Flip Flop Aplication

 

 

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Prosedur Percobaan

5. Rangkaian Simulasi

6. Video 

7. Soal

8. Download File

 

1. TUJUAN [KEMBALI]

        penulisan blog ini bertujuan untuk :

·        Dapat membuat dan mensimulasikan special output gates

·        Dapat memahami teori dan prinsip kerja dari special output gates

 

2. ALAT DAN BAHAN [KEMBALI]

ALAT : 

1.         Power Supply

Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya.

 2.         Osiloskop

BAHAN :

  1.        Resistor

 

Resistor berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian elektronika.

 

2.        Gerbang NOT

              

 

Untuk IC gerbang logika NOT tipe TTL menggunakan IC tipe 7404, Tipe IC TTL ini terdiri dari 6 gerbang logika NOT.

3. Gerbang XOR

Untuk membuat IC TTL gerbang logika XOR dapat menggunakan IC tipe 7486, Tipe IC TTL       ini memiliki 2 buah input yang terdiri dari 4 gerbang logika XOR.

4. Gerbang AND

Untuk IC gerbang Logika AND tipe TTL menggunakan IC tipe 7408, tipe IC TTL ini memiliki 2 buah input yang        terdiri dari 4 gerbang logika AND. 

5. Gerbang OR

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

6.         Gerbang NAND

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

 Komponen Input

 7.        Logicstate (di proteus)

 

 8.       LED

LED berfungsi sebagai lampu indikator.

Datasheet LED 

 Komponen Lainnya

9.         Ground

Ground berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah.

 

3. DASAR TEORI [KEMBALI]

• Flip-Flop Applications

  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.

• 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.

• 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.

• 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'.

• Resistor

Resistor adalah komponen elektronika pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Resitor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm (V = I.R ).

• Gerbang NOT

Gerbang NOT disebut juga inverter, gerbang ini hanya mempunyai satu input dan satu output. Persamaan logika aljabar Boole untuk output gerbang NOT adalah Y = Ā . Jadi output gerbang NOT selalu merupakan kebalikan dari input-nya. Jika input diberikan logika tinggi maka pada output akan dihasilkan logika rendah, dan pada saat input diberikan logika rendah maka pada output akan dihasilkan logika tinggi (Tokheim, 1995). Simbol gerbang NOT diperlihatkan pada Gambar 2.1 dan tabel kebenaran gerbang NOT diperlihatkan pada Tabel 2.1.  

• Gerbang XOR

Simbol dari gerbang Eksklusif OR (XOR) dengan 2 variabel input dan satu buah output diperlihatkan pada Gambar 2.7. Tabel kebenarannya dapat dilihat pada Tabel 2.7. Dari tabel kebenaran XOR, dapat dilihat bahwa output pada logik 1 jika salah satu input pada keadaan logik 0 atau logik 1, sedangkan output pada keadaan logik 0 apabila kedua logik input sama. (Tokheim, 1995). 

• Gerbang AND

Gerbang AND adalah gerbang logika yang terdiri dari dua atau lebih input dan hanya memiliki satu output. Output gerbang AND akan tinggi hanya jika semua input tinggi, dan jika salah satu atau lebih input berlogika rendah maka output akan rendah. Persamaan logika aljabar Boole gerbang AND adalah Y=A.B. Pada Aljabar Boole operasi gerbang AND diberi tanda ”kali” atau tanda ”titik” (Malvino, 1983). Simbol gerbang AND ditunjukkan pada Gambar 2.3. Tabel kebenaran diperlihatkan pada Tabel 2.3. 

• Gerbang OR

Gerbang OR adalah gerbang logika dasar yang mempunyai dua atau lebih input dan hanya memiliki satu output. Output gerbang OR akan berlogika tinggi apabila salah satu atau lebih input ada yang berlogika tinggi, dan output akan berlogika rendah hanya pada saat seluruh input berlogika rendah. Persamaan logika aljabar Boole untuk output gerbang OR adalah Y=A+B. Pada aljabar Boole operasi gerbang OR diberi tanda ”tambah” (Malvino, 1983). Simbol gerbang OR ini ditunjukkan pada Gambar 2.4 dan tabel kebenaran gerbang OR diperlihatkan Tabel 2.4. 

• Gerbang NAND

Gerbang NAND merupakan gabungan dari gerbang AND dan NOT. Output gerbang NAND selalu merupakan kebalikan dari output gerbang AND untuk input yang sama. Jadi output akan berlogika tinggi jika salah satu atau lebih input-nya berlogika rendah, dan output akan berlogika rendah hanya pada saat semua input-nya berlogika tinggi. (Tokheim, 1995). Simbol gerbang NAND ini ditunjukkan pada Gambar 2.5. Tabel kebenaran gerbang NAND diperlihatkan pada Tabel 2.5. 

Komponen lainnya :

•  LED
  

LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

 Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).

4. PROSEDUR PERCOBAAN  [KEMBALI]

1)     Buka aplikasi proteus

2)     Pilih komponen yang dibutuhkan.

3)     Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan

4)     Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan

5)     Jalankan simulasi rangkaian.

