ฟลิปฟล็อป

ฟลิปฟล็อป (อังกฤษ: flip-flop) หรือ แลตช์ (อังกฤษ: latch) เป็นที่มีเอาต์พุตคงที่อยู่ 2 สถานะ คือ ${\displaystyle Q}$ และ ${\displaystyle {\overline {Q}}}$ ซึ่งมีค่าทางตรรกศาสตร์ตรงข้ามกัน เช่น ถ้า ${\displaystyle Q}$ = 1,${\displaystyle {\overline {Q}}}$ = 0 ฟลิปฟล็อปยังเป็นอุปกรณ์ทางตรรกศาสตร์ซึ่งมีหน่วยความจำขนาดหนึ่งบิต ซึ่งบางครั้งอาจเรียกว่าเป็นอุปกรณ์ที่เสถียรภาพแบบสองสถานะ นั่นคือฟลิปฟล็อปหนึ่งตัวสามารถใช้เก็บค่า 0 หรือ 1 ได้ ซึ่งฟลิปฟล็อปจะทำงานเมื่อสัญญาณนาฬิกามีการเปลี่ยนแปลงค่า สำหรับช่วงเวลาอื่น ๆ ฟลิปฟล็อปจะคงค่าหรือจำค่าเดิมไว้ได้ ดังนั้น ฟลิปฟล็อปจึงเป็นส่วนประกอบพื้นฐานในการสร้างตัวนับ เรจิสเตอร์ และหน่วยความจำ เพื่อเก็บข้อมูลในรูปของเลขฐานสอง ซึ่งในปัจจุบันเราใช้ฟลิปฟล็อปกันอย่างกว้างขวางในอุปกรณ์ดิจิทัลเหมือนเป็นชิ้นส่วนความจำ คุณลักษณะอีกอย่างหนึ่งของฟลิปฟล็อปที่แตกต่างกับเกต คือ สามารถรักษาหรือเปลี่ยนแปลงสถานะของเอาต์พุตได้โดยใช้สัญญาณอินพุต

R1, R2 = 1 kΩ, R3, R4 = 10 kΩ

พัลส์นาฬิกา (clock pulse) เป็นวิธีการที่ทำให้ฟลิปฟล็อปแต่ละตัวสามารถเปลี่ยนสภาวะไปพร้อม ๆ กันได้โดยต้องมีการให้สัญญาณการเปลี่ยนสภาวะ ซึ่งทำให้ไม่ต้องใช้ฟลิปฟล็อปต่อร่วมกันหลาย ๆ อัน

ประเภทของฟลิปฟล็อป

ดีฟลิปฟล็อป

ดูบทความหลักได้ใน ดีฟลิปฟล็อป

ดีฟลิปฟล็อป (D flip-flop) จะมีการทำงานเมื่อถูกกระตุ้นด้วยสัญญาณนาฬิกาหรือ clock (CLK) ซึ่งสัญญาณนาฬิกาจะเปลี่ยนแปลงจาก 0>1>0>1>... เช่นนี้เรื่อยไป การกระตุ้นด้วยสัญญาณนาฬิกามีสองแบบคือ

• ขอบขาขึ้น (positive หรือ rising edge) คือ จะมีการเปลี่ยนแปลงจาก 0 เป็น 1
• ขอบขาลง (negative หรือ falling edge) คือ จะมีการเปลี่ยนแปลงจาก 1 เป็น 0

ตารางการทำงานของดีฟลิปฟล็อป

${\displaystyle CK}$	${\displaystyle D}$	${\displaystyle Q}$n+1
^	0	${\displaystyle 0}$
^	1	${\displaystyle 1}$
0	X	${\displaystyle Q}$n

ทีฟลิปฟล็อป

ทีฟลิปฟล็อป

ดูบทความหลักได้ใน ทีฟลิปฟล็อป

ทีฟลิปฟล็อป หรือท็อกเกิลฟลิปฟล็อป (T flip-flop หรือ Toggle flip-flop) จะมีอินพุตสองตัว คือ T (toggle) และ C (clock) อินพุต T ใช้เพื่อ toggle หรือกลับค่าเอาต์พุตของฟลิปฟล็อป

