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2011年2月 2日 (水)

FlipFlopのはなし

FlipFlopとは
フリップフロップで、ゲートICの種類。ON/OFFの状態を保持できるため、スタティックメモリーSRAMなどのセルに利用されている基本メモリ構造です。
ハード的には
Flipflop
右図のような NAND ゲートを2つ使い各々の出力を他の入力に接続した形で、ここではNANDゲートを使っているため、入力 X1,X2はプルアップされ通常は H レベルであるとします。
・Start
 まずどちらかのゲートが High 出力しているとして、Y1が High の状態をスタート状態とします。NANDゲートは論理表のように、どちらかの入力がLの場合は出力がHとなります。ここではY2が Low なのでそれが入力に繋がっている X1側が出力 Y1=Hとなっています。
・X2 Low
 次にX2をLowにして反転をはじめます。X2がLowなので下側のゲートは入力がLowなので出力がHighになろうとして
・Y2 High
 Y2がHighの状態に変化します。するとY2が繋がっている上側の NANDの入力が両方ともHighになるので
・Y1 Low
 Y1がLowに変化します。同様にY1がLowに変化しましたから入力に繋がっている下側のゲートも入力がLowになります。これによってX2をLowにしたことにより状態が変化して下側の NANDの入力が両方ともLowに変わりました。
・Stable
 このことでLowにした X2をHign戻しても、もう片側が Lowになりましたので出力はそのままで安定するようになっています。
 もう一度、こんどは X1 をLowにしても同様に変化して、安定な状態に反転します。
 以上2つのゲートが交互にON/OFFの状態を交替して、入力操作をやめてもその状態を保持する動作を利用して、メモリーとして活用できるのです。
ソフト的には
S/Rフリップフロップは Set と Reset 入力端子を持ち、出力状態を電源ON時などに初期化できます。 FlopFlopは別名「ラッチ」とも呼ばれ、状態記憶のデバイスとして多く使われ、アラーム信号の保持などマイコンを入れるほどでもない比較的少量の状態記憶に適しています。

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