Grundbausteine für die gesamte Digitaltechnik und Mikroelektronik von heute, einschließlich der Computer.
Siehe auch: Kippstufe, Multivibrator
Klassifizierung der Flipflop-Typen
Zustands- und flankengesteuerte Flipflops
thumb|225px|Impulsverläufe eines zustandsgesteuerten und eines vorderflankengesteuerten SR-Flipflops im Vergleich Flipflops lassen sich in zustandsgesteuerte (auch "pegelgesteuert") und flankengesteuerte Flipflops einteilen. Zustandsgesteuerte Flipflops reagieren ständig (bzw. während der gesamten aktiven Taktflanke bei taktzustandsgesteuerten Flipflops) auf die Spannungen, die angelegt werden. Sie arbeiten asynchron. Zustandsgesteuerte Flipflops werden auch Latches genannt.
Flankengesteuerte Flipflops können den Zustand nur bei der Taktflanke ändern. Dazwischen bleibt der Zustand gespeichert. Man unterscheidet vorderflankengesteuerte (Wechsel bei steigender Taktflanke) und rückflankengesteuerte (Wechsel bei fallender Taktflanke) Flipflops. Es gibt eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungen.
RS- und D-Flipflop
RS-Flipflops (auch SR-Flipflop oder NOR-Basis-Flipflop genannt) sind die einfachste Art von Flipflops. Mit einem Signal am Setz-Eingang (S) wird der Ausgang auf 1 gesetzt und mit dem Rücksetzeingang (R) zurückgesetzt. Diese Flipflops gibt es ebenfalls flankengesteuert. Eine Besonderheit, die auch beim Aufbau von Schaltungen beachtet werden muss, ist das Verbot der Eingangsbelegung R = S = 1. Dieses würde zunächst zu der Belegung 0 für beide Ausgänge führen. Ein Problem entsteht jedoch, wenn in diesem Zustand die Eingänge auf R = S = 0 gesetzt würden. Die Veränderung der Ausgangsbelegung wäre in diesem Fall nicht reproduzierbar. Daher muss die Belegung R = S = 1 vermieden werden.
| Name | Schaltsymbol | Impulsdiagramm | Ersatzschaltbild | Wahrheitstabelle | ||||||||||||||||||
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| RS-Flipflop |  |
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Ein RS-Flipflop mit nur einem Eingang, der gleichzeitig Setz-Eingang und negierter Rücksetz-Eingang ist, wird D-Flipflop (D für Delay) genannt. Bei jedem Takt (C für Clock) nimmt das Flipflop den Zustand an, der am Eingang anliegt.
JK-Flipflop
Eine weitere Klasse von Flipflops sind die JK-Flipflops. Sie wurden wahrscheinlich nach Jack Kilby benannt, werden aber oft Jump-/Kill-Flipflops genannt, da bei der Eingangsbeschaltung J = 1 eine 1 und bei K = 1 eine 0 gespeichert wird. Sie sind fast immer als flankengesteuertes Bauelement ausgeführt. Der Eingang C kann für steigende Flanken (Wechsel von 0 auf 1) oder für fallende Flanken (Wechsel von 1 auf 0) ausgelegt werden. Hier ist jetzt der Zustand J = K = 1 erlaubt. Sollte diese Situation eintreten, wechselt der Ausgangspegel mit jeder Flanke des Taktsignals, was dem Verhalten eines Toggle-Flipflops entspricht. Für J = K = 0 bleibt der Zustand erhalten.
| Name | Schaltsymbol | Impulsdiagramm | Wahrheitstabelle | ||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| JK-Flipflop |  |
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Viele der erhältlichen Flipflops vereinen verschiedene Bauformen in sich und sind so vielseitiger einsetzbar.
T-Flipflop
Wenn die beiden Eingänge des JK-FF verbunden werden, ergibt sich ein T-Flipflop (T für toggle). Wegen der oben schon erwähnten Eigenschaft des ständig wechselnden Ausgangspegels dienen diese Flipflops vor allem als Frequenzteiler.
| Name | Schaltsymbol | Impulsdiagramm | Ersatzschaltbild | Wahrheitstabelle | ||||||||
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| T-Flipflop |  |
Impulsdiagramm n.n.V. |  |
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Schaltzeichen verschiedener Flipflop-Typen
