[전기전자 기초 #11] 플립플롭(Flip-Flop)의 모든 것

안녕하세요! 😊

오늘은 전기 계산의 시작이자 끝이라고 할 수 있는
“플립플롭(Flip-Flop)”을 함께 배워보겠습니다.

어렵게 느껴지실 수 있지만,
이번에도 비유와 예시로 아주 쉽게 설명해드릴게요!

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✅ 플립플롭이란 무엇인가요?

플립플롭(Flip-Flop)은 한 번 신호가 입력되면 그 상태를 유지하는 디지털 소자입니다.
입력 신호가 다시 변경되기 전까지 0 또는 1 상태를 기억합니다.
이 특성을 이용해 기억 장치, 데이터 저장, 타이밍 제어에 활용됩니다.

💡 비유:
플립플롭은 마치 방에 불을 켜고 끄는 스위치와 같습니다.
스위치를 누르면 켜지고, 다시 누르면 꺼지는 원리로 0과 1을 유지합니다.

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🔌 플립플롭의 주요 역할

 

역할	설명	예시
데이터 저장	1비트의 정보를 기억	RAM, 레지스터
타이밍 제어	클럭 신호에 맞춰 동작	CPU 내부 타이밍
카운터	클럭 신호에 따라 0, 1을 셀 수 있음	타이머, 시계
상태 유지	전원이 유지되는 한 상태 기억	상태 제어 회로

 

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🧱 플립플롭의 종류

 

종류	특징	용도
SR 플립플롭	Set/Reset 동작, 기본형	간단한 메모리
D 플립플롭	Data를 직접 입력받아 유지	레지스터, 래치
JK 플립플롭	SR의 개선형, 상호 토글 가능	카운터, 제어 회로
T 플립플롭	Toggle(반전) 동작	카운터, 주파수 나누기

 

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🎨 플립플롭의 심볼과 진리표

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✔️ 1. SR 플립플롭

• S(Set): 1로 설정 : 1이면 출력이 1로 설정
• R(Reset): 0으로 초기화 : 1이면 출력이 0으로 리셋
• Q: 출력
• S와 R이 동시에 1일 경우 불안정한 상태 발생

 

S	R	Q(출력)	상태
0	0	유지	이전 상태 유지
0	1	0	강제로 0으로 초기화
1	0	1	강제로 1로 설정
1	1	무효(불안정)	불안정 (금지상태, 사용하지 않음)

 

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✔️ 2. D 플립플롭 (Data Flip-Flop)

• D(Data): 입력 값 : 클럭 신호에 맞춰 저장
• Q: 출력 값
• CLK(Clock): 신호가 들어올 때만 반응
• 클럭 신호가 들어올 때만 D의 값이 Q로 전송

 

D	CLK	Q(출력)
0	↑	0
1	↑	1

 

💡 실무 팁:
클럭 신호가 변화할 때만 값이 갱신됩니다.
데이터가 손실되지 않고 동기화되어 처리됩니다.

💡 비유:
D 플립플롭은 기록 버튼이 있는 녹음기처럼,
클럭 신호가 들어올 때만 값을 기억합니다.

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✔️ 3. JK 플립플롭

• J: Set 역할
• K: Reset 역할
• Toggle: 둘 다 1일 때 상태가 반전
• SR 플립플롭의 개선형으로, J와 K 두 입력을 사용
• J와 K가 1일 때 토글(Toggle) 기능이 작동
• 불안정 상태가 없으며, 모든 상태 전환이 가능

 

J	K	Q(출력)	상태
0	0	유지	이전 상태 유지
0	1	0	강제로 0으로 초기화
1	0	1	강제로 1로 설정
1	1	반전	상태가 뒤집힘

💡 비유:
JK 플립플롭은 마치 스위치처럼,
두 개의 버튼으로 상태를 설정하고 반전시킬 수 있습니다.

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✔️ 4. T 플립플롭 (Toggle Flip-Flop)

 

• 클럭 신호가 들어올 때마다 상태가 반전(Toggle)
• 카운터 회로에 주로 사용
• T: 1이면 상태 반전, 0이면 유지

 

 

T	CLK	Q(출력)
0	↑	유지
1	↑	반전

💡 비유:
T 플립플롭은 스위치가 매번 반대로 켜지고 꺼지는 램프처럼 동작합니다.

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🎨 플립플롭의 심볼 표현

 

플립플롭	심볼
SR 플립플롭	S, R
D 플립플롭	D
JK 플립플롭	J, K
T 플립플롭	T

 

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🔄 플립플롭의 활용 예시

 

용도	설명
⏲️ 타이머	일정한 시간 간격으로 신호 생성
💾 레지스터	CPU의 임시 데이터 저장
🔢 카운터	디지털 값의 증가/감소 제어
🚦 신호 제어	교통 신호, 디지털 스위칭

 

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🧠 오늘의 요약

• 플립플롭은 디지털 회로의 1비트의 정보를 저장 하는 메모리 소자입니다.
• SR, D, JK, T 플립플롭이 있으며, 각각의 특성에 따라 데이터 유지, 토글, 리셋이 가능합니다.
• 클럭 신호에 맞춰 0과 1을 기억하고 유지합니다.
• SR은 기본 구조지만 불안정 상태가 있고, D 플립플롭은 데이터 기록에 최적화됩니다.
• JK 플립플롭은 불안정 상태를 제거한 개선형, T 플립플롭은 주로 카운터에 사용됩니다.
• CPU 레지스터, 주파수 분주기, 카운터 회로 등 디지털 시스템에서 널리 활용됩니다.
• 메모리, 카운터, 레지스터와 같은 디지털 시스템에서 핵심 역할을 합니다.

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📌 다음 글 예고
다음 시간에는 카운터(Counter)에 대해 알아보겠습니다.
플립플롭을 여러 개 연결하여 순서대로 숫자를 세는 회로를 만들어봅시다!

읽어주셔서 감사합니다 😊
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