デジタル回路でよく登場する フリップフロップ（Flip-Flop） の種類ごとの入力要求表と特徴をまとめました。
代表的な4種類（D・SR・JK・T）について、動作やセットアップ／ホールドタイムの注意点も解説します。
Contents
Dフリップフロップ（D Flip-Flop）
特徴：
クロックの立ち上がり（または立ち下がり）に合わせて、入力Dの値をそのままQに保持する最も基本的なフリップフロップです。
レジスタやシーケンス回路で最も多く使われます。
入力要求表：
| D | CLK | Q(next) |
|---|---|---|
| 0 | ↑ | 0 |
| 1 | ↑ | 1 |
| – | ↓ / HOLD | 保持 |
タイミング要件：
- セットアップ時間（t<sub>su</sub>）：Dはクロック立ち上がりの少し前に安定している必要があります。
- ホールド時間（t<sub>h</sub>）：クロック後もしばらくDを変化させてはいけません。
- 補足： データ経路遅延やクロックジッタを考慮し、マージンを取る設計が推奨されます。
SRフリップフロップ（Set-Reset Flip-Flop）
特徴：
S（セット）とR（リセット）の2入力を持つ基本形。
S=R=1は定義されない（不定状態）ため注意が必要です。
入力要求表：
| S | R | Q(next) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 保持 |
| 0 | 1 | 0（リセット） |
| 1 | 0 | 1（セット） |
| 1 | 1 | 禁止／不定 |
タイミング要件：
- S/R信号はクロック同期型の場合、エッジ前に安定している必要があります。
- 非同期型では、解放のタイミングや「クリア優先／セット優先」などの設計差に注意が必要です。
JKフリップフロップ（JK Flip-Flop）
特徴：
SR型を改良し、J=K=1のときに「トグル（反転）」動作をするようにしたタイプ。
カウンタ回路などによく使われます。
入力要求表：
| J | K | Q(next) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 保持 |
| 0 | 1 | 0（リセット） |
| 1 | 0 | 1（セット） |
| 1 | 1 | トグル（Q反転）※競合注意 |
タイミング要件：
- J/K信号はクロック前に安定させる必要があります。
- トグル動作時は内部遅延によりメタステーブル（不安定）になる可能性があるため、十分なセットアップ・ホールドを確保する必要があります。
Tフリップフロップ（Toggle Flip-Flop）
特徴：
T=1のときにトグル（反転）し、T=0のときは保持。
カウンタ回路などで非常によく利用されます。
入力要求表：
| T | Q(next) |
|---|---|
| 0 | 保持 |
| 1 | トグル（Q反転） |
タイミング要件：
- Tはクロックの立ち上がり前後で安定していること。
- 高速動作では伝搬遅延やゲート遅延の影響を考慮する必要があります。
まとめ表
| 種類 | 入力 | 主な動作 | 注意点 |
|---|---|---|---|
| D | D | Dの値をラッチ | セットアップ／ホールドタイム |
| SR | S, R | セット・リセット制御 | S=R=1禁止 |
| JK | J, K | トグル可能なSR | J=K=1時はトグル（競合注意） |
| T | T | トグル／保持 | カウンタ用途が多い |
補足
- クロック同期型と非同期型では入力要求が異なることがあります。
- FPGAやASICで使う場合は、**内部実装（非同期クリアやプリセット）**の仕様も確認することが重要です。
- 実際のタイミングはデバイスデータシート（例：74HCシリーズなど）を参照してください。