Youtubeでの問題解説のほかに僕が独自で製作している教材等もあるので、興味のある方は僕のWebサイトをご覧くださいませ。
【書き起こし】【論理回路】フリップフロップの動作原理
(00:06) どうもこんにちはにしです今日はですね 論理回路部分の解説としてはまあ最後にしようかなというふうに思っているんですけど 今日はフリップフロップっていうもの後フリップフロップっていうのもねあの論理回路 デジタルからを考える上では非常に重要な役割を持った回路なのでこれの解説をして の理解のの解説を締めくくりたいと思うんですけどまずは結論からフリープロップって 何なのかっていうと 信号一時的に保持する lonely 回路のことです 保持するつまり記憶しておくってことですねあのまぁ今まで解説してきた 論理回路っていうのはまあこの4号保持するどうかま記憶するっていう概念はなかった ですよね あの入力がは10になれば出力がこうなって 01になれば が1なんとかになってみたいな感じで入力が変わればも瞬時に出力に反映されて特に まあ記憶をししたりとかまぁその時間に対する概念っていうのは特になかったですよね もリアルタイム入力に入った信号が出力に反映させるって言うだけの回路を今までやっ てきましたけど
(01:12) ま論理式の計算とかも 真理値表とかをやりながらまあそういう回路やってきたんですけど 乗り換えるというのはねその信号を制御するものなんで 入ってきた信号をこの欲しいする星したい場面っていうのがあの よくあるわけです まあフリップフロップを考える上であの最初にちょっとイメージしてもらいたいのが一 つあって より馴染みやすい回路なんじゃないかなと思うんですけど例えばあのシーケンス制御と かでリレーシーケンスあのリレー コイルに電流を流せばスイッチが口を閉じたり開いたりして電流を流さない状態です は元の状態に戻るみたいなそういう林 a ですよね よく見かけ電気回路をねえ 見てればよく見かけるまあスイッチ素子ですけどリレーのシーケンスの回路で 例えばこのリレーでえっとモーターを運転させたり モーターを停止させたいですみたいな回路を作る時に ジャマー制御系の電源があって押しボタンスイッチを用意してまーリレーに r と表現しますけども r 1これええリレーのことだと思ってください
(02:20) 8リレーのコイルだと思ってください嬉しいゲンスだとこのリレーのねこういう資格で 表すことが多いですけど まあこれが制御系の電源に制御系の回路でもこれに対してま駆動系の 電源がま別にあってこのスイッチが r はまあこの子いるリレー止まれんどをしててこいつに電流が流れるばこいつがオン してこいつに電流が流れなければこいつがオフするっていうようなね mie セットになったリレーだと思ってくださいでまぁこの先にモーター みたいなものをつないでねまあ押しボタンによってこのモーターを動作 運転させ大抵した伝えしたいと言った時にこういう押しボタンて通常 をしている間は音するんだけど話したらまた奥になると回路が切り離されますよという ものが一般的なので押しボタンスイッチてのそういうもの そういうもの が一般的なのでこのままの回路だとモーターをね回転させ続けることはできないですよ ね押しずっとをしておかなきゃいけないんで一旦をしたら話しても運転状態を維持して ほしいですよという場面がよくあるわけですよね
(03:26) なのでそういった場合にそのリレーシーケンスだと この子ボタンスイッチと並列にへもう一個ですね この r 1と連動するリレー r 1でね動作するビデオもう一つ つけておきますするといったん押しボタンスイッチを押せば 9 girl i が故意に流れますよねこいつに流れればここ顔してこっちもオンするの でこういう経路で電流を流し続ける う経路ができますよねなのでも押しボタン垂直お話したとしてもこの経路で流れ続けて これがね御し続けてモーターを回転させ続けることができますよっていうような回路を 作ることがあるんですけど こういうの自己保持回路っていうふうにまちなみに電験三種でもこの dac 件数の 問題っていうのは出てくることがあるので覚えておいてもらいたいんですけどこういう の自己保持回路 押しボタンスイーツの並列にリレーで動作するネス一丁 用意しておいてこれ押しボタンスイッチを離した時もこういうふうに善良なし続けると つまりこれって言うな 押しボタンスイッチを押しましたよっていう情報を保持している 記憶しているということになりますよねでこのモーターの運転を止めたいときはまあ
(04:31) このままの身体と運転失敗ししっぱなしになっちゃうのでこの辺にまた 押ボタンスイッチ まぁこんな感じで こっちはを押してない状態でオンしてをしたらオフになるって言うな スイッチだとうスイッチをね押しボタンスイッチを置いておけばこっちをに押せばここ の電流経路は切り離されてましゅ最初の状態に戻るのでモーターの回転を音止められ ますよとアルバが開いてもうたのかいた止められますよというような こういうリレーシーケンスの回路を作ることがよくあるんですけどこの自己保持回路 っていうのはね リレーシーケンスの中でも最も基本となる回路なんですけど まあこっちが運転ボタンですよねでこちらも停止ボタンになりますよね 青玉あるとこういう風に言ったん信号がでも一瞬だけ入ったいる 押しボタンを押してる間だけ入って話したら戻る で停止ボタンも一瞬をして話したら戻るみたいな状態になることがよくあるわけです そういう時に行くその信号保持しておきたい場合ての論理カール度もあるのでそれを 実現してくるなフリップフロップです
(05:35) で降りプローブの中で最も基本となるのが rs フリップフロップっていう rs フリップフロップてまぁリセットセットフリップフロップって言うんですけど この年 rs フリップアップのが一番グリップロップの中で基本になるんですがこれ がで それもこの今書いたこのリレーシーケンスのイメージと同じだと思ってください どういうふうに帰るを作るかというといろんなタイプがあるんですけど 最もわかりやすいのはのは回路を使ったものがわかりやすいかなと思うんですけど の赤色2つ用意しますで一方の出力をもう一方の入力の片側に入れる こんな感じで手信号の入り口は二つあって一つが r リセットもあるんですね 一つは s セットの s です で出力がこう2つ付いてきてこっちを求 こっちをキューバー キューバっていうのはねバーになってるコレット半艇身合法常に出てきますよという 意味ですけど 2つの出力がありますこういうふうに回路を組むことでこのリレーシーケンスの イメージでこの入力に入ってきた信号を保持することができます一応真理値で開智真理
(06:43) 値表で書いてあげると srq にしておきましょうかで旧パワーも球の判定になる だけなんであえて書かないですけど 001101/01ってパターンがあったときに で結論から言うと01の時はここ 0になります 日セットが入ると0になるところですね手間 s が1になると 1になります 10になると一致になりますで00の時に値を保持します 00の時を与え保持します 11はどうなるかというとこれはあの rs フリップロープの中ではここは禁止 こういう使い方はしないで下さいよという風に禁止令風に表現されたりとたりだとか もしくはの参考書によっては未定義そういう使い方は想定してないのでへ この動作は定義してませんよーっていう風な意味で未定義っていう に表わされるですけど邪魔一応回路動作を見ていきましょうか えっとまず00の時にを考えたいんですけど r 20 s 20 空いてるとどうなるかというと 脳はの片側が0になりますよねドアの方は側がゼロなので
(07:50) へ mark the こののはの出力はここの信号に0が入るか市が入るか まあどっちかによって決まるってことですよね片方0が入ってこっちが1だったらゼロ になるしこっちがゼロだったら 市になるした形でありますよね上下対称なんでこっちも同じでここがゼロだった位置に なる g 1になったゼロになるしいって関係になるので 00と聞いたのは出力が確定しないんです ん わかんないんですそれだけだとつまりこの r と s に00が入った時は出力には 影響を与えることができないわけですね まあ行き渡ることができないということはつまりその直前の宮とキューバの論理状態を 維持しているということです 者狩りに r に位置が入って01になりましたっていう風に考えると ある日が入ると思う なんでもうここが0確定しますよね ここ0確定するとここに0が入って s がゼロなんで00で市になりませんってこと は旧は0 キューバは1位て状態になるわけですけどじゃあその状態で r を一からゼロにも どっちましたと 00になりましたっていう場合この出力はゼロになったままここは1になったままって いう状態
(08:55) から変わらないっていうことなんで00だったね出力に影響を与えられないので っていうこと値を保持してますよねっていうことになります って同じようにこの s を一にします越を1にするとここに位置が入るんでここを 強制的にゼロにすることができますよねキューバをゼロにするキューバを0にすると r と q バーが00になるのでここが市になりますよね ってことは10という形で q は1になります ベースをゼロに戻しても その出力状態は変わらないので保持されてますよっていう状態ですね サイゴンちゃ怒りじゃあ11れちゃったらどうなるのっていう 疑問があるかなと思うんですけどあの回路動作上はね11を入れるとここに位置が入り ますよねってことはこう強制的に0になりますよね ココイチが入ってるとまぁマロン利用の方皮に違いのこっちも強制的に0になりますね ということは旧とキューバ00っていう形に 信号のねパターンになるんですけどこのフリップフロップの入力の r とか s って いうのは押しボタンのイメージなんですよ
(09:59) ずーっと市がはいりっぱなしっていうのを想定しているようなカエルじゃなくてこの 押しボタンのスイッチのイメージなんでいちいちを入れている時はゼロになってもゼロ になるんだけど最終的にこっちの rs はゼロに戻すわけですよ ゼロに戻すんだけどゼロに戻すタイミングによって値が変わっちゃうんです cute キューバー押しボタンスイッチのイメージなんで r 2個 信号が入ってきます パルス度して入ってくるというイメージですね で s も同じタイミングでじゃあパルスとして入ってきますっていうような状態に なると じゃあこのねパルスが終わった時にキュートキューバーがどうなってるかわからないっ ていうことですねまぁ厳密にはその r と s のタイミングが遅い方が優先される 可能性が高くなりますけど 動作がわからなくなっ 今その同じタイミングでパスが入ってくるとだからそういう使い方はそもそも想定して ませんよという前提の回路です もちろんリレーシーケンスの方で考えたわかりますよね運転させたいときはね運転 ボタンだけを1回押すし停止させたいときは
(11:03) 停止ボタンだけを1回押しますよなんかこう運転と停止ボタンを なんかね同時 押ししたしたりとかしないじゃないですかなんか同情しして裏コマンドみたいなのを 発生させたりとしないじゃないですか そんな人だったも怒られると思うんですけどえっと rs 振りプロップってのも同じ です 運転ボタンと停止ボタンを同時押しするようなそんなねわけわからんことはやめ ましょうという回路なのでいちいちは未定禁止っていう風になっています エイ でまぁフリップフロップって言うのはねまぁこういった形での信号を入ってきた信号 放置する役割を持った回路なのでこういう音真理値表だけを見てもちょっと動作が わかりづらいんですよね なのでまぁフリップフロップを考える上で重要になってくるのがタイムチャート もしくは えっと業界によってはタイミングチャートって呼ばれることがあるんですけどその信号 の流れを時系列で表示して入出力がどうなるかというのを表したもので理解しておくの が重要になります じゃあ実際タイミングチャート簡単に書いていこうかなと思うんですけど じゃああーえっとまぁ入力 r とリセットとまぁセットが2 つあって両方ともゼロからスタート
(12:11) したとしましょうゼロからスタートしたしましょうそしたら者9 出力の旧がどうなるかなんですけど rs 00だと旧は値保持するので直前の値がわかってないとここ値確定しないですよ ね あのわかんない状態ですよね最初ゼロでも時00からスターズタイミングチャートが スタートしてるんだとしたここ わからない状態ってことになりますゼロかもしれないし1かもしれない ん どっちかこう分からない状態だって じゃあどっちかまぁじゃあ先に jr が信号が入ったとしましょう ベースは0のまま っていう状態になると r が入ってきたんでここがその瞬間にゼロで確定しますよね であれは1回パルスで入ればキューはそれを保持するのでずっと0のままです で次 s が1になるパルスが入りました で r はゼロのままですってなるとまぁこのタイミングで 9話 1に 立ち上がるとで s がタッチ下がってもそのまま値を保持しますよっていう形で でまた次あるに信号が市が入ってくれば
(13:19) そのタイミングで旧が02 なります出價補助しますって言う こういうタイミングチャートになりますね これがですね rs フリップフロップっていう フリップフロップの最も基本となるか色です 確かあのせ去年の 電験三種では理論もとい17でこのフリップフロップに関連する 関する問題が出題されてたと思いますはいであの振りプロップの基本的な一番今日の的 なものはこの rs フリップのプランですけど でまぁ振りプロップの種類はいくつかあるんですけどどうしようかな 代表的なよくた 一番よく使われるんじゃないかなというあの jk フリップフロップっていうものが あります jk フリップまあこういう月号書くんですけどまぁちょっとあの子の一つにまとまっ た月号で書かれるとなんかイメージしにくいかなぁっていうふうに思うんですけど 振りプロップというのに通常 まあレスフリップフロップぐらいだったらまあこの音のは2つで表せるんですけどこの 回路そのものよりも
(14:23) 入力と出力の動作関係がまあその真理値表とかもタイミングチャートにどうなるかって いうのを把握しと副砲が重要なので通常はですね このブロックうロックずというかまぁシンボルであらわされることが多いです rs フリップフロップだったら入力には rs があって出力がキュートキューバー があって入力端子が日本出力端子が日本っててるみたいな形で この論理素子単位で書くんじゃなくてまあ一つのシンボルとして表記されることがよく あるんですけど flip flop ってのは基本的にこういうふうにシンボルたいんで表記されます でまぁその rs フリープロップだけじゃなくて jk フリップフロップとカート d フリップ フロップとか あとトグルフリップフロップとかまぁいろんなパターンがあるんですけどそのくらいの ねえと海王になってくると もちろんで中にはこういう論理回路がね組み込まれて 組み合わさって決まったね動作をする 振りプロップの動作をする回路になるんですけど ここら辺まで来るとちょっとね中の回路がわりと複雑になってくるんで参考書とかでも 多分中の回路が書かれているものはほとんど無いんじゃないかなと思います
(15:33) 僕の手持ちにある単光章でもその子の jk フリップフロップとか d free プロップとかその底マネーのフリップフロップの中の回路がマロンディ そう 4単位で書かれている物っていうのはないのであんまり重要ではないんですけど もしですね詳しく知りたい方はさっき調べたところによるとあの wikipedia にね 中の回路乗ってたんでもしが中の回路知りたい場合はウィキペディアでフリップ フロップ調べてみてください回路乗ってますね でまぁその興味がある方ペット wikipedia でね知らせてもらえた中の蛙調べてもらいたいと思うんですけど フリップロックで重要なのは回路そのものの信号 ことよりもこの入力と出力の動作のタイミングチャートですねこれがねえっ最も重要に なるのでそのタイミングチャートベースでこの jk フリップフロップっていうのを よく使われフリップフロップですね一番よく使われるんじゃ ないかなと思うんですけどその説明をしたいと思います jk フリップよこれただし よく見ると入力がね jk っていうね文字で表されるんでまぁ jk フリップフロップで割るんですけど 出力はキュートキューバーですね 橙なんか clk っていうあのなんかよくわかんない端子が付いてるんですけど
(16:40) まあこれがねあのクロックが入ってくる端子になりますクロックって何かというとまあ 一定周期のパルスだと思ってください 一定周期でこう10101010っていうのを繰り返すようなデジタルカードの クロックっていう風に呼ばれるんですけどこれが入ってくる端子です えっ j と k がまあ信号 の入力端子でキュートキューバーが出力端子ですね一応心理チームで表しておくとあの rs へフリップフロップとあのほとんど同じになるんですけどほとんど同じでも jk が00の時にまあ値を保持する 保持するで税が0系が1 day 0 j が市警がゼロで市で jk が11の時にここはねあの rs フリップフロップ だと禁止だったんですけど jk フリップフロップの場合はそれとは違った特殊の動作をして 11になるとねあの反転っていう動作をします 反転ちょっとイメージ湧きにくいかなと思うんですけどタイミングチャートで説明して いきます この jk フリップフロップの特徴として rs フリップフロップとまず決定的に 違うのは r 脊振プロプっての入力妊娠
(17:48) パルスが入ってきたその瞬間に急にも信号が反映されてましたよね だけど jk フリップフロップっていうの入力 jk に信号が入っただけでは出力 に マーゲイが01の時010の時に家っていう いう風なデータが入るんですけど 入力がに信号が入っただけではまだ 反映されませんじゃあいつ反映されるかって言うとこのクロックても重要になります このクロックっていう端子がすごく重要でこういう月号 ちょっと拡大して書くとこういう月号になってますよね 声月号の時っていうのはこの グロックのパルスが入ってきた時のこの立ち下がりの時に値が出力に反映されますと 入力に入ってきた値を見て出力が このタイミングで反映されますということを意味しています ここに丸が付いている時は立ちたがりなんですけど丸が付いてないこともあります flip flop によっては丸がついてない時は立ち上がりで値が反映されると いうような意味になるんですけどじゃあ例えばえっと j がこのタイミングで1位に なってこのタイミングゼロになったとしましょう
