フリップフロップ

順序回路

入力のみではなく，現在の状態にも影響される回路

記憶のモデル

フリップフロップ(flip flop)

フリップフロップの動作
入力		出力
X_a	X_b	Y_a	Y_b
0	0	現状維持
0	1	0	1
1	0	1	0
1	1	使われない

状態遷移図

(X_a, X_b)を入力とし， (Y_a, Y_b)を出力とする回路．
次の動作をする．

入力が(1, 0) のとき，出力も(1, 0)
入力が(0, 1) のとき，出力は(0, 1)
X_a=1, X_b=1 と同時に 2つの入力に1を入れることはない．
入力が(0, 0)　のときは，直前の状態を維持して出力は変わらない．

SRフリップフロップ

SR: Set & Reset

ラッチ回路

広い意味でのSRフリップフロップ回路
(Y_a, Y_b) = (1, 0)の状態

(Y_a, Y_b) = (0, 0)の状態
ラッチ回路：上の回路に入力端子(X_a, X_b)を付ける．
- X_a=X_b=0のときは，上の回路と同様に2つの状態を取り得る
- (X_a, X_b) = (1, 0) のときは， (Y_a, Y_b) = (1, 0)
- (X_a, X_b) = (0, 1) のときは， (Y_a, Y_b) = (0, 1)
NORゲートで置き換えた回路
- (X_a, X_b) = (1, 0), (Y_a, Y_b) = (1, 0) の状態から入力が (X_a, X_b = (0, 0) に変化しても，出力は不変（保持動作）
- (X_a, X_b) = (0, 1), (Y_a, Y_b) = (0, 1) の状態から入力が (X_a, X_b = (0, 0) に変化しても，出力は不変（保持動作）
SRラッチ回路 [SRフリップフロップ回路]：

エッジトリガ動作

クロックパルスに同期して動作するフリップフロップ

クロックパルス
一定の周期で1(H, High)と0(L, Low)を繰り返すパルス信号

クロックパルス


クロックパルス

エッジトリガ動作

通常使用されるSRフリップフロップはクロック信号に同期して動作をし，エッジトリガ方式のSRフリップフロップと呼ばれる．

クロップパルスの立上りに同期して状態が変化するタイプをポジティブエッジ型と呼ぶ．
クロックパルスの立下りに同期して状態が変化するものをネガティフエッジ型と呼ぶ．


ポジティブ型		ネガティブ型
SRフリップフロップの記号

ポジティブエッジ型SRフリップフロップの特性表
入力			出力
CK	S	R	Q'	P'
	0	0	Q	P	(hold)
	0	1	0	1	(reset)
	1	0	1	0	(set)
	1	1	使われない
それ以外	＊	＊	Q	P	(hold)
＊ : 0でも1でもよい．

ポジティブエッジ型SRフリップフロップの動作

入力(S, R)=(0, 0)の場合：
- クロックパルス(CK)の立ち上りで変化はなく，直前の出力が保持される(状態を保持, hold)
入力(S, R)=(1, 0)の場合：
- クロックパルスの立ち上り後に(1,0)が出力される(セット動作,set)
入力(S, R=(0, 1)の場合：
- クロックパルスの立ち上り後に(0,1)が出力される(リセット動作, reset)

SRフリップフロップのタイミングチャート（タイムチャート）

クロック動作をするポジティブエッジ型フリップフロップの例


ポジティブエッジ型のフリップフロップ

その他のフリップフロップ

JKフリップフロップ

CK	J	K	Q'
	0	0	Q	(hold)
	0	1	0	(reset)
	1	0	1	(set)
	1	1	Q	(toggle)
それ以外	＊	＊	Q	(hold)
＊ : 0でも1でもよい．

記号

特性表

ネガティブエッジ型JKフリップフロップ

(J,K)=(0,0)：保持動作(hold)
(J,K)=(1,0)：セット動作(set)
(J,K)=(0,1)：リセット動作(reset)
(J,K)=(1,1)：反転動作(トグル, toggle)

Dフリップフロップ

CK	D	Q'
	0	0
	1	1
それ以外	＊	Q (hold)
＊ : 0でも1でもよい．

記号

特性表

D端子に入力された値を次のフロックパルスの入力まで保持する


JKフリップフロップを用いて構成したDフリップフロップ

まとめ

フリップフロップ
状態遷移図

SRフリップフロップ

エッジトリガ動作


ポジティブ型		ネガティブ型
SRフリップフロップの記号

ポジティブエッジ型SRフリップフロップの特性表
入力			出力
CK	S	R	Q'	P'
	0	0	Q	P	(hold)
	0	1	0	1	(reset)
	1	0	1	0	(set)
	1	1	使われない
それ以外	＊	＊	Q	P	(hold)
＊ : 0でも1でもよい．

JKフリップフロップ
- 保持動作，セット動作，リセット動作，トグル(反転)動作
CK J K Q'

0 0 Q (hold)

0 1 0 (reset)

1 0 1 (set)

1 1 Q (toggle)

それ以外＊＊ Q (hold)

＊ : 0でも1でもよい．
Dフリップフロップ
- D入力信号の保持

CK	D	Q'
	0	0
	1	1
それ以外	＊	Q (hold)
＊ : 0でも1でもよい．

練習問題

[1] Dフリップフロップ

[2] JKフリップフロップ

実習

シミュレータを使用した演習問題

下図の基本論理ゲートで構成した回路(1)とシミュレータ内に登録されているJKフリップフロップ(2)がどちらもクロック信号(CK)に同期して教科書p.66, 図10.7 に示してある動作をし， JKフリップフロップとして機能することを確認せよ．

上の回路をシミュレータ上で動作させるには，下のタイムチャートに示すのようにシミュレーション開始時に reset端子へ短いパルス信号を入力する必要がある．

フリップフロップ

順序回路

記憶のモデル