RANGKAIAN D FLIP-FLOP (Tugas Matakuliah Sistem Digital)
Oleh Mujiono Afrida Hafizhatul ulum
JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG 2013
FLIP FLOP D BESERTA CONTOH SOAL
A. 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.
Gambar 1. Rangkaian analog Flip Flop
1. Perbedaan rangkaian kombinasional dan sekuensial a) Rangkaian kombinasional terdiri dari gerbang logika yang memiliki output yang selalu tergantung pada kombinasi input yang ada. Rangkaian kombinasional melakukan operasi yang dapat ditentukan secara logika dengan memakai sebuah fungsi boolean. b) Rangkaian sekuensial merupakan rangkaian logika yang keadaan outputnya tergantung pada keadaan input-inputnya juga tergantung pada keadaan
c) output sebelumnya. Rangkaian ini juga didefenisikan sebagai rangkaian logika yang outputnya tergantung waktu. 2. Perbedaan dari : Truth table, state table, characteristic table, exitation table serta perbedaan dari Boolean equation, state equation, characteristic equation, flip flop input equation. a) Turth Table merupakan suatu tabel yang menyajikan beragam kombinasi inputan dari suatu fungsi beserta output yang dihasilkan, dalam penyajianya biasa terdapat potongan-potongan fungsi jika fungsi yang ingin disajian tersebut panjang. b) State Table merupakan tabel yang menyajikan satu-persatu input, output, dan susunan flip-flop yang ada. c) Characteristic Table merupakan defenisi dari sifat-sifat logika dari sebuah rangkaian flip-flop dengan menjelaskan operasinya yang disajikan dalam bentuk tabel. d) Exitation Tabel merupakan tabel yang digunakan untuk menunjukkan input yang digunakan untuk perubahan state awalan.Bagian B e) Boolean Equation berfungsi untuk mendefenisikan suatu fungsi dalam rangkaian menggunakan bilangan biner yang terdiri angka 0 dan 1 serta symbol operasi logika. f) State Equation berfungsi untuk menetapkan suatu fungsi dari state lanjutan sebagai sebuah fungsi dari state awalan sebagai fungsi dari state awal dan input. g) Characteristic Equation berfungsi untuk menjelaskan sifat-sifat logika dari sebuah rangkaian flip-flop (seperti pada Characteristic Table) dalam bentuk aljabar. h) Flip-flop Input Equation merupakan bagian dari rangkaian yang menghasilkan input untuk ragkaian flip-flop secara aljabar, menggunakan kumpulan fungsi boolean. B. Macam-Macam Flip Flop 1) D Flip-flop merupakan salah satu jenis flip-flop yang dibangun dengan menggunakan flip-flop S-R. Perbedaannya dengan flip-flop S-R terletak
pada inputan R, pada D Flip-flop inputan R terlebi dahulu diberi gerbang NOT, maka setiap input yang diumpankan ke D akan memberikan keadaan yang berbeda pada input S-R, dengan demikian hanya akan terdapat dua keadaan S dan R yairu S=0 dan R=1 atau S=1 dan R=0, jadi dapat disi 2) Master SLave D Flip-flop merupakan rangkaian flip-flop yang memiliki 2 latch D dan sebuah inverter. Latch yang satu bernama Master dan yang kedua bernama Slave. Master D hanya akan mendeskripsikan diktat yang outputnya hanya dapt diganti selama ujung negatif jam. 3) JK Flip-flop merupakan rangkaian flip-flop yang dibangun untuk megantisipasi keadaan terlarang pada flip-flop S-R. 4) T Flip-flop merupakan rangkaian flip-flop yang dibangun dengan menggunakan flip-flop J-K yang kedua inputnya dihubungkan menjadi satu maka akan diperoleh flip-flop yang memiliki watak membalik output sebelumnya jika inputannya tinggi dan outputnya akan tetap jika inputnya rendah.
C. D Flip Flop Bentuk latch yang secara praktis penggunaannya luas adalah D Latch. Rangkaian D latch ini memiliki masukan tunggal yaitu D (Data), dan akan menyimpan masukan D dengan pengendali sinyal Clk (clock). Rangkaian ini dikenal sebagai Gated D latch dengan bentuk implementasi sebagai berikut :
Gambar 2. Gerbang logika D Flip Flop
Jika D = 1, maka S = 1 dan R = 0, sehingga akan mengakibatkan state Q bernilai 1 (Q = 1). Sedangkan jika D = 0, maka S = 0 dan R = 1 yang berakibat pada state Q ernilai 0 (Q = 0). Perubahan state pada Q akan terjadi jika Clk bernilai 1, sedangkan saat Clk bernilai 0, Q akan mempertahankan state terakhirnya. Table
kebenaran yang menggambarkan cara kerja dari gated D latch ini adalah sebagai berikut :
CLK 0 1 1
D X 0 1
Q(t+1) Q(t) 0 1
Bentuk simbol grafik dari gated D latch ini adalah sebagai berikut :
Gambar 3. Simbol D Flip flop
Berdasarkan table kebenaran di atas, terdapat simbol Q(t+1) dan Q(t). Simbol Q(t) menunjukkan nilai state saat ini, sedangkan Q(t+1) adalah nilai state berikutnya. Pada tabel kebenaran di atas, pada saat Clk = 0, untuk nilai D berapapun (D = x) maka Q(t+1) = Q(t). Kondisi inilah yang menunjukkan terjadinya kondisi penyimpanan pada rangkaian gated D latch, artinya keluaran tidak akan berubah dan akan sama dengan kondisi keluaran terakhir. Sedangkan pada saat Clk bernilai 1 (Clk = 1), setiap perubahan nilai D akan menyebabkan perubahan keluaran pada state berikutnya. Kelebihan utama dari gated D latch ini adalah dapat dihindarinya kondisi race yang mungkin terjadi jika S = R = 1. Jadi kondisi keluaran = x yang terlihat pada tabel kebenaran gated SR latch tidak mungkin terjadi pada rangkaian gated D latch ini. Contoh penggambaran cara kerja rangkaian gated D latch pada diagram pewaktu adalah sebagai berikut :
Gambar 4. Diagram Pewaktuan D Flip Flop
Pada gambar terlihat bahwa Q akan berubah jika Clk = 1. Pada saat Clk = 0 meskipun D berubah (lihat interval t1 – t2), maka Q akan tetap.
Contoh Soal: 1.
Tentukanlah rangkaian yang membuat flip-flop JK berfungsi sebagai flip flop D! Jawaban:
2.
Tentukanlah rangkaian yang mengubah flip-flop D berfungsi sebagai flip-flop JK.
3.
Buatlah tabel kebenaran dari rangkaian diskrit gerbang D Flip flop pada gambar dibawah ini!
4.
Gambarlah sebuah rangkaian sekuensial dengan satu flip flop D, 2 masukkan J dan K dan gerbang lainnya. Operasi rangkaian dijelaskan dalam tabel: J 0 0 1 1
K 0 1 0 1
Operation Q(pengunci tepi hilang, keluarannya tidak berubah Pengunci tepi dalam keadaan reset, keluaran 0 Pengunci tepi dalam keadaan set, bernilai 1 Pengunci tepi menambah keluaran
a) Buatlah Tabel yang menyatakan keadaan setelahnya, masukan dan
keadaan selanjutnya! b) Dapatkanlah persamaan keadaan selanjutnya! 5.
Dua buah flip-flop D dengan kendali CLEAR dihubungkan seperti pada Gambar S8.8 (a). Tentukanlah bentuk gelombang keluaran flip-flop A dan B untuk gelombang masukan yang diberikan pada Gambar S8.8 (b). Pada awal diagram waktu ditunjukkan bahwa A dan B berkeadaan 0 karena CLEAR rendah (= 0).
(b)
