Digitaltechnik

D-Flipflop

Du möchtest wissen, was es mit dem D-Flipflop auf sich hat? In diesem Beitrag erklären wir dir, für was das D beim D-Flipflop steht und was es von anderen Flipflops unterscheidet.

D-Flipflop Definition und Abgrenzung zu anderen Flipflops

Das D-Flipflop wird auch als Data- oder Delay-Flipflop bezeichnet und gehört zu den taktgesteuerten Flipflops. Es dient der verzögerten Ausgabe eines Signals synchron zu einem Taktsignal. Generell gibt es zwei Arten von D-Flipflops, das taktzustandsgesteuerte D-Flipflop und das taktflankengesteuerte D-Flipflop.

D-Flipflop, D-Flipflop Schaltung
D-Flipflop

Taktzustandsgesteuertes D-Flipflop

Fangen wir mit dem taktzustandsgesteuerten Flipflop an! In seinem Aufbau basiert das taktzustandsgesteuerte D-Flipflop, wie du in der Abbildung erkennen kannst, auf dem RS-Flipflop.

D-Flipflop, D-Flipflop Schaltung
D-Flipflop

Allerdings ist hier der Eingang S mit dem „rückgesetzt“ Eingang R verbunden. Da wir vor dem R-S Flipflop noch ein Nicht-Gatter haben, ist R der negierte Wert von S. Des Weiteren haben wir einen Takteingang C.

D-Flipflop vs. RS-Flipflop

Was ist nun der Unterschied zum RS-Flipflop? Beim RS-Flipflop gibt es einen „nicht speicherbaren“ oder auch „verbotenen“ Zustand. Dieser existiert beim D-Flipflop nicht. R und S können durch die Konstruktion nie den gleichen Wert annehmen. Das heißt die Eingangskombinationen 11 und 00 kommen beim D-Flipflop nicht vor.

D-Flipflop, D-Flipflop Schaltung
D-Flipflop

Schaltsymbol D-Flipflop und D-Flipflop Wahrheitstabelle

In der folgenden Grafik siehst du das Schaltsymbol des D-Flipflops. Wir haben zwei Eingänge, den Setzeingang D und den Takteingang C, aus dem englischen „Clock“. Außerdem gibt es zwei Ausgänge Q und nicht Q. Betrachten wir einmal die Wahrheitstabelle des D-Flipflops:

D-Flipflop, D-Flipflop Schaltung
D-Flipflop

Haben wir bei dem Takteingang ein HIGH, also eine 1, wird der Dateneingang D betrachtet. Ist D 1, ist auch Q eins, dies wird als Setzvorgang bezeichnet. Wenn D 0 ist, entspricht das dem „rückgesetzt“.  \overline{Q} ist einfach der negierte Wert von Q. Haben wir am Eingang C ein LOW, also eine 0, wird der vorherige Zustand gespeichert, das heißt entweder 1 oder 0 bleibt bis zur nächsten Clock gespeichert.

 

Taktflankengesteuertes D-Flipflop

Nun kennst du das taktzustandsgesteuerten D-Flipflop. Jetzt können wir uns das taktflankengesteuerten D-Flipflop ansehen. Dieses ist eine Weiterentwicklung des zustandsgesteuerten Flipflops. Das Schaltzeichen dazu sieht folgendermaßen aus.

D-Flipflop, D-Flipflop Schaltung
D-Flipflop

Du erkennst die Flankensteuerung an dem Symbol am Takteingang. Wie du dir bei dem Namen vielleicht denken kannst, reagiert dieses Flipflop nur bei einer Taktflanke, also entweder bei der Anfangsflanke oder bei der Endflanke des Steuersignals.

Ob das Flipflop auf die Anfangs- oder die Endflanke reagiert, siehst du an dem C Eingang. Ist der Eingang normal, reagiert das Flipflop auf die positive Flanke, das ist die Anfangsflanke. Ist der Eingang negiert, reagiert das Flipflop auf die negative Flanke, also die Endflanke.

D-Flipflop, D-Flipflop Schaltung
D-Flipflop

Gehen wir zunächst davon aus, dass das Flipflop auf die positive Flanke reagiert. Um das ganze besser zu verstehen sehen wir uns das am besten grafisch an:

D-Flipflop, D-Flipflop Schaltung
D-Flipflop Wahrheitstabelle

Du hast hier das Setzsignal D, das Taktsignal C und das Ausgangssignal Q. Sehen wir uns die erste Anfangsflanke des Steuersignals C an. Hier ist D 1, also wird Q auch 1. Bis zur nächsten Anfangsflanke, bleibt das Ausgangssignal unverändert. Auch hier ist D nun wieder 1, somit bleibt auch bis zur dritten Anfangsflanke das Ausgangssignal HIGH. Bei der dritten Flanke ist D null. Q wird also „zurückgesetzt“.

Du siehst hier auch die Wahrheitstabelle die D Flip Flop Schaltung. Die schrägen Striche stehen für positive (/) und negative Flanken (\)

Jetzt kennst du die verschiedenen Arten von D-Flipflops und ihre Funktionsweise. Außerdem hast du ihre Vorteile gegenüber anderen Flipflops kennengelernt.

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