10.10

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan 

5. Problem

6. Contoh Soal

7. Link Download 

10.10 Flip Flop Application

1. TUJUAN[kembali]

  

a. mengetahui pengaplikasian dari Flip-Flop

b. mengetahui spesifikasi dari alat-alat yang digunakan dengan datasheet yang didapat

 

2. ALAT DAN BAHAN[kembali]

ALAT :

1.         Power Supply

 

BAHAN :

  1.        Resistor

 

2.        Gerbang OR 

Contoh gerbang OR yaitu IC 7432 yang berisi 4 buah gerbang logika OR dengan masing-masing dua input.

 

3.        Gerbang NAND

Contoh gerbang OR yaitu IC 7400 yang terdiri dari 4 buah gerbang nand yang mempunyai 2 input.

-. Flip-flop 7476

Flip-flop adalah suatu rangkaian elektronika yang memiliki dua kondisi stabil dan dapat digunakan untuk menyimpan informasi. Flip Flop merupakan pengaplikasian gerbang logika yang bersifat Multivibrator Bistabil. Dikatakan Multibrator Bistabil karena kedua tingkat tegangan keluaran pada Multivibrator tersebut adalah stabil dan hanya akan mengubah situasi tingkat tegangan keluarannya saat dipicu (trigger).  Flip-flop mempunyai dua Output (Keluaran) yang salah satu outputnya merupakan komplemen Output yang lain.

- Gerbang logika AND

Jenis Gerbang AND atau AND Gate adalah salah satu jenis gerbang logika yang membutuhkan dua atau lebih masukan (input) untuk kemudian hanya menghasilkan satu keluaran (output). Pada Gerbang Logika AND, simbol yang digunakan untuk pengoperasiannya adalah tanda titik (.) atau bahkan tidak memakai tanda sama sekali. Contoh pengoperasiannya yaitu : Z=X.Y atau Z = XY.

- Gerbang Logika NAND

Arti NAND adalah NOT AND atau BUKAN AND, Gerbang NAND merupakan kombinasi dari Gerbang AND dan Gerbang NOT yang menghasilkan kebalikan dari Keluaran (Output) Gerbang AND. Gerbang NAND akan menghasilkan Keluaran Logika 0 apabila semua Masukan (Input) pada Logika 1 dan jika terdapat sebuah Input yang bernilai Logika 0 maka akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 1. 

- Clock

Clock adalah salah satu masukan yang ada dalam beberapa rangkaian Flip-flop. Rangkaian komputer menggunanakan ribuan flip-flop. Untuk mengkoordinasi kegiatan keseluruhan, sinyal umum yang bernama kunci-waktu (clock) dikirimkan ke setiap flip-flop. Sinyal ini mencegah flip-flop berubah keadaan sebelum waktunya.

- Inverter

Gerbang NOT hanya memerlukan sebuah Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang NOT disebut juga dengan Inverter (Pembalik) karena menghasilkan Keluaran (Output) yang berlawanan (kebalikan) dengan Masukan atau Inputnya. Berarti jika kita ingin mendapatkan Keluaran (Output) dengan nilai Logika 0 maka Input atau Masukannya harus bernilai Logika 1. Gerbang NOT biasanya dilambangkan dengan simbol minus (“-“) di atas Variabel Inputnya. 

- Logicprobe

Gambar 6 logicprobe

Logic probe adalah alat yang dapat menganalisa suatu rangkaian IC dengan cara menunjukkan logika keluaran dari kaki pin IC tersebut .Sehingga tidak perlu multimeter untuk menganalisa keluaran dan mempercepat proses analisa karena cara mengecek keluaran tersebut hanya dengan cara menempelkan probe tersebut ke kaki pin IC dan indikator LED akan menunjukkan logika keluaran.

- Logicstate

Logicstate adalah alat yang memberikan logika 1 atau 0 kedalam rangkaian, dimana 1 menunjukkan arti TRUE (benar) dan FALSE (salah). Logic state pun sangat berguna dalam sistem digital, terutama gerbang logika, dimana gerbang tersebut akan mengeluarkan output tergantung dari inputnya, yaitu output daru logicstate.

-. Switch mekanik

Gambar 9 Switch Mekanik

Switch adalah salah satu komponen yang penting dalam setiap rangkaian atau perangkat elektronik. Seperti pada artikel yang disebutkan sebelumnya, Saklar atau Switch adalah perangkat yang digunakan untuk memutuskan atau menghubungkan aliran arus listrik. Meskipun saat ini telah banyak yang menggunakan saklar atau switch elektronik yang menggunakan sensor ataupun rangkaian yang terdiri komponen semikonduktor seperti transistor, IC dan dioda. Namun saklar mekanik atau mechanical switch masih tetap memegang peranan penting pada hampir semua perangkat atau peralatan listrik dan elektronik. 

