7강. 순서논리회로 - 래치와 플립플롭(2)

오늘의 포스팅주제는 순서논리회로에서 또다른 기억소자인 플립플롭에 대해서 포스팅하겠습니다.

6강에서 다뤘던 래치는 입력에 게이트를 추가하여 Enable신호가 들어오면 입력이 출력으로 나올 수 있습니다.

래치는 Enable신호가 1이 되는 시간동안 입력을 출력으로 내보낼 수 있습니다.

하지만 플립플롭은 래치와 다르게 특정 한 순간에만 입력을 받을 수 있는데요,

이 부분에 대해서 이야기하기 위해서 먼저 Enable신호를 앞으로 Clock(클럭)신호라고 부르겠습니다.

 

플립플롭에 대해 시작하기전, Clock신호에 대해서 알아보겠습니다.

Clock 신호

Clock신호는 Level과 Edge 두가지로 나눌 수 있습니다.

래치의 경우 Level Trigger 소자이며, Clock 신호가 특정 레벨에 머물러있을때 입력이 출력으로 나갈 수 있습니다.

반면 플립플롭의 경우에는 Edge Trigger 소자이기 때문에 Clock이 0에서 1로 상승 (혹은 1에서 0으로 하강)하는 순간에

입력이 출력으로 나갈 수 있게됩니다.

 

 

1. JK 플립플롭 ( JK Flip-Flop )

JK플립플롭 기호도와 특성표

JK 플립플롭은 상승 에지 트리거와 하강에지 트리거 2가지 형태로 크게 구분 가능합니다.

동작은 JK래치와 동일한 동작을 하지만 입력을 받는 특정시점 ( Rising, Falling )에만 특성표처럼 동작합니다.

JK 플립플롭 타이밍도

상승에지 트리거 JK 플립플롭으로 타이밍도에 대한 설명을 시작하겠습니다.

먼저 Clock의 상승에지에서만 입력이 출력으로 반영이 되기 때문에, 상승에지에서 신호들을 살펴봅니다.

위 타이밍도에서 총 5개의 상승에지가 있습니다.

번호를 붙여서 각 상승에지에서 입력에 따라 출력이 어떻게 변하는지 보겠습니다.

초기 출력 Q의상태는 Q=0으로 가정합니다.

①번 지점에서 J=1, K=0 입니다. 따라서 출력이 Set되므로 Q=1 (Q'=0)이 됩니다.

②번 지점에서는 J=0, K=1 이므로 Reset입니다. 따라서 출력은 Q=0 (Q'=1)이 됩니다.

③번 지점에서는 J=1, K=1 이므로 Toggle입니다. 출력이 반전되므로 Q=1 (Q'=0)이 됩니다.

④번 지점에서도 마찬가지로 Toggle이므로 출력신호가 반전되어 나타납니다.

⑤번 지점은 J=0, K=0이므로 입력신호가 유지되어 Q=0 (Q'=1)을 유지합니다.

 

 

2. D 플립플롭 ( D Flip-Flop )

 

D플립플롭 심볼과 특성표

D 플립플롭의 D는 Delay입니다. 입력에 들어가는 신호가 출력에 그대로 나타나지만 어느정도의 Delay를 가지고 출력이 나오기때문입니다.

D플립플롭의 타이밍도 또한 살펴보겠습니다.

 

D플립플롭 타이밍도

위 타이밍도도 5개의 구간으로 나누어서 설명드리겠습니다.

①번 지점에서 D=1 입니다. 따라서 출력이 Set되므로 Q=1 (Q'=0)이 됩니다.

②번 지점에서는 D=0 이므로 Reset입니다. 따라서 출력은 Q=0 (Q'=1)이 됩니다.

③번 지점에서는 D=1 이므로 set이므로 Q=1 (Q'=0)이 됩니다.

④번 지점에서도 마찬가지로 set이므로 신호가 Q=1로 유지됩니다.

⑤번 지점은 D=0이므로 출력값이 Reset, Q=0이 됩니다.

 

 

3. T플립플롭 ( T Flip-Flop )

T플립플롭 심볼과 특성표

T Flip-Flop은 Toggle Flip-Flop이라고도 합니다.

특성표를 보시면 T가 0일때 입력을 유지하고, 1일때 신호들이 Toggle되는 것을 볼 수 있습니다.

 

T 플립플롭 타이밍도

①번 지점에서 T=1 입니다. 따라서 출력이 Toggle되므로 Q=1 (Q'=0)이 됩니다.

②번 지점에서는 T=0 이므로 출력이 유지됩니다.

③,④번 지점에서는 T=1 이므로 출력신호가 Toggle됩니다.

⑤번 지점은 T=0이므로 출력값이 다시 유지됩니다.

 

이번 포스팅에서는 대표적으로 자주사용되는 플립플롭들에 대해서 알아보았습니다.

Clock신호를 사용해서 특정 순간에서 입력을 받을 수 있는 소자로서 앞으로 등장할 논리회로에서 중요한 역할들을 수행합니다.

오늘도 읽어주셔서 감사합니다. 좋은하루 보내세요 :)