Bei einer Flip-Flop-Schaltung werden Transistoren als Schalter benutzt, um zwischen zwei stabilen Zuständen hin- und herzuschalten. Die Flip-Flop-Schaltung spielt in der Digitaltechnik als integriertes Bauelement in Speicherschaltkreisen eine besonders bedeutsame Rolle.
Aufbau und Wirkungsweise
In einer Flip-Flop-Schaltung sind zwei Transistoren
so gegeneinander geschaltet, dass jeweils der Kollektor
des einen Transistors mit der Basis
des anderen Transistors verbunden ist (Bild 1).
Im Ausgangszustand soll durch den Transistor T1
ein Basisstrom fließen, sodass der Kollektorstromkreis
von T1 eingeschaltet ist und die Lampe L1
leuchtet (roter Stromkreis in Bild 1). Der Kollektor von T1
ist mit der Basis des Transistors T2 verbunden.
Bei Stromfluss durch T1 ist der Widerstand dieses
Transistors sehr klein, sodass auch die Emitter-Kollektor-Spannung
an T1
sehr klein ist. Diese kleine Spannung, die gleichzeitig an der Basis von
T2 anliegt, reicht nicht aus, um die Schwellenspannung
von T2
zu überwinden. Der Basistrom von T2 bleibt
null. Der Kollektorstromkreis von T2 wird gesperrt.
Der geringe Basisstrom von T1 durch die Lampe L2
reicht nicht aus, um diese Lampe zum Leuchten zu bringen.
Wird nun kurzzeitig der Schalter S geschlossen, liegt an der Basis
von T2 eine größere Spannung an, die
zu einem Basisstrom durch T2 führt. Damit
werden der Kollektorstromkreis und die Lampe L2
eingeschaltet.
Dadurch sinkt die Spannung am Kollektor T2 auf
einen sehr kleinen Wert unterhalb der Schwellenspannung. Da der Kollektor
von T2 mit der Basis von T1
verbunden ist, fließt durch T1 kein Basisstrom
mehr und der Kollektorstromkreis und die Lampe L1
werden ausgeschaltet. Daran ändert auch das Öffnen des Schalters
S nichts mehr. Der Zustand bleibt stabil.
Erst durch Betätigen des Schalters R kippt der Zustand wieder
in den Ausgangszustand zurück, der wiederum so lange stabil bleibt,
bis S geschaltet wird.
Wegen dieser beiden stabilen Zustände nennt man die Flip-Flop-Schaltung
auch bistabile Kippschaltung.