flip-flop

Macam-macam 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 dirangkai menjadi suatu gerbang logika yang dapat bekerja secara sekuensial. Flip-Flop merupakan rangkaian logika yang memiliki output Q1 dan Q2 yang selalu berlawanan kondisinya.

Ada dua jenis Flip-Flop yaitu Astabil Flip-Flop dan Bistabil Flip-Flop. Pada Bistabil Flip-Flop memiliki jenis – jenis antara lain :

1. RS Flip-Flop
2. RS Clocked Flip-Flop
3. D Flip-Flop
4. JK Flip-Flop

Untuk memahami lebih jelas mengenai Flip-flop, maka dapat dilihat pada materi berikut ini:

A. Astabil Flip - Flop

    Astabil Flip-Flop merupakan Flip-Flop yang secara langsung outputnya bergantian berubah saat catu daya diberikan kepadanya. 

Syarat pada Astabil Flip – Flop, yaitu :

1. R1 = R2 ≤ 2,2 kΩ
2. C1` = C2 , bebas

Frekuensi outputnya = 1/1,414 x R x C

Dengan C = 1/1,414 x R

Astabil Flip-Flop berfungsi sebagai sumber lock pada rangkaian logika. Untuk memahami Astabil Flip-Flop dapat dilihat pada rangkaian pengujian berikut. 

Rangkaian Pengujian

• Alat / Bahan : * Papan Bread Board

                               * IC SN 7404
                               * Capasitor
                               * Resistor
                               * Dioda LED
                               * Kabel
                               * Baterai

• Gambar Rangkaian :

 

B. Bistabil Flip – Flop

     Merupakan Flip –Flop yang outputnya akan tetap selama tidak dilakukan perubahan. Berikut macam-macam Bistabil Flip-Flop :


1) RS Flip-Flop
      a. Teori Singkat :

Suatu RS Flip-Flop mempunyai dua kedudukan stabil. Dalam keadaan tidak bekerja informasi input pada RS Flip-Flop tipe in adalah R = 0, S = 0. Flip-flop bereaksi dengan cepat apabila informasi pada salah satu inputnya berubah. Suatu pulsa set (S = 1) membuat Flip-Flop dalam keadaan Set yaitu Q = 1, sedangkan pulsa Reset (R = 1) membuat Flip-Flop Reset misalnya Q' = 1. Penggabungan input tidak boleh dilakukan karena akan menghasilkan kedudukan yang tidak tentu. Gerbang yang dipakai adalah Gerbang NAND. Flip-flop RS atau SR (Set-Reset) merupakan dasar dari flip-flop jenis lain. Flip-flop ini mempunyai 2 masukan : satu disebut S (SET) yang dipakai untuk menyetel (membuat keluaran flip-flop berkeadaan 1) dan yang lain disebut R (RESET) yang dipakai untuk me-reset (membuat keluaran berkeadaan 0).

Simbol : 

     b. Rangkaian Pengujian

• Alat / Bahan : * Papan Bread Board

                               * IC SN 7402
                               * Capasitor
                               * Resistor
                               * Dioda LED
                               * Kabel
                               * Baterai

• Gambar Rangkaian :

     c. Hasil Pengujian

In		Out		Keterangan
R	S	Q	Q'
0	0	1	1	Dilarang
0	1	0	1	OK
1	0	1	0	OK
1	1	-	-	Tidak diketahui

     d. Kesimpulan

1. Jika harga R = 0 dan S = 0 maka Outputnya Q = 1 dan Q'= 1, hasil tersebut dilarang.
2. Jika harga R = 0 dan S = 1 maka Outputnya Q = 0 dan Bukan Q' = 1, hasil tersebut OK.
3. Jika harga R = 1 dan S = 0 maka Outputnya Q = 1 dan Bukan Q' = 0, hasil tersebut OK.
4. Jika harga R = 1 dan S = 1, hasil yang diperoleh tidak diketahui.

"Apabila hasil Outputnya berlainan, maka RS Flip-Flop dapat dipakai, dan jika kedua Outputnya sama, maka hasilnya dilarang dan tidak diketahui".

2) RS Clocked Flip – Flop

       a. Teori Singkat

Bekerjanya sebuah clocked RS Flip-Flop sama caranya seperti RS Flip-Flop pada rangkaian pertama, kecuali bahwa Flip – Flop ini aktif hanya selama CP = 1.

R-S-C Flip-Flop bersifat output akan berubah jika R dan S diubah dan diubah oleh Clock.

Simbol :

      b. Rangkaian Pengujian

• Alat / Bahan : * Papan Bread Board

         * IC SN 7400

         * Capasitor

         * Resistor

         * Dioda LED

         * Kabel

         * Baterai

• Gambar Rangkaian

 

     c. Hasil Pengujian

In			Out		Keterangan
C	S	R	Q	Q'
0 ke 1	0	0	-	-	Tdk terdefenisi
0 ke 1	1	0	1	0	OK
0 ke 1	0	1	0	1	OK
0 ke 1	1	1	1	1	Dilarang

     d. Kesimpulan

1. Jika S = 0, R = 0 maka Outputnya tidak terdefenisi
2. Jika S = 1, R = 0 maka Q = 1, Q' = 0, hasilnya OK.
3. Jika S = 0, R = 1 maka Q = 0, Q' = 1, hasilnya OK.
4. Jika S = 1, R = 1 maka Q = 1, Q' = 1, hasilnya Dilarang.

