[논리회로] 다양한 플립플롭 (Flip-Flop) 종류 및 동작 원리

 

 

D 플립플롭 (D Flip-Flop)

• 입력 데이터(D)를 그대로 클럭 신호의 엣지에 따라 출력(Q)으로 저장하는 Flip-Flop.
• 입력이 단순하며 출력(Q)은 항상 입력(D)의 상태를 그대로 반영.

 

 

진리표

Q	D	Q+(Next)
0	0	0
1	0	0
0	1	1
1	1	1

예시

• 데이터 레지스터: CPU의 레지스터에 데이터를 저장할 때 사용.
• 비트 저장: 한 비트를 정확히 유지해야 하는 상황.

 

 

 

 

S-R 플립플롭 (Set-Reset Flip-Flop)

• S-R 플립플롭은 "Set"과 "Reset" 신호로 출력(Q)을 제어
• S=1이면 Q=1, R=1이면 Q=0
• S와 R이 동시에 1이 되면 출력이 모순 상태(비허용 상태)에 빠질 수 있습니다.

 

진리표 - nor sr 기준

S	R	Q+(Next)	비고
0	0	Q	Hold
0	1	0	Reset
1	0	1	Set
1	1	X	Invalid

예시

• 간단한 상태 저장: S와 R 신호로 특정 상태를 유지하거나 초기화.
• 램프 제어: 스위치 입력에 따라 램프를 켜거나 끄는 시스템.

 

 

 

 

J-K 플립플롭 (Jack-Kilby Flip-Flop)

• J-K 플립플롭은 S-R 플립플롭에서 비허용 상태를 따로 정의하여 해결
• J는 S-R에서 Set 역할, K는 S-R에서 Reset 역할을 수행하며, J=K=1일 때 출력(Q)이 토글(toggle)이 된다.

 

 

진리표

 

J	K	Q+(Next)	비고
0	0	Q(prev)	Hold
0	1	0	Reset
1	0	1	Set
1	1	Q'	Toggle

예시

• 카운터: 이진 카운터에서 상태를 주기적으로 변경.
• 분주기(divider): 주파수를 나누는 회로.

 

 

 

 

T 플립플롭 (Toggle Flip-Flop)

• J-K 플립플롭의 J와 K를 묶어 간단화한 형태.
• 클럭 신호의 엣지에서 입력 T=1이면 출력이 반전되고(Toggle), T=0이면 현재 상태를 유지.
• 토글 기능을 사용하여 카운터 및 분주기 회로에 적합.

 

 

진리표

 

Q	T	Q+(Next)	비고
0	0	0	Hold
0	1	1	Toggle
1	0	1	Hold
1	1	0	Toggle

진리표를 보면 알듯이, Xor의 진리표와 같다.

예시

• 이진 카운터: 순차적으로 상태를 변경하며, 숫자를 세는 회로.
• 분주기: 입력 신호 주파수를 나눌 때 사용.

 

 

 

Reference

• 7th Jr.  Charles H. Roth, Larry L Kinney - Fundamentals of Logic Design-Cengage Learning (2013)