電子工学やデジタル工学の分野では、さまざまな種類の回路や回路要素に出くわします。ラッチとフリップフロップは、順序論理回路の基本的な骨格です。機能的な論理回路を構築するための基本単位は「ゲート」であり、これらのゲートは論理回路、つまりラッチとフリップフロップの作成に使用されます。また、ラッチの組み合わせを使用してフリップフロップを作成することもできますが、その逆はできません。
ラッチとフリップフロップの出力は、以前のすべての入力と出力に依存します。ただし、それらは基本的に類似しているように見える場合があり、ラッチとフリップフロップの間にはかなり多くの違いがあります。
ラッチvsフリップフロップ
ラッチとフリップフロップの違いは、ラッチ論理回路がクロック信号で構成されていないのに対し、フリップフロップ回路の出力はクロック信号で定義されていることです。これらの論理回路はメモリストレージ要素と見なされ、コンピュータや他の多くのシステムで使用されます。これらは、回路のデータストレージ要素として使用されます。どちらも、0または1として表される双安定デバイスです。
ラッチは、2つの異なる入力と1つの出力を持つ電子回路（論理回路）です。 2つの入力は、「SET」および「RESET」と呼ばれます。ラッチはアクティブハイ回路と見なされます。両方の入力がグランドに接続されており、入力回路またはアクティブロー回路のいずれかで瞬間的にHIGH信号が誘導された場合。入力自体がHIGHであり、いずれかの入力で瞬間的なLow信号がトリガーされた場合。
フリップフロップは、ラッチ回路とは異なり、クロック信号を持っているため同期です。フリップフロップは、複雑な順序回路の構築に使用される基本的なデジタルメモリストレージ回路です。最初のフリップフロップ構造は、1943年に英国のColossusコンピューターで使用されました。フリップフロップは、双安定マルチバイブレータと呼ばれることが多く、複雑な順序論理回路を作成する際の重要な要素として使用されます。
ラッチとフリップフロップの比較表
| 比較のパラメータ | ラッチ | フリップ・フロップ |
| 入出力応答 | ラッチは入力を継続的にチェックし、同時に入力に応答します。 SETまたはRESET。 | フリップフロップは入力をチェックしますが、クロック信号またはその他の誘導信号によって定義された場合にのみ出力を変更します。 |
| タイプ | ラッチ回路の分類はありません。 | フリップフロップには、同期または非同期の2つのタイプがあります。 |
| クロック信号 | このタイプの回路にはクロック信号はありません。 | クロック信号はすべてのフリップフロップ回路に存在します。 |
| 使用法 | これらは順序回路の設計に使用できますが、通常は好ましくありません。 | これらは、カウンタなどの広く使用されている順序回路の構成要素です。 |
| 例 | SRラッチ、Dラッチ。 | Dフリップフロップ、JKフリップフロップ。 |
ラッチとは何ですか？
ラッチは、順序回路の設計に使用される非常に一般的に議論されている論理回路であり、SET-RESET回路としても知られています。ラッチ回路は、NOR、AND、NANDなどのゲートを使用して作成されます。2つの入力はSETおよびRESETと呼ばれます。入力と出力の違いは、ラッチ回路のタイプに由来します。
たとえば、回路のSETとRESETがグランド（Low）に接続されていて、ラッチがいずれかの入力のHIGH信号によって瞬間的にトリガーされる場合、それはアクティブHigh回路と呼ばれます。同様に、2つの入力が単純にHighであり、ラッチがいずれかの入力の瞬間的なLOW信号によってトリガーされる場合、それはアクティブLow回路と呼ばれます。
クロック信号を備えたフリップフロップとは異なり、ラッチ回路は2つの入力に瞬時に応答します。また、本質的に同期または非同期のフリップフロップ回路を作成するためにも使用されます。ラッチ回路の例としては、SRラッチとDラッチがあります。
フリップフロップとは何ですか？
ラッチ論理回路と同様に、フリップフロップには2つの安定状態（1と0）があり、状態情報を格納するために使用されます。フリップフロップは、順序回路のメモリストレージ要素として使用されます。また、出力の変化に影響を与えるクロック信号もあります。ラッチ論理回路と同様に、フリップフロップには2つの安定状態（1と0）があり、状態情報を格納するために使用されます。フリップフロップは、順序回路のメモリストレージ要素として使用されます。また、出力の変化に影響を与えるクロック信号もあります。
順序回路の出力は、組み合わせ回路またはフリップフロップを構築するゲート、あるいは両方の回路要素の組み合わせで構成されます。フリップフロップの状態は、クロック信号パルスの影響を受け、クロックパルスがアクティブでない場合はオフになります。フリップフロップの状態は、クロック信号パルスの影響を受け、クロックパルスがアクティブでない場合はオフになります。
通常、クロック付きフリップフロップは同期順序回路のメモリ要素として機能し、同様に、クロックなしフリップフロップ（つまりラッチ）は非同期順序回路のメモリ要素として機能します。フリップフロップ回路は、非同期ラッチ回路と比較した場合、最近のコンピュータやメモリストレージベースの順序回路でより好まれています。
フリップフロップは、NOR、NOT、AND、NANDなどのゲートを使用して構築されたエッジトリガーデバイスです。また、フリップフロップは、ゲートがラッチ回路の構築に使用されるのと同じように、非同期ラッチ回路を使用して構築できます。いくつかの例には、DフリップフロップとJKフリップフロップが含まれます。
ラッチとフリップフロップの主な違い
- フリップフロップは同期ですが、ラッチ論理回路は非同期です。メモリ論理回路を構築する場合、エッジトリガー特性のため、ゲートとフリップフロップがラッチよりも優先されます。
- フリップフロップにはクロック信号が装備されていますが、ラッチにはクロック信号がありません。
- ラッチはレベルトリガーデバイスですが、フリップフロップはエッジトリガーデバイスです。
- フリップフロップは、メモリストレージを備えた順序回路の構成要素と見なされますが、ラッチはあまり好ましくありません。ただし、順序回路の設計にラッチを使用できる場合があります。
- フリップフロップはゲートとラッチを使用して作成できますが、フリップフロップを使用してラッチを作成することはできません。ただし、ゲートは両方の回路に共通の構成要素です。
結論
ラッチとフリップフロップはどちらも安定状態の双安定デバイスであり、0と1で表されます。両方の論理回路は、さまざまなゲートの組み合わせによって生成されます。これらは、順序論理回路の基本的なメモリ要素です。
フリップフロップは、出力結果を定義するクロックパルス信号を備えているため、ラッチよりも効率的であると考えられています。フリップフロップ回路は、主に最近のコンピュータ回路やカウンタなどの他の順序回路で使用されています。データストレージは回路要素の両方の機能であり、これらのタイプの回路はまとめてシーケンシャルロジック回路のビルディングブロックとして知られています。
