MAKALAH TEKNIK DIGITAL “RANGKAIAN FLIP-FLOP DASAR”
DISUSUN OLEH : Rendy Andriyanto
(14102035)
Sania Ulfa Nurfalah (14102039)
LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TELEMATIKA TELKOM JL. DI. PANJAITAN 128 PURWOKERTO 2014 1
KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT yang Maha Kuasa, yang telah melimpahkan rahmat dan nikmat serta taufik dan hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan makalah ini. Dengan tujuan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah teknik digital, dan untuk memperdalam atau menambah wawasan tentang Rangkaian Flipflop. Penyusunan makalah ini tidaklah mungkin terwujud apabila tidak mendapat bantuan dan bimbingan dari semua pihak. Tidak luput pada kesempatan ini ingin mengucapkan rasa terimakasih pada berbagai pihak. Penyusun menyadari, bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Walau demikian besar harapan penyusun semoga laporan ini bermanfaat.
Purwokerto,
Desember 2014
Penyusun,
2
DAFTAR ISI Hal Cover .............................................................................................................................
1
Kata Pengantar …………………………………………………………………………
2
Daftar Isi ……………………………………………………………………………….
3
BAB I : PENDAHULUAN 1.1 Dasar Teori……………………………………………………………………
4
1.2 Rumusan Masalah……………………………………………………………..
5
1.3 Tujuan............................................................…………………………………..
5
BAB II. PEMBAHASAN 2.1 Pengertian Flip-Flop…………………………………………………………..... 6 2.2 Macam – Macam Flip-Flop…………………………………………………….. 6 2.3 Gerbang Logika……………………………………………………………….... 10 2.4 Prinsip Kerja Flip-Flop…………………………………………………....….... 13 2.5 Fungsi Flip-Flop………………………………………………………………... 14
BAB.III. PENUTUP 3.1 Kesimpulan……………………………………………………………………. 16 Daftar Pustaka…………………………………………………………………………… 17
3
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Dasar Teori Rangkaian Logika terbagi menjadi dua kelompok yaitu rangkaian logika
kombinasional dan rangkaian sekuensial. Rangkaian logika kombinasional adalah rangkaian yang kondisi keluarannya (output) dipengaruhi oleh kondisi masukan (input). Rangkaian logika sekuensial adalah rangkaian logika yang kondisi keluarannya dipengaruhi oleh masukan dan keadaan keluaran sebelumnya atau dapat dikatakan rangkaian yang bekerja berdasarkan urutan waktu. Ciri rangkaian logika sekuensial yang utama adalah adanya jalur umpan balik (feedback) di dalam rangkaiannya. Rangkaian yang termasuk rangkaian logika kombinasional yaitu Dekoder, Enkoder, Multiplekser, Demultiplekser. Pada rangkaian-rangkaian itu terlihat bahwa kondisi keluaran hanya dipengaruhi oleh kondisi masukan pada saat itu. Adapun contoh rangkaian yang termasuk rangkaian sekuensial salah satunya yaitu flip-flop. Flip-flop adalah rangkaian utama dalam logika sekuensial. Counter, register serta rangkaian sekuensial lain disusun dengan menggunakan flip-flop sebagai komponen utama. Flip-flop adalah rangkaian yang mempunyai fungsi pengingat (memory). Artinya rangkaian ini mampu melakukan proses penyimpanan data sesuai dengan kombinasi masukan yang diberikan kepadanya. Data yang tersimpan itu dapat dikeluarkan sesuai dengan kombinasi masukan yang diberikan. Ada beberapa macam flip-flop yang akan dibahas, yaitu flip-flop R-S, flip-flop J-K, dan flip-flop D. Sebagai tambahan akan dibahas pula masalah pemicuan yang akan mengaktifkan kerja flip-flop. Hubungan input-output ideal yang dapat terjadi pada flip-flop adalah: 1) Set, yaitu jika suatu kondisi masukan mengakibatkan keluaran (Q) bernilai logika positif (1) saat dipicu, apapun kondisi sebelumnya. 2) Reset, yaitu jika suatu kondisi masukan mengakibatkan keluaran (Q) bernilai logika negatif (0) saat dipicu, apapun kondisi sebelumnya. 3) Tetap, yaitu jika suatu kondisi masukan mengakibatkan keluaran (Q) tidak berubah dari kondisi sebelumnya saat dipicu. 4) Toggle, yaitu jika suatu kondisi masukan mengakibatkan logika keluaran (Q) berkebalikan dari kondisi sebelumnya saat dipicu.
