T-Flipflop
T-Flipflops wurden bereits im 19. Jahrhundert für das Ein- und Ausschalten von Lichtanlagen verwendet. In diesem Beitrag lernst du die Funktionsweise des T-Flipflops kennen.
Inhaltsübersicht
Verschiede T-Flipflop Arten im Detail erklärt
Das T in T-Flipflop steht dabei für „Toggel“. Auch bei den T-Flipflops gibt es unterschiedliche Flipfloparten. Es gibt das negativ und das positiv taktflankengesteuerte Flipflop, sowie das zustandsgesteuerte T-Flipflop. Grundsätzlich basiert das T-Flipflop auf einem getaktetem JK-Master-Slave Flipflop. Sehen wir uns das doch mal genauer an.
Wie du in der Abbildung erkennen kannst, sind beim T-Flipflop beide Steuereingänge miteinander verbunden. Es hat somit nur einen Takteingang, da J und K gleich sind. Dies sieht man auch an den Schaltsymbolen.
Es kann hier zwischen Flipflops mit und ohne Dateneingang unterschieden werden. Dabei ist der Dateneingang eigentlich bei dem linken Flipflop schon vorhanden, allerdings bleibt dieser konstant bei 1, so dass das Flipflop bei jedem Takt seinen Wert ändert. Deshalb wird er im Schaltsymbol weggelassen.
T-Flipflop Wahrheitstabelle
Schauen wir uns als nächstes die Wahrheitstabelle des T-Flipflops an:
T und J und K sind dabei immer gleich. Für T gibt es die Möglichkeiten 0 und 1. Ist T 0 wird der vorherige Zustand des Ausgangssignals Q gespeichert, ist T 1 „toggelt“ das Flipflop.
Versuchen wir das doch einmal auf ein Zeitdiagramm anzuwenden. Wir betrachten hier drei verschiedene T-Flipflops. Zuerst haben wir das Taktsignal C, dann das Steuersignal T und schließlich das Ausgangssymbol Q für diese.
Zustandsgesteuertes T-Flipflop
Beginnen wir mit dem obersten T-Flipflop, dem zustandsgesteuerten T-Flipflop. Bei diesem reagiert das Flipflop nur auf das Steuersignal T, wenn das Takteingangssignal auf H-Pegel, also auf 1 steht. Ist das Taktsignal 0 wird der vorherige Zustand gehalten. Schauen wir uns das mal an.
Während des ersten positiven Taktsignals C ist T ab circa der Hälfte 1, das heißt Q „toggelt“ von 0 auf 1. Dann ist C 0 und der H-Pegel bei Q wird gespeichert. Beim nächsten positiven Taktsignal ist T wieder 1, Q „toggelt“ also wieder, diesmal auf 0. Das führen wir so fort.
Flankengesteuertes T-Flipflop
Nun widmen wir uns dem zweiten T-Flipflop: dem flankengesteuerten T-Flipflop. Flankengesteuert bedeutet, dass das Flipflop nur auf das Steuersignal T reagiert, wenn es entweder eine positive oder eine negative Flanke von dem Taktsignal C bekommt.
Dazwischen bleibt der Ausgangszustand von der vorherigen Flanke erhalten. In unserem Fall reagiert das Flipflop nur auf positive Flanken. Bei der ersten Anfangsflanke ist T null, also bleibt das Ausgangsignal Q 0. Bei der zweiten positiven Flanke ist T 1 und Q „toggelt“ von 0 auf 1. Und auch bei der dritten Flanke „toggelt“ der Zustand wieder.
Die ersten beiden Flipflops werden auch als synchrone Flipflops bezeichnet, da sie einen Eingang T haben.
Der letzte T-Flipflop ist ein positiv taktgesteuertes T-Flipflop mit Kippschalter. Dieses „toggelt“ bei jeder positiven Anfangsflanke, da es keinen Dateneingang T besitzt. Man könnte auch einfach annehmen, dass T konstant 1 ist. Dieses Flipflop wird auch als asynchrones T-Flipflop bezeichnet.
Jetzt weißt du, wie das T-Flipflop funktioniert und kannst das auch auf sein Zeitdiagramm anwenden. Du findest dieses übrigens auch heute noch in neu installierten Treppenhausschaltern! Jetzt aber nicht zu viel mit dem Licht spielen!