電子機器におけるデジタルという用語は、2つの状態の形式でのデータの生成、処理、または保存を表します。2つの状態は、HIGHまたはLOW、正または非正、セットまたはリセットとして表すことができ、最終的にはバイナリになります。高値は1、低値は0であるため、デジタルテクノロジーは一連の0と1として表されます。例は011010で、各用語は個々の状態を表します。したがって、ハードウェアでのこのラッチングプロセスは、ラッチまたはフリップフロップ、マルチプレクサ、デマルチプレクサ、エンコーダ、デコーダなど、まとめてシーケンシャルロジック回路と呼ばれる特定のコンポーネントを使用して実行されます。
そこで、ラッチとも呼ばれるフリップフロップについて説明します。ラッチは、2つの安定状態としての双安定マルチバイブレータとして理解することもできます。一般に、これらのラッチ回路はアクティブハイまたはアクティブローのいずれかであり、それぞれHIGHまたはLOW信号によってトリガーできます。
フリップフロップの一般的なタイプは、
- RSフリップフロップ（リセットセット）
- Dフリップフロップ（データ）
- JKフリップフロップ（ジャック・キルビー）
- Tフリップフロップ（トグル）
上記のタイプのうち、JKおよびDフリップフロップのみが集積IC形式で入手可能であり、ほとんどのアプリケーションで広く使用されています。
この記事では、SRフリップフロップについて説明し、後の記事で他のフリップフロップについて説明します。
SRフリップフロップ：
SRフリップフロップは、MP3プレーヤー、ホームシアター、ポータブルオーディオドックなどの一般的なアプリケーションで使用されていました。しかし、汎用性があるため、現在では代わりにJKおよびDフリップフロップが使用されています。 SRラッチは、NANDゲートまたはNORゲートで構築できます。それらのいずれかは、互いに補完された入力と出力を持ちます。ここでは、SRフリップフロップのデモにNANDゲートを使用しています。
クロック信号がLOWのときはいつでも、入力SとRが出力に影響を与えることはありません。入力をアクティブにするには、クロックをハイにする必要があります。したがって、SRフリップフロップは、クロック信号が制御信号である制御された双安定ラッチです。この場合も、これはポジティブエッジでトリガーされるSRフリップフロップとネガティブエッジでトリガーされるSRフリップフロップに分けられます。したがって、出力には、以下で説明する入力に基づく2つの安定状態があります。
SRフリップフロップの真理値表：
|
CLK状態 |
入力 |
出力 |
||
|
時計 |
S ' |
R ' |
Q |
Q ' |
|
LOW |
バツ |
バツ |
0 |
1 |
|
高い |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
高い |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
高い |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
高い |
1 |
1 |
1 |
0 |
SRフリップフロップのメモリサイズは1ビットです。S（セット）とR（リセット）は、SRフリップフロップの入力状態です。QおよびQ 'は、フリップフロップの出力状態を表します。表によると、入力に基づいて、出力はその状態を変更します。しかし、考慮すべき重要なことは、これらすべてがクロック信号の存在下でのみ発生する可能性があるということです。
我々はされているNANDゲートを使用してSRフリップ・フロップ構築、以下の通りであります
使用するICはSN74HC00N（4倍2入力正NANDゲート）です。これは、4つの個別のNANDゲートを含む14ピンパッケージです。以下は、ピン図とそれに対応するピンの説明です。
必要なコンポーネント：
- IC SN74HC00（クワッドNANDゲート）–1No。
- LM7805 –1いいえ。
- タクタイルスイッチ–3No。
- 9Vバッテリー–1No。
- LED（緑– 1;赤– 2）
- 抵抗器（1kὨ-2;220kὨ-2）
- ブレッドボード
- 接続線
SRフリップフロップの回路図と説明：
ここでは、IC SN74HC00Nを使用して、内部に4つのNANDゲートがあるSRフリップフロップ回路を示しました。IC電源は最大6Vに制限されており、データはデータシートに記載されています。以下のスナップショットはそれを示しています。
そのため、LM7805レギュレータを使用して、電源電圧とピン電圧を最大5Vに制限しました。
SRフリップフロップの動作：
2つのボタンS（セット）とR（リセット）は、SRフリップフロップの入力状態です。2つのLEDQおよびQ 'は、フリップフロップの出力状態を表します。9Vバッテリーは、電圧レギュレーターLM7805への入力として機能します。したがって、安定化された5V出力は、ICへのVccおよびピン電源として使用されます。したがって、S 'とR'での異なる入力の場合、対応する出力はLEDQとQ 'を通して見ることができます。
真理値表と対応する状態は、NANDゲートまたはNORゲートのいずれかを使用できる構造のタイプによって異なります。ここでは、NANDゲートを使用して行われます。ピンS 'とR'は通常プルダウンされています。したがって、デフォルトの入力状態はS '= 0、R' = 0になります。
以下では、ブレッドボード上に作成されたSRフリップフロップ回路を使用したSRフリップフロップの4つの状態すべてについて説明しました。
状態1：クロック– HIGH; S'– 0; R'– 0; Q – 0; Q'– 0
状態1の入力の場合、赤のLEDは、Q 'がHIGHであることを示し、緑のLEDは、QがLOWであることを示します。
状態2：クロック– HIGH; S'– 1; R'– 0; Q – 1; Q'-0
状態2の入力の場合、緑色のLEDは、QがHIGHであることを示し、赤色のLEDは、Q 'がLOWであることを示します。
状態3：クロック– HIGH; S'– 0; R'– 1; Q – 0; Q'-1
状態3の入力の場合、Q 'がHIGHであることを示すREDLEDが点灯し、Q'がLOWであることをGREENLEDが示します。
状態4：クロック– HIGH; S'– 1; R'– 1; Q – 1; Q'-1
状態4の入力の場合、赤のLEDと緑のLEDが点灯し、Q&Q 'がHIGHであることを示します。しかし、状態は実質的に安定していません。不安定で連続クロックがないため、出力はQ = 1&Q '= 0になります。