4
Secara ideal berdasar perancangan kondisi keluaran Q’ selalu berkebalikan dari kondisi keluaran Q. Pada flip-flop untuk menyerempakkan masukan yang diberikan pada kedua masukannya maka diperlukan sebuah clock untuk memungkinkan hal itu terjadi. Clock yang dimaksud di sini adalah sinyal pulsa yang beberapa kondisinya dapat digunakan untuk memicu flip-flop untuk bekerja. Ada beberapa kondisi clock yang biasa digunakan untuk menyerempakkan kerja flip-flop yaitu : 1) Tepi naik
: yaitu saat perubahan sinyal clock dari logika rendah (0) ke logika tinggi.
2) Tepi turun
: yaitu saat perubahan sinyal clock dari logika tinggi (1) ke logika rendah (0).
3) Logika tinggi : yaitu saat sinyal clock berada dalam logika 1. 4) Logika rendah : yaitu saat sinyal clock berada dalam logika 0.
1.2
Rumusan Masalah Bagaimana cara bekerja sebuah rangkaian flip-flop
1.3
Tujuan Agar Si Pembaca dapat memahami tentang Rangkaian Flip – Flop Dasar dan Dapat
mengerti bagaimana rangkaian flip – flop bekerja. Sebagai pengetahuan tambahan dan bekal pengalaman.
5
BAB II Rangkaian Flip – Flop Dasar 2.1
Pengertian Flip – Flop Flip-flop adalah rangkaian digital yang digunakan untuk menyimpan satu bit secara
semi permanen sampai ada suatu perintah untuk menghapus atau mengganti isi dari bit yang disimpan. Prinsip dasar dari flip-flop adalah suatu komponen elektronika dasar seperti transistor, resistor dan dioda yang di rangkai menjadi suatu gerbang logika yang dapat bekerja secara sekuensial. Nama lain dari flip-flop adalah multivibrator bistabil. Multivibrator adalah suatu rangkaian regeneratif dengan dua buah piranti aktif, yang dirancang sedemikian sehingga salah satu piranti bersifat menghantar pada saat piranti lain terpancung.
Multivibrator
dapat
menyimpan
bilangan
biner,
mencacah
pulsa,
menyerempakkan operasi-operasi aritmatika, serta melaksanakan fungsi-fungsi pokok lainnya dalam sistem digital. Ada tiga jenis multivibrator,yaitu : astabil, monostabil, dan bistabil. Flip flop yaitu multivibrator yang keluarannya adalah suatu tegangan rendah atau tinggi, 0 atau 1. Keluaran ini tetap rendah atau tinggi; untuk mengubahnya, harus didrive oleh suatu masukan yang disebut pemicu (triger). Sampai datangnya pemicu, tegangan keluaran tetap rendah atau tinggi untuk selang waktu yang tak terbatas. Salah satu jenis flip-flop adalah flip-flop RS. Flip-flop ini mempunyai dua masukan dan dua keluaran, di mana salah satu keluarannya (y ) berfungsi sebagai komplemen. Sehingga flipflop ini disebut juga rangkaian dasar untuk membangkitkan sebuah variabel beserta komplemennya. Flip-flop RS dapat dibentuk dari kombinasi dua gerbang NAND atau kombinasi dua gerbang NOR. 2.2
Macam-Macam Flip – Flop 1. RS Flip Flop RS Flip-flop mempunyai dua masukan data, S dan R. Untuk menyimpan suatu bit tinggi, Anda membutuhkan S tinggi; untuk menyimpan bit rendah, Anda membutuhkan R tinggi. Membangkitkan dua buah sinyal untuk mendrive flip-flop merupakan suatu kerugian dalam berbagai penerapan. Tabel dibawah merupakan keringkasan suatu kemungkinan-kemungkinan masukan/keluaran bagi flip-flop RS. Kondisi masukan yang pertama adalah RS = 00. Ini berarti tidak diterapkan pemicu. Dalam hal ini keluaran Q mempertahankan nilai terakhir yang dimilikinya.
6
Gambar 1. Rangkaian RS Flip – Flop
R
S
Q
0
0
Nilai Terakhir
0
1
1
1
0
0
1
1
Terlarang
Tabel 1. Tabel Kebenaran RS Flip - Flop Kondisi masukan yang kedua adalah RS = 01 berarti bahwa suatu pemicu diterapkan pada masukan S. Seperti kita ketahui, hal ini mengeset flip-flop dan menghasilkan keluaran Q bernilai 1. Kondisi masukan yang ketiga adalah RS = 10 ini menyatakan bahwa suatu pemicu diterapkan pada masukan R. Keluaran Q yang dihasilkan adalah 0. Kondisi masukan RS = 11 merupakan masukan terlarang. Kondisi ini berarti menerapkan suatu pemicu pada kedua masukan S dan R pada saat yang sama. Hal ini merupakan suatu pertentangan karena mengandung pengertian bahwa kita berupaya untuk memperoleh keluaran Q yang secara serentak sama dengan 1 dan sama dengan 0. 2. JK Flip – Flop JK flip-flop merupakan flip flopyang dibangun berdasarkan pengembangan dari RS flip-flop. JK flip-flop sering diaplikasikan sebagai komponen dasar suatu counter atau pencacah naik (up counter) ataupun pencacah turun (down counter). JK flip flop dalam penyebutanya di dunia digital sering di tulis dengan simbol JK -FF. Dalam artikel yang sedikit ini akan diuraikan cara membangun sebuah JK flip-flop menggunakan komponen utama berupa RS flip-flop.
7
Gambar 2. Rangkaian JK Flip - Flop Gambar rangkaian diatas memperlihatkan salah satu cara untuk membangun sebuah flip-flop JK, J dan K disebut masukan pengendali karena menentukan apa yang dilakukan oleh flip-flop pada saat suatu pinggiran pulsa positif diberikan. Rangkaian RC mempunyai tetapan waktu yang sangat pendek, hal ini mengubah pulsa lonceng segiempat menjadi impuls sempit. Pada saat J dan K keduanya 0, Q tetap pada nilai terakhirnya. Pada saat J rendah dan K tinggi, gerbang atas tertutup, maka tidak terdapat kemungkinan untuk mengeset flip-flop. Pada saat Q adalah tinggi, gerbang bawah melewatkan pemicu reset segera setelah pinggiran pulsa lonceng positif berikutnya tiba. Hal ini mendorong Q menjadi rendah . Oleh karenanya J = 0 dan K=1 berarti bahwa pinggiran pulsa lonceng positif berikutnya akan mereset flipflopnya. Pada saat J tinggi dan K rendah, gerbang bawah tertutup dan pada saat J dan K keduanya tinggi, kita dapat mengeset atau mereset flip-flopnya. Untuk lebih jelasnya daat dilihat pada tabel kebenaran JK flip-flop berikut. Input
Output
J
K
CK
Q
Q'
0
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
0
0
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
0
Tabel 2. Tabel Kebenaran JK Flip – Flop
8
3. T Flip –Flop Rangkaian T flip-flop atau Togle flip-flop dapat dibentuk dari modifikasi clocked RSFF, DFF maupun JKFF. TFF mempunyai sebuah terminal input T dan dua buah terminal output Q dan Qnot. TFF banyak digunakan pada rangkaian Counter, frekuensi deviden dan sebagainya.
Gambar 3. Rangkaian T Flip – Flop T
Q
0
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
0
1
1
1
Tabel 3. Tabel Kebenaran Rangkaian T Flip – Flop 4. D Flip – Flop Flip-flop D dapat disusun dari flip-flop S-R atau flip-flop J-K yang masukannya saling berkebalikan. Hal ini dimungkinkan dengan menambahkan salah satu masukannya dengan inverter agar kedua masukan flip-flop selalu dalam kondisi berlawanan. Flip-flop ini dinamakan dengan flip-flop data karena keluarannya selalu sama dengan masukan yang diberikan. Saat flip-flop pada keadaan aktif, masukan akan diteruskan ke saluran keluaran.
9
Gambar 4. Rangkaian D Flip – Flop CK
D
Q
Q’
0
X
0
1
1
0
0
1
1
1
1
0
Tabel 4. Tabel Kebenaran D Flip – Flop
2.3
Gerbang Logika Gerbang Logika adalah rangkaian dengan satu atau lebih dari satu sinyal masukan
tetapi hanya menghasilkan satu sinyal berupa tegangan tinggi atau tegangan rendah. Dikarenakan analisis gerbang logika dilakukan dengan Aljabar Boolean maka gerbang logika sering juga disebut Rangkaian logika. Rangkaian logika sering kita temukan dalam sirkuit digital yang diimplemetasikan secara elektronik dengan menggunakan dioda atau transistor. Macam – Macam Gerbang Logika Dasar : 1. AND Gerbang ini akan menghasilkan keluaran ‘1’ jika atau semua sinyal masukannya bernilai ‘1’ .
Gambar 5. Simbol Gerbang AND A
B
F
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Tabel 5. Tabel Kebenaran Gerbang AND 10
