Digitaltechnik

Flipflop Schaltungen
JK-Flipflop

Das JK-Flipflop ist eine nach Jack Kilby benannte Flipflop-Art. Wie diese funktioniert und was du sonst noch alles dazu wissen musst, lernst du hier!

 

JK-Flipflop Funktionsweise und Abgrenzung zu anderen Flipflops

Das JK-Flipflop ist auch unter dem Beinamen Jump-/ Kill-Flipflop bekannt. Wie die meisten Flipflops, basiert das JK-Flipflop auf dem RS-Flipflop. Es gibt zwei unterschiedliche Arten von JK-Flipflops, das taktzustandsgesteuerte JK-Master-Slave Flipflop und das taktflankengesteuerte JK-Flipflop.

JK-Flipflop Aufbau

Schauen wir uns doch zuerst einmal seinen grundlegenden Aufbau an. Wir haben zwei Steuereingänge J und K und einen Takteingang C, vom englischen Wort „clock“ für Takt. Außerdem hat das JK-Flipflop zwei Ausgänge Q und \overline{Q}.

JK-Flipflop, Flipflop Schaltungen
JK-Flipflop Aufbau

Vor den Eingängen des RS-Flipflops sind zwei NAND Gatter geschalten. Auf diese werden der Output Q bei dem Eingang R und der Output  bei dem Eingang S rückgekoppelt.

JK-Flipflop Unterschied zum RS-Flipflop

Schauen wir uns zu Beginn die Wahrheitstabelle des RS-Flipflops an. Wenn bei diesem beide Eingänge im H-Pegel, also 1 sind, tritt der problemhafte Zustand „nicht speicherbar“ ein. Diesen gibt es bei dem JK-Flipflop nicht. Der Zustand, der hier eintritt wird als „toggel“ Zustand bezeichnet. Was genau dieser macht, werden wir später anhand der Wahrheitstabelle nachvollziehen.

JK-Flipflop, Flipflop Schaltungen
JK-Flipflop

Taktflankengesteuertes JK-Flipflop

Sehen wir uns als Nächstes das taktflankengesteuerte JK-Flipflop an. Das entsprechende Schaltzeichen hat zwei Steuereingänge, einen Takteingang und zwei Ausgänge. Taktflankengesteuert bedeutet, dass das Flipflop nur dann speichert, wenn entweder eine positive oder eine negative Taktflanke vorhanden ist.

JK-Flipflop, Flipflop Schaltungen
JK-Flipflop

Auf welche Taktflanke dein Flipflop reagiert erkennst du am Symbol des C Eingangs. Reagiert dein Flipflop nur auf Endflanken befindet sich ein Punkt vor dem Eingang. Ansonsten bleibt der bestehende Ausganszustand erhalten.

 

JK-Flipflop Wahrheitstabelle

Sehen wir uns nun die Wahrheitstabelle für den Speicherzustand an. Wir betrachten dabei nun beispielhaft ein JK-Flipflop, das auf positive Flanken reagiert. Das heißt das Taktsignal C schaltet in dem Moment von 0 auf 1.

JK-Flipflop, Flipflop Schaltungen
JK – Flipflop

Sind beide Steuersignale 0, wird der Output, welches bereits vorher vorhanden war, gespeichert. Ist der Eingang K LOW und der Eingang J HIGH ist der Zustand „gesetzt“. Ist der Eingang K HIGH und J LOW, wird das Flipflop zurückgesetzt. Zwei einser führen zum „toggel“ Zustand, das heißt Q „toggelt“ von 0 auf 1 und umgekehrt.

JK-Flipflop Zeitdiagramm

Wenden wir unser Wissen doch einmal an einem Zeitdiagramm an.

JK-Flipflop, Flipflop Schaltungen
JK-Flipflop

Wir betrachten zunächst die Abschnitte in denen C eine Anfangsflanke hat. Bei der ersten Anfangsflanke sind J und K 0, das heißt Q wird „zurückgesetzt“, ist also 0. Bei der zweiten positiven Flanke sind J und K beide 1, somit „toggelt“ Q auf 1. Bei der dritten Flanke ist J 1 und K 0, also wird Q „gesetzt“. Weil es schon eins ist, bleibt das auch so. Ist C auf L-Pegel gesetzt, also 0, wird einfach der Zustand von der vorherigen bis zur nächsten Flanke behalten.

Jetzt weißt du, wie flankengesteuerte JK-Flipflops funktionieren und wie du ihren Ausgangszustand mit der Wahrheitstabelle oder dem Zeitdiagramm herausfinden kannst.

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