第12回　記憶回路 (2)

オンデマンド受講する場合は、必ず連絡の動画を見てから今回の内容に進んでください。

動画の解説を参照
フリップフロップ (flip-flop) とは、もともとはビーチサンダルを意味する言葉で、そのパタパタする音のイメージから、電子回路では「出力が交互に切り替わるもの」を意味します。
そのうち、ネガティブエッジトリガ型JK-FF (JKフリップフロップ) は以下のような回路です。
オシロスコープは上から順に \(J, K, CLK, Q\) を表します。
\(CLK\) はクロックと呼ばれるもので、一定の間隔で 0, 1 が切り替わります。

この回路では、\(CLK\) が 1 から 0 に変わる瞬間 (以降「立ち下がり」と呼びます) に \(Q\) が以下のようになります。

\(J\)	\(K\)	\(Q\)
0	0	保持
0	1	0
1	0	1
1	1	\(\overline{Q}\)

\(J=1, K=1\) の場合は立ち下がりの瞬間に、それまで 0 なら 1 に、1 なら 0 に変わるので、このようになります。
\(Q\) は \(CLK\) と比べて周期 (横幅) が2倍のクロックのような波形になります。

\(J, K\) は \(Q\) の初期値を決めるために使います。
\(Q\) を 1 にしたければ、\((J, K) =(1, 0)\) にすればいいですが、入力を切り替えてすぐにそうなるわけではありません。
\(Q\) が変化するのは \(CLK\) の立ち下がりの瞬間です。

同様に、\(Q\) を 0 にしたければ、\((J, K) =(0, 1)\) にしますが、\(Q\) が変化するのは \(CLK\) の立ち下がりの瞬間です。

これとよく似たものに、ポジティブエッジトリガ型JK-FFがあります。
ネガティブエッジトリガ型JK-FFとの回路記号の違いは、CLK の入力のところに丸があるかどうかです。
こちらは \(CLK\) が 0 から 1 に変わる瞬間 (以降「立ち上がり」と呼びます) のタイミングで \(Q\) が変化します。

変化のタイミングが立ち下がりではなく立ち上がりなので、\(J=1, K=1\) の場合はこのようになります。

※ 準備 : 学籍番号を入れて「入力」をクリック (タップ) してください。
学籍番号

で \(J, K\) を図のように切り替えた場合のタイムチャートを描いてください。
※ 提出物はスクリーンショットではありません。
※ 初期値に注意してください。左端の \(J\) ～ \(Q\) の文字の下に線があれば初期値は 0、上に線があれば初期値は 1 です。

課題1解説

動画の解説を参照

ネガティブエッジ型JK-FFにこのようなものをつなげると、\(J, K\) は (0, 1) か (1, 0) のどちらかだけになります。
このような回路をネガティブエッジ型D-FF と呼びます。

\(J, K\) が (1, 1) にならないので、単独の JK-FF のようにクロックに応じて自動的に 0↔1 のような出力を出すことはできませんが、「ワンテンポ遅れて変わる出力」が作れます。
基本的に \(Q\) は \(D\) と同じ値になろうとしますが、変化するのは \(CLK\) の立ち下がりのタイミングです。