Flip-Flop  (745 Angebote unter 30.803.447 Artikeln)Zum Expertenwissen

Die Flip-Flop-Schaltung und ihre Funktion

Bei einem Flip-Flop handelt es sich um eine einfache elektronische Schaltung, die zwei unterschiedliche Schaltzustände annehmen und gewissermaßen auch speichern kann. Diese Schaltung wird häufig auch als bistabile Kippstufe oder bistabiles Kippglied bezeichnet. Der Impuls zum Ändern des Schaltzustandes wird von außen zugeführt und bewirkt eine Änderung des Schaltzustandes in den jeweils anderen. Die Flip-Flop-Schaltung kann daher auch als eine Art Speicher angesehen werden, der genau ein Bit (eine Eins oder eine Null) über eine längere Zeit speichert. Neben dem normalen Ausgang besitzt ein Flip-Flop häufig auch einen sogenannten invertierenden Ausgang, dessen Schaltzustand jeweils gegenteilig zum nicht invertierenden Ausgang ist. Eine Flip-Flop-Schaltung kann auch mit wenigen Bauteilen diskret aufgebaut werden. Häufig werden aber integrierte Schaltungen eingesetzt, die eine oder gleich mehrere Flip-Flop-Schaltungen enthalten.

Verschiedene Arten von Flip-Flop-Schaltungen

Die einfachste Flip-Flop-Schaltung ist das sogenannte RS-Flip-Flop. Hierbei handelt es sich sozusagen um die Grundschaltung, mit deren Hilfe auch komplexere Flip-Flop-Schaltungen realisiert werden können. Gesteuert wird diese Schaltung durch zwei verschiedene Eingangssignale; den Reset- und den Set-Eingang. Eine logische Eins am Set-Eingang bewirkt, dass der Ausgang der Schaltung ebenfalls auf die logische Eins gesetzt wird. Enthält die Schaltung zusätzlich einen invertierenden Ausgang, so liegt hier eine logische Null an. Für das Setzen des Zustandes wird lediglich ein elektrischer Impuls benötigt, um die Schaltung in diesen Zustand zu versetzen. Ein (positiver) Impuls am Reset-Eingang der Schaltung bewirkt ein Rücksetzen des Ausgangs in den Ausgangszustand.

Eine taktgesteuerte Flip-Flop-Schaltung besitzt einen zusätzlichen Eingang mit der Bezeichnung Clock, kurz C. Ein Setzen bzw. Rücksetzen einer solchen Flip-Flop-Schaltung ist nur dann möglich, wenn der Clock-Eingang zum Zeitpunkt des Eingangssignals einen positiven Eingangspegel besitzt.
Ein D-Flip-Flop besitzt die Eingänge D und C. Der Eingang D bewirkt eine Übernahme des Schaltzustandes am Ausgang der Schaltung. Allerdings ist dies nur dann der Fall, wenn währenddessen am Eingang C ein Taktsignal anliegt. Auf diese Weise kann die Flip-Flop-Schaltung gewissermaßen aktiviert bzw. deaktiviert werden. Solche D-Flip-Flops- können daher als 1-Bit-Speicher angesehen und als solche eingesetzt werden, denn durch das Abschalten des Takteingangs wird quasi eine Speicherung des Schaltzustandes erreicht. Meistens besitzt diese Schaltung zusätzlich einen invertierenden Ausgang.

Die Anwendungsgebiete sind vielseitig

Wegen der speziellen Eigenschaften der Flip-Flop-Schaltungen liegt natürlich eine Anwendung als Datenspeicher sehr nahe. Durch die Integration mehrerer Flip-Flop-Schaltungen in einer integrierten Schaltung können auf diese Weise Datenspeicher von mehreren Bits realisiert werden. Auch als Frequenzteiler oder in digitalen Zählschaltungen werden häufig Flip-Flops eingesetzt.

Integrierte Schaltungen enthalten meistens weitere Funktionen

Flip-Flop-Schaltungen werden heute so gut wie gar nicht mehr als einzelne Bauteile angeboten. Die meisten der integrierten Schaltungen enthalten mehrere Flip-Flops sowie andere digitale Schaltungen im gleichen Gehäuse. Die gewünschten Schaltungsarten im IC können den Datenblättern der integrierten Schaltungen entnommen werden. Weitere Auswahlkriterien für das entsprechende IC sind natürlich die gewünschte Betriebsspannung sowie die benötigte Gehäuseform.