" Jika output keduanya berlainan, maka hasilnya OK, dan jika sama maka hasilnya tidak terdefenisi dan dilarang".

3) D Flip – Flop

     a. Teori Singkat

Pada dasarnya D Flip-Flop dapat dilihat sebagai RS Flip-flop dengan satu input yang dihubungkan dengan yang lain melalui sebuah Inverter. Sebuah masalah yang terjadi pada Flip-flop RS adalah saat keadaan R = 1, S = 1 harus dihindarkan. Satu cara untuk mengatasinya adalah dengan mengizinkan hanya sebuah input saja. FF-D mampu mengatasi masalah tersebut. Sifat Flip-Flop ini adalah Output sama dengan input D Ketika Clock Dirubah.

Simbol :

     b. Rangkaian Pengujian

• Alat / Bahan :     * Papan Bread Board

 * IC SN 7474

 * Capasitor

 * Resistor

 * Dioda LED

 * Kabel

 * Baterai

• Gambar Rangkaian :

Dari gambar rangkaian gerbang FF_D di atas, maka simbol logika FF-D yang dirangkai dari FF_RS menjadi :

            Gambar Rangkaian IC :

       c. Hasil Pengujian
           Saat MR dan MS tidak aktif

In		Out
C	D	Q	Q'
0 ke 1	0	0	1
0 ke 1	1	1	0

           Saat MR dan MS aktif

In		Out
MR	MS	Q	Q'
1	0	1	0
0	1	0	1
1	1	-	-
0	0	1	1

     d. Kesimpulan

1. Jika MR dan MS nya berlainan, maka hasilnya OK.
2. Jika MR = 1, MS = 1, maka hasilnya tidak terdefenisi.
3. Jika MR = 0, MS = 0. maka hasilnya dilarang.

4. JK Flip - Flop
     a. Teori Singkat

Bekerjanya JK Flip-flop ini serupa caranya seperti Clocked-RS-Flip-flop kecuali dengan input JK = 1 1, input tidak memberikan tanda untuk state tertentu, input selalu membuat output invert.

Simbol :

     b. Rangkaian Pengujian

• Alat / Bahan : * Papan Bread Board

         * IC SN 7473

         * Capasitor

         * Resistor

         * Dioda LED

         * Kabel

         * Baterai
 

• Gambar Rangkaian

 Rangkaian IC :

       c. Hasil Pengujian

In			Out
C	J	K	Q	Q'
1 ke 0	0	0	-	-
1 ke 0	0	1	0	1
1 ke 0	1	0	1	0
1 ke 0	1	1	1	1

            NB : sifat ini hanya berlaku jika MS dan MR tidak aktif. Jika ingin diaktifkan lihat tabel di atas.

       d. Kesimpulan

1.      Jika J = 0, K = 0 maka Outputnya tidak berubah.

2.      Jika J = 1, K = 0 maka Q = 1, Q' = 0.

3.      Jika J = 0, K = 1 maka Q = 0, Q' = 1.

4.      Jika R = 0, S = 1 maka Q = 1, Q' =1 (kondisi berlawanan).

REGISTER MEMORY

            Register adalah memori berukuran sangat kecil dengan kecepatan akses sangat tinggi.
Register digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses, sementara
itu data dan instruksi lainnya yang menunggu giliran diproses akan disimpan dalam
main memory. Register di dalam CPU terdiri atas :
          1.    Instruction Register (IR) digunakan untuk menyimpan instruksi yang sedang
                  diproses.
           2.    Program Counter (PC) adalah register yang digunakan untuk menyimpan alamat
                  lokasi main memory yang berisi instruksi yang sedang diproses. Selama proses
                  berlangsung, isi PC diubah menjadi alamat main memory yang berisikan instruksi
                  berikutnya yang akan diproses. Hal ini memungkinkan untuk melacak jejak
                  instruksi selanjutnya di main memory.
           3.    General purpose register, yaitu register yang mempunyai berbagai macam fungsi
                  yang berhubungan dengan data yang sedang diproses. Misal, jika digunakan untuk
                   menampung data yang sedang diolah disebut sebagai operand register, sedangkan
                   jika digunakan untuk menampung hasil olahan disebut sebagai accumulator.
           4.    Memory Data Register (MDR), yaitu register yang digunakan untuk menampung data
                  atau instruksi yang dikirimkan dari main memory ke CPU, atau menampung data yang
                  akan disimpan ke main memory sebagai hasil olahan CPU.
          5.    Memory Address Register (MAR) digunakan untuk menampung alamat data atau
                 instruksi pada main memory yang akan diambil atau yang akan diletakkan.