3. Dasar Teori[kembali]

    Flip-flop digunakan dalam berbagai rangkaian aplikasi, yang paling umum di antaranya adalah rangkaian pembagian frekuensi dan penghitungan serta rangkaian penyimpanan dan transfer data. Area aplikasi ini dibahas panjang lebar di Bab 11 tentang penghitung dan register. Kedua aplikasi ini menggunakan susunan sandal jepit bertingkat dengan atau tanpa beberapa logika kombinasional tambahan untuk menjalankan fungsi yang diinginkan. Penghitung dan register tersedia dalam bentuk IC untuk berbagai aplikasi rangkaian digital. Aplikasi lain dari sandal jepit termasuk penggunaannya untuk sakelar debouncing, di mana bahkan flip-flop yang tidak di-clock (seperti kait NAND atau NOR) dapat digunakan, untuk menyinkronkan input asinkron dengan input jam dan untuk identifikasi tepi input sinkron . Ini secara singkat dijelaskan dalam paragraf berikut.

10.10.1 Switch Debouncing

Karena fenomena pantulan sakelar, sakelar mekanis tidak dapat digunakan sedemikian rupa untuk menghasilkan transisi tegangan yang bersih. Lihat Gambar 10.47 (a). Ketika sakelar dipindahkan dari posisi 1 ke posisi 2, yang diinginkan pada output adalah transisi tegangan bersih dari 0 ke + V volt, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.47 (b). Apa yang sebenarnya terjadi ditunjukkan pada Gambar 10.47 ( c). Output membuat beberapa transisi antara 0 dan + V volt selama beberapa milidetik karena kontak pantulan sebelum akhirnya menetap di + V. volt. Demikian pula, ketika dipindahkan dari posisi 2 kembali ke posisi 1, ia membuat beberapa transisi sebelum berhenti pada 0 V. Meskipun perilaku acak ini hanya berlangsung selama beberapa milidetik, perilaku acak ini tidak dapat diterima untuk banyak aplikasi rangkaian digital. NAND atau kait NOR dapat mengatasi masalah ini dan memberikan transisi keluaran yang bersih. Gambar 10.48 menunjukkan rangkaian pantulan sakelar tipikal yang dibangun di sekitar kait NAND. Rangkaian berfungsi sebagai berikut.

Saat sakelar berada di posisi 1, output berada pada level '0'. Ketika dipindahkan ke posisi 2, output pergi ke level '1' dalam beberapa nanodetik (tergantung pada penundaan propagasi gerbang NAND) setelah kontak pertama dengan posisi 2. Saat kontak sakelar memantul, itu membuat dan putus kontak dengan posisi 2 sebelum akhirnya menetap di posisi yang diinginkan. Pembuatan kontak selalu mengarah ke level '1' pada output, dan putusnya kontak juga mengarah ke level '1' pada output karena fakta bahwa pemutusan kontak menghasilkan level '1' pada kedua input kait yang memaksa keluaran untuk menahan keadaan logika yang ada. Fakta bahwa ketika sakelar dibawa kembali ke posisi 1, output membuat transisi yang rapi ke level '0' dapat dijelaskan pada baris yang sama.

10.10.2 Flip-Flop Synchronization

Pertimbangkan situasi di mana input jam tertentu, yang bekerja dalam hubungannya dengan berbagai input sinkron, akan di-gated dengan pulsa gating yang dibangkitkan secara tidak sinkron, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.49. Output dalam hal ini memiliki pulsa clock di salah satu atau kedua ujungnya diperpendek lebarnya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.49. Masalah ini dapat diatasi dan operasi gating disinkronkan dengan bantuan flip-flop, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.50.

10.10.3 Detecting the Sequence of Edges

Flip-flops juga dapat digunakan untuk mendeteksi urutan kemunculan tepi naik dan turun. Gambar 10.51 menunjukkan bagaimana flip-flop dapat digunakan untuk mendeteksi apakah tepi positif A mengikuti atau mendahului tepi positif lainnya B. Kedua tepi tersebut masing-masing diterapkan ke input D dan clock input dari flip- D yang dipicu tepi positif flip-flop. Jika tepi A tiba lebih dulu, kemudian, saat tepi B tiba, keluarannya berubah dari 0 ke 1. Jika sebaliknya, ia tetap pada tingkat '0'.

4. Percobaan[kembali]

    a. Prosedur Percobaan

1)     Buka aplikasi proteus

2)     Pilih komponen yang dibutuhkan, pada rangkaian ini.

3)     Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan

4)     Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan

5)     Jalankan simulasi rangkaian.

    b. Rangkaian Simulasi

Simulasi 1

 Gambar 14 menunjukkan rangkaian dengan switch mekanikal. saat switch menghadap ke bawah (terhubung ke ground) maka tidak ada arus yang mengalir sehingga nilai pada osiloskop 0 V. saat switch menghadap ke atas (terhubung dengan sumber tegangan) maka arus mengalir dari sumber arus DC menuju ke switch lalu ke resistor dan ke osiloskop. dari resistor menuju ke ground, karena osiloskop mendapat tegangan maka tegangan yang terbaca pada osiloskop terdapat nilai 5V. namun terlihat bahwa tegangan tidak langsung berubah dari 0 menuju 5 V hal ini dikarenakan adanya debouncing.

