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フリップフロップ とは?

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💡 合図の瞬間に、0か1を取り込んで覚える回路

0か1の1ビットの状態を記憶するデジタル回路。クロックの変化する瞬間に入力を取り込む回路として使われる。D型の立ち上がり動作では、その瞬間のD入力を出力Qに保持する。リセットなどの追加入力や動作条件は部品による。

📌 このページのポイント
D型フリップフロップ:エッジで記憶クロックの立ち上がりで、DをQに記憶通常の動作。追加のリセットはここでは省略CLKDQ1を記憶0を記憶1を記憶Dの変化と、取り込みの合図を分けて見よう
立ち上がり型D回路の模式図。初期Qは0、入力は取り込み前後に安定している例です。出力遅延は説明用で時間の縮尺や部品の実測値ではありません。
ひよこ ひよこ
何を、覚えられるの?
ペンギン先生 ペンギン先生
一つの回路で0か1の1ビットを記憶するよ。D型の例では、入力Dをクロックの決められた変化の瞬間に取り込み、出力Qに保持する。電源を切っても保存される記憶ではないんだ。
ひよこ ひよこ
Dが変わったら、すぐQも変わる?
ペンギン先生 ペンギン先生
通常の取り込み動作では、決められたクロックのエッジまで待つよ。TIのSN74HC74なら立ち上がりで取り込む。ただしこの部品には、クロックとは別に働くpresetやclearの入力もあるんだ。
ひよこ ひよこ
立ち上がりって、どの瞬間?
ペンギン先生 ペンギン先生
クロックが0から1へ変わる瞬間だよ。その直前と直後には、入力を安定させるセットアップ時間やホールド時間の条件がある。入力とクロックが同時に変わっても、必ず狙った値を取れるとは言えないね。
ひよこ ひよこ
ラッチとは、何が違うの?
ペンギン先生 ペンギン先生
エッジで取り込むフリップフロップに対し、Dラッチは有効な期間に入力が出力へ伝わるよ。TIのSN74HC373ではLEが1の間はDに追従し、0にすると保持する。取り込む瞬間と期間を区別しよう。
ひよこ ひよこ
複数ビットは、どう覚えるの?
ペンギン先生 ペンギン先生
1ビットの回路を並べて、複数ビットを保持する構成を作れるよ。ただし、レジスタやメモリの内部がすべて同じ回路だと決めつけないでね。実際の構成やタイミングは設計によるんだ。
ペンギン
まとめ:ざっくりこれだけ覚えればOK!
「フリップフロップ」って出てきたら「合図の瞬間に、1ビットを取り込んで覚える回路」と思えばだいたいOK!
📖 おまけ:英語の意味
「Flip-flop」 = 二つの状態を記憶する回路の名前
💬 このページは電子回路のフリップフロップを扱うよ。取り込みのタイミングを、D型の立ち上がり動作を例に説明するね。

参考資料

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