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| Das Flip-Flop ist ein winziges elementares Grundbaustein, meist eingebaut in eine logische Schaltung. Das Flip-Flop ist im Grunde nichts weiter als die Verbindung von zwei Schaltkreisen, die miteinander gekoppelt sind und abwechselnd stromführend sind. Es wurde 1919 von Henry Eccles (1875 - 1966) und F. W. Jordan erfunden. Es ist eine sogenannte Kipp-Schaltung mit zwei stabilen Zuständen und wird oftmals auch unter dem Namen bistabiles Flip-Flop genutzt. Das heißt, es behält seinen Zustand, bis ein neuer Stromimpuls kommt. Diese Zustände können sein, dass das Flip-Flop entweder stromführend oder stromlos ist. Eine Zustandsänderung erfolgt über die beiden Eingänge S (set) und R (reset). Nach einem Impuls auf R oder S ändert die Flip-Flop-Schaltung ihren Zustand, den sie bis zum nächsten Impuls bei behält. Abbildung 32-Flip-Flop mit NOR-Verbindungen Es gibt zwei Arten von Flip-Flop's. Das eine wäre das RS-Flip-Flop aus NOR-Verbindungen. Dieses ist aus zwei NOR-Verknüpfungen zusammengeschaltet. Und die Ausgangspegel A1 und A2 dürfen keine gleichen Pegel führen (NOR'Neither Nor (Entweder-oder))(siehe Bild). Im Schaltzeichen werden die Eingänge mit S und R bezeichnet. Q2 ist zu Q1 negiert. Bei einem solchen Flip-Flop spricht man von einem 1-aktiven-Flip-Flop. Abbildung 33-Flip-Flop mit NAND-Verbindungen Die zweite Art ist das RS-Flip-Flop aus NAND-Verknüpfungen. Dies ist ein Flip-Flop mit negierten Eingängen. Der L-Pegel ist am S-Eingang gestetz und am R-Eingang rückgesetzt. Der Speicherzustand ist durch den H-Pegel gekennzeichnet. Hier spricht man von einem 0-aktiven-Flip-Flop. Diese Schaltung ist nur so lange in der Lage, Informationen zu speichern, wie Strom zur Verfügung steht. |
NOR-Verbindung
NAND-Verbindung |
Gebrauch des Flip-Flops
Das Flip-Flop wird wegen seiner hervorragenden Eigenschaften in elektronischen Zählern und Geigerzählern verwendet. Zudem ist es meistens Bestandteil in einer logischen, integrierten Schaltung. Die Eigenschaft, entweder in dem einen Zustand zu sein, oder in dem anderen, hat wunderbare Einsatzmöglichkeiten für die Computertechnik, in der man sich des dualen Zeichensystems bedient, eröffnet. Denn die Zahlen 1 und 0 des dualen Systems können sehr gut durch die jeweiligen Zustände des Flip-Flop umgesetzt werden. Somit ist das Flip-Flop Speicher von Informationen. Es wird vor allem im RAM (read only memory / Arbeitsspeicher) des Computers verwendet. Wenn die Stromversorgung unterbrochen ist, verliert das Flip-Flop seine Informationen. 10 Flip-Flops würden ein Zahnrad mit den Zahlen 0 bis 9 in einer mechanischen Rechenmaschine ersetzen. Früher bestanden sie aus zwei Röhren, eine für jeden Zustand. Da man somit für eine Dezimalstelle 20 Röhren brauchte, waren die frühen Computer auch noch relativ groß, bis hin zur Begehbarkeit. Heute werden statt der Röhren Transistoren genutzt, und damit hat sich die Größe stark reduziert.