 

5. RANGKAIAN SIMULASI [KEMBALI]

Simulasi 1

Switch bounce phenomenon

complementary xor gate :

Apabila inputan xor gate memiliki logika yang sama maka outputan xor gate akan berlogika 0 lalu di inputkan ke kaki not sehingga akan membalikan logikanya menjadi 1 

Apabila inputan xor gate memiliki logika yang berbeda maka outputan xor gate akan berlogika 1 lalu di inputkan ke kaki not sehingga akan membalikan logikanya menjadi 0

complementary buffer :

Apabila inputan not gate memiliki logika 0 maka outputan not gate akan berlogika 1 lalu di inputkan ke kaki not sehingga akan membalikan logikanya menjadi 0

Apabila inputan not gate memiliki logika 1 maka outputan not gate akan berlogika 0 lalu di inputkan ke kaki not sehingga akan membalikan logikanya menjadi 1

complementary or gate :

Apabila kedua inputan or gate memiliki logika yang sama-sama 0 maka outputan or gate akan berlogika 0 lalu di inputkan ke kaki not sehingga akan membalikan logikanya menjadi 1 

Apabila kedua inputan or gate tidak memiliki logika yang sama-sama 0 maka outputan xor gate akan berlogika 1 lalu di inputkan ke kaki not sehingga akan membalikan logikanya menjadi 0

complementary and gate :

Apabila kedua inputan and gate memiliki logika yang sama-sama 1 maka outputan and gate akan berlogika 1 lalu di inputkan ke kaki not sehingga akan membalikan logikanya menjadi 0 

Apabila kedua inputan and gate tidak memiliki logika yang sama-sama 1 maka outputan and gate akan berlogika 0 lalu di inputkan ke kaki not sehingga akan membalikan logikanya menjadi 1

Simulasi 2

Switch debounce circuit

LED hidup :

Apabila semua atau salah satu gerbang OR mengoutputkan logika 0 (dikarenakan semua logicstate di kaki input gerbang OR berlogika 0) maka gerbang NAND akan mengoutputkan logika 1 (dikarenakan terdapat sebuah input dikaki gerbang NAND yang berlogika 0), sehingga output dari gerbang NAND yang berlogika tinggi akan mengakibatkan arus mengalir melewati resistor lalu melewati LED dan menuju ground. Karena terdapat arus di LED maka LED akan hidup. 

LED mati :

Apabila semua gerbang OR mengoutputkan logika 1 (dikarenakan semua atau salah satu logicstate di kaki input gerbang OR berlogika 1) maka gerbang NAND akan mengoutputkan logika 0 (dikarenakan semua inputan dikaki gerbang NAND berlogika 1), sehingga output dari gerbang NAND berlogika rendah yang menyebabkan tidak ada arus yang mengalir melewati resistor lalu melewati LED dan menuju ground. Karena tidak terdapat arus di LED maka LED mati. 

Simulasi 3

Gating of clock signal

LED hidup :

Apabila semua atau salah satu gerbang OR mengoutputkan logika 0 (dikarenakan semua logicstate di kaki input gerbang OR berlogika 0) maka gerbang NAND akan mengoutputkan logika 1 (dikarenakan terdapat sebuah input dikaki gerbang NAND yang berlogika 0), sehingga output dari gerbang NAND yang berlogika tinggi akan mengakibatkan arus mengalir melewati resistor lalu melewati LED dan menuju ground. Karena terdapat arus di LED maka LED akan hidup. 

LED mati :

Apabila semua gerbang OR mengoutputkan logika 1 (dikarenakan semua atau salah satu logicstate di kaki input gerbang OR berlogika 1) maka gerbang NAND akan mengoutputkan logika 0 (dikarenakan semua inputan dikaki gerbang NAND berlogika 1), sehingga output dari gerbang NAND berlogika rendah yang menyebabkan tidak ada arus yang mengalir melewati resistor lalu melewati LED dan menuju ground. Karena tidak terdapat arus di LED maka LED mati. 

Simulasi 4

Flip flop synchronization

Grafik ke bawah/mendatar :

Apabila kaki ke dua kaki inputan nand berlogika 1 maka nand akan mengoutputkan logika 0 ditandai grafik menurun/datar

Grafik ke atas :

Apabila salah satu atau kedua kaki inputan nand berlogika 0 maka nand akan mengoutputkan logika 1 ditandai grafik naik

Simulasi 5

Detection of the sequence of edges

LED hidup :

Apabila semua atau salah satu gerbang NAND (U2&U3) mengoutputkan logika 0 (dikarenakan semua logicstate di kaki input gerbang NAND berlogika 1) maka gerbang NAND selanjutnya akan mengoutputkan logika 1 (dikarenakan lemahnya tegangan di kedua kaki input gerbang NAND walaupun ditambah sedikit tegangan yang melalui R2 disebabkan perbedaan tegangan di node), sehingga output dari gerbang NAND yang berlogika tinggi akan mengakibatkan arus mengalir melewati resistor lalu melewati LED dan menuju ground. Karena terdapat arus di LED maka LED akan hidup. 

LED mati :

Apabila semua gerbang NAND (U2&U3) mengoutputkan logika 1 (dikarenakan semua atau salah satu logicstate di kaki input gerbang NAND berlogika 0) maka gerbang NAND selanjutnya akan mengoutputkan logika 0 (dikarenakan tingginya tegangan di kedua kaki input gerbang NAND ditambah sedikit tegangan yang melalui R2 disebabkan perbedaan tegangan di node), sehingga output dari gerbang NAND yang berlogika rendah akan mengakibatkan tidak ada arus yang mengalir melewati resistor lalu melewati LED dan menuju ground. Karena tidak terdapat arus di LED maka LED mati. 

Simulasi 6

Simulasi 7

 

 

  

6. VIDEO [KEMBALI]

7. SOAL  [KEMBALI]

Example :

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'.

Problem :

1. Buatlah tabel kebenaran gerbang di bawah ini!

Jawab :

2. Buatlah berbagai simbol dari complementary gate!

Jawab :

Pilihan Ganda :

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

8. DOWNLOAD FILE [KEMBALI]

Rangkaian Simulasi di sini

HTML disini

Download library proximity sensor disini

Download library touch sensor disini

Downlaod library PIR sensor disini

Download datasheet proximity sensor disini

Download datasheet touch sensor disini

Download datasheet PIR sensor disini