• T มีค่า 1 ค่าของ Q จะถูก toggle นั่นคือกลับค่าจาก 0 เป็น 1 หรือ 1 เป็น 0
• T มีค่า 0 ค่าของ Q จะไม่เปลี่ยนแปลง

ตารางการทำงานของ T flop-flop

${\displaystyle T}$	${\displaystyle Q}$ปัจจุบัน
0	${\displaystyle Q}$ก่อนหน้านี้
1	${\displaystyle {\overline {Q}}}$ก่อนหน้านี้

เจเคฟลิปฟล็อป

ดูบทความหลักได้ใน เจเคฟลิปฟล็อป

เจเคฟลิปฟล็อป (JK flip-flop) จะมีอินพุตสามตัว คือ J, K และ C (clock)

• J ใช้ในการ set ค่าของฟลิปฟล็อป คือทำให้ฟลิปฟล็อปมีค่าเป็น 1 ดังนั้นถ้า J=1 และ K=0 แล้ว Q จะเท่ากับ 1
• K ใช้ในการ reset ค่าของฟลิปฟล็อป คือทำให้ฟลิปฟล็อปมีค่าเป็น 0 ดังนั้นถ้า K=1 และ J=0 แล้ว Q จะเท่ากับ 0
• ถ้า J และ K เป็น 0 ทั้งคู่ ฟลิปฟล็อปจะคงค่าเดิมไว้
• ถ้า J และ K เป็น 1 ทั้งคู่ ฟลิปฟล็อปจะกลับค่าเดิม

Timing diagram ของเจเคฟลิปฟล็อป

สถานะของ JKฟลิปฟล็อปขณะที่ฟลิปฟล็อปถูกกระตุ้น

JK ฟลิปฟล็อป

${\displaystyle J}$	${\displaystyle K}$	${\displaystyle Q}$ปัจจุบัน
0	0	${\displaystyle Q}$ก่อนหน้านี้
1	0	${\displaystyle Set}$
0	1	${\displaystyle Reset}$
1	1	${\displaystyle {\overline {Q}}}$ก่อนหน้านี้

อาร์เอสฟลิปฟล็อป

อาร์เอสฟลิปฟล็อป (R-S flip-flop) เป็นฟลิปฟล็อปสมมติ เพราะอินพุตแบบอาร์เอสมักเป็นแลตซ์ไม่ใช่ฟลิปฟล็อป ซึ่งจะมีอินพุตสามตัว คือ S (set), R (reset) และ C (clock)

• S ใช้ในการ set ค่าของฟลิปฟล็อป คือทำให้ฟลิปฟล็อปมีค่าเป็น 1 ดังนั้นถ้า S=1 และ R=0 แล้ว Q จะเท่ากับ 1
• R ใช้ในการ reset ค่าของฟลิปฟล็อป คือทำให้ฟลิปฟล็อปมีค่าเป็น 0 ดังนั้นถ้า R=1 และ S=0 แล้ว Q จะเท่ากับ 0
• ถ้า S และ R เป็น 0 ทั้งคู่ ฟลิปฟล็อปจะคงค่าเดิมไว้
• ถ้า S และ R เป็น 1 ทั้งคู่ ถือเป็นกรณีที่ผิดปรกติ เพราะว่าเอาต์พุตของฟลิปฟล็อปไม่ได้ถูกกำหนดไว้ในกรณีนี้(ภาวะแข่งขัน)

ฟังก์ชันการทำงานของ SRฟลิปฟล็อปสามารถสรุปการทำงานได้ดังนี้

${\displaystyle S}$	${\displaystyle R}$	${\displaystyle Q}$	${\displaystyle {\overline {Q}}}$	การทำงาน
0	0	${\displaystyle Q}$	${\displaystyle {\overline {Q}}}$	เก็บค่าเดิมไว้ ไม่เปลี่ยนแปลง (hold state)
1	0	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle 0}$	เซต (set)
0	1	${\displaystyle 0}$	${\displaystyle 1}$	รีเซต (reset)
1	1	${\displaystyle 0}$	${\displaystyle 0}$	ไม่ใช้งาน (race condition)

ดูเพิ่ม

• แลตช์ (อิเล็กทรอนิกส์)

แหล่งข้อมูลอื่น

• จำลองสัญญาณอาร์เอสฟลิปฟล็อป ^[]
• จำลองสัญญาณฟลิปฟล็อบ