FLIP-FLOP (BISTABIL)

Transkripsi

1 FLIP-FLOP (BISTABIL) Rangkaian sekuensial adalah suatu sistem digital yang keadaan keluarannya pada suatu saat ditentukan oleh : 1. keadaan masukannya pada saat itu, dan 2. keadaan masukan dan/atau keluaran pada saat sebelumnya. Sistem sekuensial memerlukan unit pengingat atau memori yang digunakan untuk menyimpan data masa lalunya. Unit terkecil dari rangkaian digital yang memiliki kemampuan untuk mengingat tersebut adalah flip-flop (FF).

2 Flip-flop adalah suatu rangkaian yang memiliki dua keadaan stabil. Keluaran flip-flop bertahan pada satu keadaan hingga ada pulsa pemicu yang menyebabkan keluarannya berubah ke keadaan yang lain. Jenis flip-flop : 1. FF-SR, 2. FF-SR Berdetak, 3. FF-JK, 4. FF-JKMS, 5. FF-D, dan 6. FF-T.

3 Pada dasarnya flip-flop merupakan rangkaian logika dengan dua keluaran ( dan ) dengan keadaan yang saling berkebalikan (saling komplemen). Preset Masukan FF Keluaran Clear

4 FF-SR aktif tinggi dari gerbang NAND : S R

5 Tabel kebenaran flip-flop SR aktif tinggi S R n n terlarang terlarang

6 Sistem digital dapat bekerja secara serempak (sinkron) atau tak serempak (tak sinkron). Pada sistem tak sinkron keluaran dari rangkaian dapat berubah keadaan setiap saat jika ada satu atau lebih perubahan masukan. Sistem digital tak sinkron sulit dirancang dan sukar ditentukan kesalahannya. Pada sistem sinkron, perubahan keadaan keluaran ditentukan atau dikendalikan oleh suatu sinyal penyerempak yang sering disebut detak (clock).

7 Flip-flop RS Berdetak : S S S R R R

8 Perubahan keluaran dari FF-SR berdetak hanya akan terjadi jika masukan = 1. Pada saat masukan = 0, maka S' = R' = 1, sehingga keluaran dapat bernilai 0 atau 1. Pada keadaan = 0 meski harga S dan R berubahubah tetapi keluaran flip-flop tetap. Keluaran flipflop berubah hanya ketika bertransisi dari 0 ke 1 dan harga keluaran tersebut tergantung dari keadaan S dan R pada saat = 1. Transisi detak yang demikian disebut transisi positif. Keluaran flip-flop tidak akan berubah meskipun berubah dari 1 ke 0.

9 Flip-fop JK J S J K R K

10 Tabel kebenaran untuk FF-JK sama dengan tabel kebenaran FF-SR berdetak kecuali untuk J = k = 1. S R n n

11 FF-JK memiliki kelemahan, jika J = K = 1 dan terlalu lama dalam keadaan 1, maka keluaran akan berubah-ubah dari 0 ke 1 atau dari 1 ke 0. Hal ini mengakibatkan pada saat kembali ke 0 keadaan keluaran tidak dapat diprediksi (tidak menentu). Kejadian ini dikenal sebagai gejala balapan putar (race round). Balapan putar tidak akan terjadi jika lebar pulsa detak t lebih kecil dari pada waktu yang diperlukan untuk berubahnya keluaran t d atau waktu tunda flip-flop.

12 Flip-flop J-K Master-Slave (FF-JKMS) J S S K R R Master Slave

13 Flip-flop D (FF-D) dan Flip-flop T (FF-T) Flip-flop D (delay atau data) dan flip-flop T (toggle) merupakan flip-flop berdetak yang bekerja dengan satu masukan. FF-D disusun dengan menambahkan gerbang NOT antara masukan S (J) dan R (K) pada FF-SR (FF-JK). Keuntungan dari FF-D adalah menghindari terjadinya keadaan S = R = 1 yang terlarang. FF-T adalah FF-JK yang kedua masukan J dan K dihubungkan menjadi satu.

14 D S/J D R/K T J T K

15 Tabel kebenaran flip-flop D dan T D n n+1 T n n

16 Flip-flop dengan Preset dan Clear Sebelum suatu FF dioperasikan sangat diperlukan untuk mengatur keadaan awal dari FF tersebut. Untuk keperluan inilah maka suatu FF sering dilengkapi dengan fasilitas masukan preset (Pr) dan clear (Cr). Keluaran = 1, jika Pr = 0 dan Cr = 1. Keluaran = 0 jika Pr = 1 dan Cr = 0. Keadaan Pr = Cr = 0 perlu dihindari karena akan mengakibatkan keadaan terlarang yakni = = 1. Setelah dilakukan pengaturan keadaan awal keluaran FF, maka masukan Pr dan Cr harus dikembalikan ke keadaan 1 sehingga FF dapat bekerja lagi.

17 J Pr Pr J K K Cr Cr

18 Tabel eksitasi menyatakan tabel yang berisi kombinasi keadaan masukan untuk mendapatkan eksitasi (loncatan) keadaan keluaran dari keadaan awal (n) ke keadaan berikutnya (n+1). Tabel ini sangat berguna untuk merancang rangkaian pencacah sinkron. n n+1 S R J K D T x 0 x x x x 0 x 0 1 0

19 Gerbang strobe Masukan dari detak biner + 5 volt Saklar pembatas suhu S S S S + 5 volt R R R R Reset Keluaran ke sistem pengolah

20 Soal-soal 1. Jelaskan cara kerja rangkaian berikut ketika masukan dikenai detak. Gambarkanlah diagram waktu dari 1 dan 2 sesuai dengan detakan yang dikenakan tadi! 1 J 1 J 2 1 C k K 1 C k K 2 Detak

21 2. Diketahui rangkaian flip-flop seperti tampak pada gambar berikut. Jika pada saluran masukan dikenai detak dengan frekuensi 8 MHz, berapakah frekuensi pada saluran 0 dan 1? Gambarkanlah bentuk gelombangnya jika dimulai dari keadaan masukan rendah. Masukan D 0 D 1 DITERUSKAN KE PENCACAH DAN REGISTER