フリップフロップ回路とは


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公開日:2018/10/14         

前提知識
論理回路


フリップフロップ回路とは順序回路の一つで、現在の出力が過去の出力結果に左右されます。一方、過去の出力結果に左右されない回路を組み合わせ回路といいます。 この回路の特徴は出力情報を保持する事ができるので、この特性を利用して情報の保持に必要なメモリ、特に一時的な情報の保持機能を持つレジスタやキャッシュにこの回路が用いられます。 この回路はその特徴からラッチ回路とも呼ばれます(ラッチ(latch)は留め金の意味、転じて"保持する"という意味合いがうまれる)。

以下はRSフリップフロップ型(R:リセット,S:セットの略)といい最も基本的な回路の一つです。RS型にもNAND回路を使ったものがありますが、ここではNOR回路を使ったものになります。



フリップフロップ回路の動作を理解するには、NORの真理値表を理解する必要があります。どちらか片方でも1が入力されると0になります。



フリップフロップ回路の動作
上記を踏まえ回路の動作について説明します。この回路の難しいところは、片方の出力結果がもう片方の入力となっているので、どちらから考えれば良いのか迷うかと思います。 考え方のコツとしては、NOR回路はどちらかの入力一つでも1だったら、もう片方の値に問わず0を出力するという特性を利用します。従って、S=1(セット)を考えるときは S側のNORから考え、R=1(リセット)を考えるときはR側のNORから考えれば、すんなり解るかと思います。

この回路の最も特徴的な事として、RとSがどちらも0の場合にQは値を保持するというところで、Qが1ならば1を、0ならば0を保持し続けます。

なお、RとSどちらも1を入力するのは禁止とされています。どちらも1を入力してみるとQは0となるかと思いますが、問題は次にRとSの値を変えた時にQの値が不定(1になるか0になるか解らない)となってしまう為です。



ここで初期状態の時にも上記のような不定の値になってしまいます(全てが0になっている為、次の演算でQがどちらかの値になる)。これを防ぐために、初期化処理の時にR=1もしくはS=1を入力し、きちんと値を固定させてやる必要があります。






















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