FE EXAM

JKフリップフロップ(J / K 入力)

RSフリップフロップの禁止入力を解消し、両入力1で反転動作するフリップフロップ。

INTERACTIVE VISUALIZATION
保持
セット
リセット
反転
動作
idle
入力 J
0
入力 K
0
出力 Q
0
シナリオ
ステップ1 / 7
STEP 1/7JKフリップフロップとはJKフリップフロップは、J と K の2つの入力を持ち、クロックの立ち上がりに合わせて動作する記憶回路です。RSフリップフロップで使えなかった「両方1」の入力に、反転という便利な動作を割り当てたのが特徴です。横軸は時間で、上段がJ、中段がK、下段が出力Qです。
JKCLKQt0t1t2t3t410
特性表(クロック立ち上がり時の J/K → Q)
JK次の出力 Q動作
00Q(保持)保持
101セット
010リセット
11Q を反転反転
解説

📌
JKフリップフロップとは

JK-FFJKCLKQ

JKフリップフロップとは、J と K の2つの入力を持ち、クロックの合図に合わせて4種類の動作をする記憶回路のことです。RSフリップフロップを改良して、使えなかった「両方1」の入力に便利な役割を持たせたものです。

身近な例で考えると、多機能なリモコンに似ています。J と K の押し方の組み合わせで「点ける」「消す」「そのまま」「今と逆にする」の4通りの操作ができる、と考えると分かりやすいです。特に「今と逆にする(反転)」ができる点が便利です。

上のツールで▶ボタンを押すと、J と K の組み合わせを順に変えていったときに、クロックの立ち上がりごとに出力Qが「保持→セット→リセット→反転」とどう変わるかを確認できます。

🔢
4種類の動作

J0 K0保持J1 K0セットJ0 K1リセットJ1 K1反転

JKフリップフロップは、J と K の組み合わせによって4種類の動作をします。すべてクロックの立ち上がりの瞬間に実行されます。

保持(J=0, K=0):直前のQをそのまま覚え続ける
セット(J=1, K=0):Qを1にする
リセット(J=0, K=1):Qを0にする
反転(J=1, K=1):Qを今と逆の値にひっくり返す(トグル)

特に役立つのが反転(トグル)です。J=K=1 のままクロックを送り続けると、立ち上がりのたびにQが 0→1→0→1… と交互に切り替わります。これはクロックの回数を数える(分周する)カウンタ回路の部品として使われます。電灯のスイッチを押すたびにオン・オフが切り替わるのと同じ動きです。

⚖️
RSとの違い

RS: S=1 R=1禁止(不定)JK: J=1 K=1反転(有効)

JKフリップフロップとRSフリップフロップの最大の違いは「両入力が1のとき」の扱いです。RSでは S=R=1 が禁止(出力が不定)でしたが、JKではその組み合わせに反転という有効な動作を割り当てています。

入力の組み合わせRSフリップフロップJKフリップフロップ
0, 0保持保持
1, 0セット(Q=1)セット(Q=1)
0, 1リセット(Q=0)リセット(Q=0)
1, 1禁止(不定)反転(トグル)

このように、「J/K は S/R に対応し、両方1のときだけ反転になる」と覚えるとすっきりします。禁止状態がなくなったおかげで、JKフリップフロップは使い勝手がよく、カウンタやレジスタなど幅広い回路に応用されています。

練習問題

🎯
基本情報技術者 練習問題

Q1.JKフリップフロップで J=1, K=1 を与えたときの動作として正しいものはどれか。
A.出力Qが必ず1になる
B.出力Qが必ず0になる
C.直前の出力Qを反転する(0↔1が入れ替わる)
D.出力が不定になり禁止される
Q2.JKフリップフロップがRSフリップフロップと比べて優れている点はどれか。
A.入力が1本だけで済む
B.両入力が1のときに不定(禁止)にならず、反転動作になる
C.クロックがなくても動作する
D.消費電力がゼロになる
Q3.JKフリップフロップで J=1, K=0 を与えたときの出力 Q はどうなるか。
A.Q=1 になる(セット)
B.Q=0 になる(リセット)
C.直前の値を保持する
D.Q が反転する

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