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Flipflops
Ein Flipflop (dt.: bistabiler Multivibrator oder bistabile Kippstufe) ist eine Schaltung, die zwei verschiedene Zustände annehmen und damit 1 Bit Information speichern kann. Wir haben eine eifnache Flipflop-Schaltung auf Grundlage von Transistoren schon in einem früheren Kapitel kennengelernt. In diesem Kapitel lernen wir eine Schaltung auf Grundlage von Logikgattern kennen und erweitern sie zum taktgesteuerten JK-Flipflop. In den nachfolgenden Kapiteln bauen wir aus Flipflops dann Zähler und Schieberegister.
RS-Flipflop
Ein RS-Flipflop (“Rücksetz-Setz-Flipflop”, engl.: SR-Flipflop (“Set-Reset-Flipflop”)) besitzt zwei Eingänge S (“Set”) und R (“Reset”). Liegt S auf high und R auf low, so wechselt der Ausgang Q zu high und verbleibt so lange in diesem Zustand, bis S auf low und R auf high gesetzt werden. In diesem Zustand verbleibt das Flipflop dann wieder beliebig lange, bis S wieder auf high und R auf low gesetzt werden.
Der Ausgang $\overline{\mathrm{Q}}$ (sprich “Q quer” oder “nicht Q”) zeigt immer das Gegenteil von Q an.
Aufbau aus NOR-Gattern
Baue die Schaltung auf, probiere sie aus und schau' Dir zum Verständnis der Funktionsweise unbedingt das folgende Video von Ben Eater an:
D-Flipflop
Bevor Du die zwei nächsten Schaltungen baust, schau' Dir das entsprechende Video von Ben Eater an:
Da R und S zum Umschalten des Flipflops immer gegengleich stehen müssen (high und low oder low und high), könnte man doch gleich den Wert von S abgreifen, negieren und an R anlegen…
Heraus kommt das D-Flipflop:
Zum Negieren “missbrauchen” wir ein zusätzliches NOR-Gatter. Da das IC 74HCT02 vier davon besitzt, können wir die Schaltung so mit nur einem IC aufbauen!
Jetzt kann man sich aber fragen, welchen Sinn das ganze hat: Der Zustand des Ausgangs entspricht einfach immer dem Zustand des Tasters! Wo wird denn da noch was gespeichert?
D-Flipflop mit Enable-Eingang
Wir bauen an das D-Flipflop einen Enable-Eingang, so dass der Zustand des Eingangs D nur dann ausgewertet wird, wenn Enable auf high liegt:
