Das JK-Flipflop ist eine nach Jack Kilby benannte Flipflop-Art. Wie diese funktioniert und was du sonst noch alles dazu wissen musst, lernst du hier!
Inhaltsübersicht
JK-Flipflop Funktionsweise und Abgrenzung zu anderen Flipflops
Das JK-Flipflop ist auch unter dem Beinamen Jump-/ Kill-Flipflop bekannt. Wie die meisten Flipflops, basiert das JK-Flipflop auf dem RS-Flipflop. Es gibt zwei unterschiedliche Arten von JK-Flipflops, das taktzustandsgesteuerte JK-Master-Slave Flipflop und das taktflankengesteuerte JK-Flipflop.
JK-Flipflop Aufbau
Schauen wir uns doch zuerst einmal seinen grundlegenden Aufbau an. Wir haben zwei Steuereingänge J und K und einen Takteingang C, vom englischen Wort „clock“ für Takt. Außerdem hat das JK-Flipflop zwei Ausgänge 
und 
Vor den Eingängen des RS-Flipflops sind zwei NAND Gatter geschalten. Auf diese werden der Output Q bei dem Eingang R und der Output bei dem Eingang S rückgekoppelt.
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JK-Flipflop Unterschied zum RS-Flipflop
Schauen wir uns zu Beginn die Wahrheitstabelle des RS-Flipflops an. Wenn bei diesem beide Eingänge im H-Pegel, also 1 sind, tritt der problemhafte Zustand „nicht speicherbar“ ein. Diesen gibt es bei dem JK-Flipflop nicht. Der Zustand, der hier eintritt wird als „toggel“ Zustand bezeichnet. Was genau dieser macht, werden wir später anhand der Wahrheitstabelle nachvollziehen.
Taktflankengesteuertes JK-Flipflop
Sehen wir uns als Nächstes das taktflankengesteuerte JK-Flipflop an. Das entsprechende Schaltzeichen hat zwei Steuereingänge, einen Takteingang und zwei Ausgänge. Taktflankengesteuert bedeutet, dass das Flipflop nur dann speichert, wenn entweder eine positive oder eine negative Taktflanke vorhanden ist.
Auf welche Taktflanke dein Flipflop reagiert erkennst du am Symbol des C Eingangs. Reagiert dein Flipflop nur auf Endflanken befindet sich ein Punkt vor dem Eingang. Ansonsten bleibt der bestehende Ausganszustand erhalten.
JK-Flipflop Wahrheitstabelle
Sehen wir uns nun die Wahrheitstabelle für den Speicherzustand an. Wir betrachten dabei nun beispielhaft ein JK-Flipflop, das auf positive Flanken reagiert. Das heißt das Taktsignal C schaltet in dem Moment von 0 auf 1.
Sind beide Steuersignale 0, wird der Output, welches bereits vorher vorhanden war, gespeichert. Ist der Eingang K LOW und der Eingang J HIGH ist der Zustand „gesetzt“. Ist der Eingang K HIGH und J LOW, wird das Flipflop zurückgesetzt. Zwei einser führen zum „toggel“ Zustand, das heißt Q „toggelt“ von 0 auf 1 und umgekehrt.
JK-Flipflop Zeitdiagramm
Wenden wir unser Wissen doch einmal an einem Zeitdiagramm an.
Wir betrachten zunächst die Abschnitte in denen C eine Anfangsflanke hat. Bei der ersten Anfangsflanke sind J und K 0, das heißt Q wird „zurückgesetzt“, ist also 0. Bei der zweiten positiven Flanke sind J und K beide 1, somit „toggelt“ Q auf 1. Bei der dritten Flanke ist J 1 und K 0, also wird Q „gesetzt“. Weil es schon eins ist, bleibt das auch so. Ist C auf L-Pegel gesetzt, also 0, wird einfach der Zustand von der vorherigen bis zur nächsten Flanke behalten.
Jetzt weißt du, wie flankengesteuerte JK-Flipflops funktionieren und wie du ihren Ausgangszustand mit der Wahrheitstabelle oder dem Zeitdiagramm herausfinden kannst.
JK-Flipflop — häufigste Fragen
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JK-Flipflop — häufigste Fragen
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Was ist ein Flip-Flop?Ein Flip-Flop ist ein bistabiler Speicherbaustein, der genau ein Bit als Ausgangszustand Q hält. Ein Flip-Flop behält Q so lange, bis ein Steuersignal und oft ein Takt den Zustand ändern.
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Was macht ein JK-Flip-Flop?Ein JK-Flip-Flop ist ein getakteter 1‑Bit-Speicher, dessen Ausgang Q nur bei der aktiven Taktflanke aktualisiert wird. Bei J=K=0 bleibt Q unverändert, bei J=1 K=0 wird Q gesetzt, bei J=0 K=1 zurückgesetzt. Bei J=K=1 wechselt Q seinen Zustand.
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Warum hat das JK-Flipflop keinen unzulässigen Zustand wie das RS-Flipflop?Ein JK-Flipflop hat keinen unzulässigen Zustand, weil die Kombination J=1 und K=1 nicht zu einem widersprüchlichen Set/Reset führt, sondern als definierter Umschaltbefehl interpretiert wird. Durch die Rückkopplung der Ausgänge auf die Eingangslogik bleibt nach der Taktflanke eindeutig festgelegt, ob Q auf 0 oder 1 wechselt.
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Woran erkennt man am Schaltzeichen, ob das JK-Flipflop auf die steigende oder fallende Taktflanke reagiert?Am Schaltzeichen des JK-Flipflops erkennt man die Flanke am Clock-Eingang C: Ein Dreieck am C steht für flankengetriggert. Ist zusätzlich ein kleiner Kreis (Punkt) am C eingezeichnet, reagiert das JK-Flipflop auf die fallende Flanke, ohne Kreis auf die steigende.
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Digitalschaltungen verstehen
Das JK-Flipflop gehört zu den Digitalschaltungen und ist ein wichtiges Bauteil in der Digitaltechnik. Wer sich mit Digitalschaltungen beschäftigt, ordnet Signale, Takt und Speicherfunktionen in logischen Schaltungen ein. So wird klar, wie Eingänge und Ausgänge zusammenhängen und wie Schaltungen ihren Zustand ändern oder halten. Im Informatikbereich findest du passende Videos zu diesem und verwandten Themen.