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ハードウェア論理回路応用

立ち上がりエッジトリガ型Dフリップフロップのタイミング図に関する記述として、最も適切なものはどれか。

ア.クロック信号がHighレベルの間は常に入力Dの値が出力Qに反映され、Lowレベルでは保持される。
イ.クロックの立ち上がりの瞬間に入力Dの値がサンプリングされ出力Qに反映され、それ以外のタイミングでは出力Qは変化せず保持される。正解
ウ.クロック信号には依存せず、入力Dの値が変化するたびに即座に出力Qが追従する。
エ.クロックの立ち下がりの瞬間に入力Dと出力Qが反転し、トグル動作を繰り返す。

解説

エッジトリガDフリップフロップは「シャッターチャンス型カメラマン」。クロックの立ち上がりという一瞬だけ入力を撮影(サンプリング)し、次のシャッターまでその写真(値)を保持し続けます。

なぜ イ が正解か

イが正解。立ち上がりエッジトリガ型Dフリップフロップは、クロック信号がLow→Highに変化する瞬間(立ち上がりエッジ)だけ入力Dをサンプリングし、その値を出力Qに格納する。それ以外のタイミング(HighレベルでもLowレベルでも、Dが変化しても)Qは変化せず前の値を保持する。同期式デジタル回路のレジスタの基本要素。

なぜ ア は間違いか

クロックHighの間ずっとDが透過するのはレベルトリガ型のDラッチの動作。エッジトリガ型はクロックの「瞬間(エッジ)」のみで動作するため、レベル感応型とは挙動が異なる。

なぜ ウ は間違いか

クロックに依存せずDが即座に伝わるのは単なる配線(バッファ)であり、フリップフロップの動作ではない。フリップフロップは必ずクロックエッジで同期して値を保持する。

なぜ エ は間違いか

立ち下がりで反転トグルするのはTフリップフロップ(クロック入力のみ)の特徴。Dフリップフロップは入力Dの値をそのまま取り込むので、自動でトグルすることはない。

出典: AI生成問題(学習用)