User manual
38 4-Bit-Volladdierer
5.4 Flipop / Bistabile Kippstufe
Angenommen Sie erwarten eine Nachricht sind aber gerade nicht
zuhause, um diese entgegennehmen zu können. Gut, dass es ei-
nen Briefkasten gibt, damit der Absender bzw. Postbote diese dort
für Sie einwerfen kann. So geht die Nachricht nicht verloren und
Sie können die Nachricht aus dem Briefkasten holen und lesen so-
bald Sie Zeit haben. Man könnte den Briefkasten auch als eine Art
Zwischenspeicher bezeichnen. Der rote Winker zeigt an, ob eine
Information bereit liegt oder nicht. Er kann also zwei Zustände
signalisieren. So ähnlich können Sie sich das sogenannte Flipop als
kleinstes digitales Speicherelement (1 Bit) vorstellen.
Der Begriff Flipop oder auch bistabile Kippstufe genannt, bezeichnet in der Digitaltechnik eine elektroni-
sche Schaltung, die zwei stabile elektrische Zustände ("0" und "1") einnehmen kann. Durch entsprechende
Eingangssignale kann die Kippstufe von einem Zustand in den anderen übergeführt werden.
Damit haben wir die Möglichkeit eine digitale Information (1 Bit) zu speichern – solange die Versorgungs-
spannung anliegt. Das Flipop ist das Herzstück sequentieller Schaltungen und wird in verschiedenen Aus-
führungen eingesetzt. In Mikroprozessoren werden mehrere Flipops zu sog. Registern parallelgeschaltet.
Die Breite eines Registers gibt an, wieviele Flipops zu einem Register zusammengefasst wurden (gängige
Einheiten sind: 8 bit = 1 Byte; 16 bit = 1 Word; 32 bit = 1 Longword).
Oft wird das RS-Flipop auch mit einer mechanischen Wippe verglichen:
Stabiler Zustand 1
Q=0 Q=1
Stabiler Zustand 2 Metastabiler Zustand
Q=1 Q=0 Q=1 Q=1
Abb. 32: Bistabile Kippstufe am Beispiel einer Wippe
Eine Wippe besitzt zwei stabile Zustände: Einerseits, wenn ihr linkes Ende den Boden berührt, anderer-
seits, wenn ihr rechtes Ende auf dem Boden auiegt. Durch geeigneten Kraftaufwand kann man die Wippe
von einem stabilen Zustand in den anderen stabilen Zustand überführen (bei einem Flipop geschieht dies
durch geeignete Aktivierung der Eingänge, d. h. R = 0, S = 1 bzw. R = 1, S = 0). Lässt die steuernde Kraft
nach (entspricht R = 0 und S = 0), so verharrt die Wippe in dem zuvor eingestellten Zustand: Dieser ist damit
gleichsam gespeichert. Eine horizontale Ausrichtung der Wippe führt jedoch zu einem metastabilen Zu-
stand (entspricht dem Fall R = 1 und S = 1): Da die Wippe in der Praxis nie exakt symmetrisch gebaut ist und
nicht alle äußeren Störeinüsse ausgeschaltet werden können, kippt die Wippe nach einer bestimmten Zeit
und nimmt einen der beiden stabilen Zustände ein, sobald die steuernde Kraft nachlässt. In der Regel kann
nicht vorhergesagt werden, ob ihr linkes Ende oder ihr rechtes Ende in Richtung des Erdbodens kippen wird,
da nicht alle Störungen exakt genug bekannt sind. Ein getaktetes Flipop entspricht dabei einer Wippe, bei
der die steuernde Kraft nur während einer durch ein äußeres Taktsignal bestimmten Zeit wirken kann.