Simulasi 2

Gambar 15 menunjukkan penyelesaian masalah debouncing. Saat switch kebawa maka arus mengalir dari sumber tegangan R3 ke resistor R3 lalu menuju ground dan ke kaki gerbang logika NAND U1 dengan berlogika '1'. Sumber tegangan R2 tidak terrhubung ke ground sehingga arus tidak mengalir ke gerbang logika NAND U2  sehingga kaki gerbang logika U2 bernilai '0' sehingga outputnya bernilai '1'. Output U2 masuk ke kaki gerbang logika U1 sehingga mengeluarkan output '0'. Sehingga osiloskop berubah dari bernilai '0' menjadi '1'. dan perubahan pun terjadi secara langsung tanpa ada debounce.

Simulasi 3

 Gambar 15 bagian atas menunjukkan suatu rangkaian dengan gerbang logika AND. Pulsa akan dihasilkan oleh clock A lalu masuk ke kaki gerbang logika AND  lalu mengeluarkan output seperti pada Gambar16 bagian atas. Dari Gambar 16 bagian atas dapat dilihat bahwa terdapat output yang memiliki pulsa yang lebih kecil. Untuk menghilangkan pulsa yang berbeda tersebut maka ditambahkanlah flip-flop pada rangkaian seperti gambar 15 bagian bawah. Pulsa clok C akan masuk ke D flip-flop dan menunggu sinyal aktif tinggi dari CLK. Clock D mengirim pulsa ke inverter U4 dan ke kaki gerbang logika U3. kemudian dari inverter U4 masuk ke CLK flip-flop. Saat sinyal aktif tinggi terjadi pada CLK maka Q akan mengeluarkana output berupa logika yang kemudian masuk ke gerbang logika U3. lalu Gerbang logika AND U3 mengeluarkan output seperti Gambar 16 bagian bawah

Simulasi 4

  

Simulasi 5

Gambar 17 merupakan rangkaian pengaplikasian flip-flop untuk mendeteksi tepi pulsa. Jika Logika A masuk lebih dahulu ke input D flip-flop dan bernilai '1' dan kemudian logika B masuk ke CLK flip-flop bernilai '1' maka output dari Q akan bernilai logika '1' yang berarti jika A terlebih dahulu memasuki flip-flop maka Q berlogika '1' jika B dahulu maka akan  tetap bernilai 0.

            Video:

            

5. Problem[kembali]

1. Buatlah tabel kebenaran gerbang di bawah ini!

Jawab :

2. Buatlah berbagai simbol dari complementary gate!

Jawab :

6. Contoh Soal[kembali]

    Example 10.7

Gambar 10.52 menunjukkan dua bentuk gelombang berpulsa A dan B, dengan bentuk gelombang A memimpin bentuk gelombang B dalam fase, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Sarankan rangkaian flip-flop untuk mendeteksi kondisi ini dengan menghasilkan (a) keluaran Q logika '1' dan (b) keluaran Q logika '0'.

Jawab :

(a) Flip-flop D yang dipicu tepi positif, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.53 (a), dapat digunakan untuk tujuan tersebut. Bentuk gelombang A diterapkan ke masukan D, dan bentuk gelombang B diterapkan ke masukan clock. Jika kita memeriksa dua bentuk gelombang, kita akan menemukan bahwa, pada setiap kemunculan tepi depan bentuk gelombang B, bentuk gelombang A berada dalam keadaan logika '1'. Jadi, keluaran Q dalam hal ini akan selalu dalam keadaan logika '1'.

(b) Dengan menukar koneksi bentuk gelombang A dan B seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.53 (b), keluaran Q akan berada dalam keadaan logika '0' selama bentuk gelombang A mengarah pada bentuk gelombang B dalam fase. Dalam hal ini, pada setiap kemunculan tepi depan bentuk gelombang A (masukan clock), bentuk gelombang B (masukan D) berada dalam keadaan logika '0'.

1.  

Gambar diatas merupakan simbol dari rangkaian :

a. dua-wide, empat-input gerbang OR-AND-INVERT

b. empat-wide, dua-input gerbang OR-AND-INVERT

c. dua-wide, empat-input gerbang OR-AND

d. empat-wide, dua-input gerbang OR-AND

2. 

Gambar diatas merupakan simbol dari gerbang :

a. buffer 

b. or

c. complementary XOR

d. complementary OR

7. Link Download [kembali]

    Download HTML

    Download Rangkaian

    Download Video

    Download Datasheet Resistor

    Download Datasheet Transistor

    Download Datasheet Relay

    Download Datasheet Dioda

    Download Datasheet LED

    Download Datasheet Motor DC