Flip-Flop

Dieser Artikel beschäftigt sich mit dem elektronischen Bauelement der bistabilen Kippstufe. Für die gleichnamigen sandalenartigen Schuhe siehe Zehengreifer.

Flip-Flops, auch bistabile Kippstufen genannt, sind elektronische Bauelemente, die elementare Zustandsspeicher realisieren.

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 Spannung von 5 Volt), danach bleibt das Flip-Flop im gesetzten 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 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.

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 den 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 (J = jump, K = kill). Sie sind fast immer als flankengesteuertes Bauelement ausgeführt. Hier ist jetzt der Zustand bei J = K = 1 erlaubt. Sollte diese Situation eintreten, wechselt der Ausgangspegel mit jeder Flanke des Taktsignals.

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

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