ソフトの砂場(フリップフロップ)ソフトの砂場(フリップフロップ)最終更新日:1998年11月07日テーマに「ソフト」と付けていながら、今回も、またハード関係の話題です。ここは、子供が砂場でいろいろなものを作ったつもりになって遊ぶのと同じように、ソフトでいろいろなことをして分かったつもりになって遊ぶのが目的なので、そんなにかけ離れてはいないと思うのですが。今回は、基本的な論理ゲートを使って、Dフリップフロップを作ってみます。今回もまた、回路シミュレータを使って、作ったつもりになります。SRラッチフリップフロップの前に、SRラッチについて見てみます。今まで見てきた論理ゲート単体では、入力を処理して出力することはできましたが、情報を記憶することはできませんでした。NANDゲートかNORゲートを2個組み合わせてSRラッチを作ると、入力を記憶できるようになります。Viewer』に付いてくるサンプル(FF.crv)を実行し、その画面をキャプチャしたものです。実行直後は右端の発光ダイオードD1は消灯していますが、この図では、すでにSW1をONにしてあり、D1は赤く光っています。この回路シミュレータにはNANDゲートがないので、U!とU3、U2とU4を組み合わせてNANDゲートが実現されています。これはとても使いやすい回路シミュレータで、体験版が提供されているので、ぜひダウンロードして試してみることをお勧めします。次に、下図のようにSW1をOFFにして初期状態に戻しても、D1は点灯したままになっています。この状態でSW2をONにするとD1は消灯し、SW2をOFFにしてもD!は消灯したままになります。このように、この回路は入力された状態を保持することができます。DフリップフロップSRラッチではSet入力とReset入力で保持する状態を制御しますが、実際の応用では、クロックに同期して状態を保持するフリップフロップが便利なことも多いようです。フリップフロップにもいろいろな種類がありますが、ここではDフリップフロップ(ポジティブエッジトリガ)を作ってみます。回路を下図に示します。SRラッチを3個組み合わせた形になっています。t2ともに2m秒で出力電圧は5Vです。この図から分かるように、使っている論理ゲートはすべて以前の論理ゲートで作成したものなので、この回路もトランジスタなどで実現できるはずです。緑色のプローブの位置がクロック入力、紫色のプローブの位置がデータ入力、山吹色のプローブの位置が出力、水色のプローブの位置が反転出力です。オシロスコープを上図の各プローブの絵の個所に接続してみると、下図のような表示になります(スイープのタイミングによっては、図が違うかもしれません)。DIVに設定してあります。この回路はポジティブエッジトリガなので、緑色のクロックが立ち上がる時点の紫色の入力を、次に緑色のクロックの立ち上がりまで、山吹色の出力に保持し続けます。水色の反転出力には、山吹色の出力を反転したものが出ます。下図で、Dフリップフロップとして動作していることを確認してみてください。雑感フリップフロップにもいろいろな種類があるので、興味があれば試してみてはどうでしょうか。今回もまた、(株)マイクロネット社の回路シミュレータ(の体験版^^;)を利用しています。ありがとうございます。