2. OR Gerbang ini akan menghasilkan keluaran ‘1’ jika salah satu atau semua sinyal masukannya bernilai ‘1’.
Gambar 6. Simbol Gerbang OR A
B
F
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
Tabel 6. Tabel Kebenaran Gerbang OR
3. NOT Gerbang ini akan menghasilkan keluaran yang berlawanan dengan masukannya.
Gambar 7. Simbol Gerbang NOT
A
F
0
1
1
0
Tabel 7. Tabel Kebenaran Gerbang NOT
4. NAND Gerbang ini merupakan gabungan gerbang AND dan NOT. Keluarannya merupakan keluaran gerbang AND yang di inverter.
Gambar 8. Simbol Gerbang NAND
11
A
B
F
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
Tabel 8. Tabel Kebenaran Gerbang NAND
5. NOR Gerbang ini merupakan gabungan gerbang OR dan NOT. Keluarannya merupakan keluaran gerbang OR yang di inverter.
Gambar 9. Simbol Gerbang NOR A
B
F
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
Tabel 9. Tabel Kebenaran Gerbang NOR
6. X-OR Gerbang ini akan menghasilkan keluaran ‘1’ jika jumlah masukan yang bernilai ‘1’ berjumlah ganjil.
Gambar 10. Simbol Gerbang X-OR
12
A
B
F
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
Tabel 10. Tabel Kebenaran Gerbang X-OR
7. X-NOR Gerbang ini akan menghasilkan keluaran ‘1’ jika jumlah masukan yang bernilai ‘1’ berjumlah genap / tidak ada sama sekali.
Gambar 11. Simbol Gerbang X-NOR A
B
F
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Tabel 11. Tabel Kebenaran Gerbang X-NOR
2.4
Prinsip Kerja Flip – Flop 1 . Jika clock bernilai rendah (0) maka flip-flop J-K master akan tidak aktif, tetapi
karena input clock flip-flop J-K slave merupakan komplemen dari clock flip-flop master maka flip-flop slave menjadi aktif, dan outputnya mengikuti output flip-flop J-K master. 2. Jika clock bernilai tinggi (1), flip-flop master aktif sehinga outputnya tergantung pada input J dan K, pada sisi lain flip-flop slave menjadi tidak aktif karena clock pemicunya bernilai rendah (0). 3. Pada saat sinyal detak berada pada tingkat tinggi, master-nya yang aktif dan slavenya tidak aktif. 4. Pada saat sinyal detak berada pada tingkat rendah, master-nya yang tidak aktif dan slave-nya yang aktif.
13
5. Jika input J diberikan bersama-sama dengan tepi naik pulsa pemicu, flip-flop master akan bekerja terlebih dahulu memantapkan inputnya selama munculnya tepi naik sampai clock bernilai rendah (0). 6. Setelah clock bernilai rendah (0),flip-flop master akan tidak aktif dan flip-flop slave bekerja menstransfer keadaan output flip-flopmaster keoutput flip-flop slave yang merupakan output flip-flop secarakeseluruhan.
Gambar 12. Contoh penggunaan flip – flop dalam rangkaian
2.5
Fungsi Flip – Flop 1. Menyimpan bilangan biner. 2. Mencacah pulsa. 3. Menyerempakkan/men-sinkronkan rangkaian aritmatika.
14
BAB III PENUTUP
3.1
Kesimpulan 1. Flip-flop adalah rangkaian digital yang digunakan untuk menyimpan satu bit secara semi permanen sampai ada suatu perintah untuk menghapus atau mengganti isi dari bit yang disimpan. 2. Flip-Flop terdiri dari :
RS Flip-Flop
JK Flip-Flop
D Flip-Flop
T Flip-Flop
3. Gerbang Logika adalah rangkaian dengan satu atau lebih dari satu sinyal masukan tetapi hanya menghasilkan satu sinyal berupa tegangan tinggi atau tegangan rendah. Yang terdiri macam-macam Gerbang Logika : AND, OR , NOT, NAND, NOR, XNOR, dan X-OR.
15
BAB III PENUTUP
3.1
Kesimpulan 4. Flip-flop adalah rangkaian digital yang digunakan untuk menyimpan satu bit secara semi permanen sampai ada suatu perintah untuk menghapus atau mengganti isi dari bit yang disimpan. 5. Flip-Flop terdiri dari :
RS Flip-Flop
JK Flip-Flop
D Flip-Flop
T Flip-Flop
6. Gerbang Logika adalah rangkaian dengan satu atau lebih dari satu sinyal masukan tetapi hanya menghasilkan satu sinyal berupa tegangan tinggi atau tegangan rendah. Yang terdiri macam-macam Gerbang Logika : AND, OR , NOT, NAND, NOR, XNOR, dan X-OR.
16
DAFTAR PUSTAKA
1. ekoatmojo.blog.unsoed.ac.id/. (n.d.). Retrieved November 30, 2014, from http://ekoatmojo.blog.unsoed.ac.id: http://ekoatmojo.blog.unsoed.ac.id/files/2011/06/bab-VIIFLIP-FLOP.pdf 2. lecturer.eepis-its.edu/. (n.d.). Retrieved November 2014, 2014, from http://lecturer.eepisits.edu: lecturer.eepis-its.edu/~prima/elektronika%20digital/.../bab2-flip-flop.pdf 3. www.gunadarma.ac.id/. (n.d.). Retrieved November 30, 2014, from gunadarma: www.gunadarma.ac.id/library/articles/graduate/.../Artikel_10400015.pdf
17