(18:56) で計はずっとこう0のままで で旧がどうなるかというと最初の初期状態で旧がどうなってるかわかんないんですけど まぁ仮にてるだったとしましょうか karin 0だったとします仮にゼロだったとします そしたら税はこの時点で1位になってますよね で警はこの事前0なんでしん率でみると10なんで市になるんですけど 入力がね 切り替わっただけではまだ値は急に出てきませんでいつでてくるかっていうところ クロックの音立ち下がりでできますここですね ここでやっと9はこの真理値に応じた 動作をするとで与え報じするということですね でじゃあこのまま進んで行って系がこのタイミングで1位になりましたとします a そしたら この立ち下がりの時点では jk 00の保持ですねなぜこのここではまだ値を保持し てそのまま進みます でこの時点でへと01になってるんで q はゼロに 神リッチだとの気はゼロになるんですけど値を更新するタイミング合う次の立ち下がり
(20:03) のタイミングなのでここですね ここで値がやっと0になります じゃあそのままを進んでいってじゃあどっちも一になったとしましょう 8 j がどっちも市になりましたという風になっ で者つ次の立ち下がりのタイミングになった時にどういうふうに動作するかというと ここでは へ jk フリップフロップの場合いちいちだと反転ってことなんで今の信号を反転さ せます この時点でゼロなんで反転して一になるということですね 1になるとじゃあそのままちょっと進んでいって ああああああ また11の状態のままずっと進んでいって 次の立ち去り神のタイミングがきたらどうなるかというと jk 11だと反転なので市がこれ0になります っていうのはこういう動作をするのが jk フリップフロップって呼ばれるものでもフリップフープの中ではよく使われる タイプの ものなんですけど重要なの幸ですねもクロックですねクロックの 立ち下がりのタイミングで入力の値が急に講師更新されるというイメージですね
(21:10) 入力が切り替わるだけじゃなくて切り替わった状態でパルスが のタッチ下がりがあってやっと急に神リッチに応じた値が更新されるというのが馬この jk フリップフロップの特徴なんですけど それ以外はこの rs フリープロップとほとんど同じですね11のところで反転する ってまた特殊な動作がありますけど これが版の jk フリップフロップの基本動作ですタイミングチャートです まあ電験三種でもあの球に出題されているのでこの動作をよく覚えておいて欲しいん ですけど フリップロックではねあの頃のパルスの立ち上がりとか立ち下がりで値を更新する タイプのフリップフロップとしてあのディレイフリップフロップ d フリップ フロップとか あとトグルフリップフロップ t フリップフロップっていうのもあるんですけどそれ らも結局はこの jk フリップフロップ があれば実現できるような音フリップフロップ何でもこの jk フリップフロップを 覚えておけばいいんじゃないかなと思いますちなみに d フリップロップってのは 入力が一つ d というやつがあってその d の値を急に更新するのにこの パルスの音立ち上がりかもしくは立ち下がりで越冬値を更新するというだけのもので
(22:16) jk フリップフロップにもっとシンプルなものですね入力が一個しかないその入力の 値をしているに反映するのにクロックのタイミングで出力されると思ってと軍フリップ フロップっていうのはどのクロックが入る弾ミニ出力 出力の旧が反転しますよって誘導さなんで まあそのこの jk フリップフロップんを入力に2つとも1を入れている状態と全く 同じ動作なんでまぁどっちにしろね d フリップフロップがとぐろフリップフロップ っていうの猫の jk フリップフロップがあれば実現できるしこっちを理解しておけ ばね理解できるものなんでまぁこのとりあえずこの jk フリップフロップっていう のを理解しておけばいいんじゃないかなと思いますっということ ので今日の解説は以上になりますありがとうございました最後までご視聴おつかれさま でした このチャンネルでは今後もいろんな解説動画アップしていくので気に入って頂けたら グッドボタンチャンネル登録ぜひぜひ宜しくお願いしますそれではまた次回の動画でお 会いしましょうありがとうございました
