FLIP - FLOP

JURNAL RANGKAIAN LOGIKA

FLIP - FLOP

DEFINISI

            Pada elektronik, Flip-Flop atau latch merupakan sirkuit elektronik yang memiliki dua arus stabil dan dapat digunakan untuk menyimpan informasi. Sebuah flip-flop merupakan multivibrator-dwistabil. Sirkuit dapat dibuat untuk mengubah arus dengan sinyal yang dimasukkan pada satu atau lebih input kontrol dan akan memiliki satu atau dua output. Ini merupakan elemen penyimpanan dasar pada Logika Sekuensial. Flip-flop dan latch merupakan bangunan penting dalam sistem elektronik digital yang digunakan pada komputer, komunikasi dan tipe lain dari sistem.
Flip-flop dan latch digunakan sebagai elemen penyimpan data, seperti penyimpan data yang dapat digunakan untuk menyimpan memori, seperti sirkuit yang dijelaskan pada logika sekuensial. Ketika menggunakan Read-only Memory, output dan keadaan selanjutnya tidak hanya bergantung pada input awalnya saja, namun pula pada keadaan yang sekarang. Flip-flops juga dapat digunakan untuk menghitung detak, dan untuk mengsinkronisasikan input signal waktu variable untuk beberapa signal waktu yang direferensi.
Flip-flop dapat digunakan secara sederhana atau clock; yang paling sederhana dinamakan latch..
Flip-flop dan latch digunakan sebagai elemen penyimpanan data. Penyimpanan data ini digunakan untuk menyimpan state (keadaan) pada ilmu komputer, dan sirkuit ini merupakan logika sekuensial. Saat digunakan di mesin finite-state, hasil keluaran dan state selanjutnya bergantung bukan hanya kepada keadaannya saat ini, namun juga kepada state saat ini (dan, karena itu, masukan sebelumnya). Sirkuit juga dapat digunakan untuk menghitung bunyi teratur dan sinkronisasi sinyal.

Prinsip dasar dari flip-flop adalah suatu komponen elektronika dasar seperti transistor, resistor dan diode yang dirangkai menjadi suatu gerbang logika yang dapat bekerja secara sekuensial.

·         Perbedaan dari rangkaian kombinasional dan sekuensial :
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.

·         Rangkaian sekuensial merupakan rangkaian logika yang keadaan outputnya
tergantung pada keadaan input-inputnya juga tergantung pada keadaan output sebelumnya. Rangkaian ini juga didefenisikan sebagai rangkaian logika yang outputnya tergantung waktu.

    II.            SEJARAH

           Yang elektronik pertama flip-flop diciptakan pada 1918 oleh William Eccles dan FW Jordan. Ia awalnya disebut sirkuit memicu Eccles-Jordan dan terdiri dari dua elemen aktif (tabung vakum). sirkuit tersebut dan versi transistorized mereka umum pada komputer bahkan setelah pengenalan sirkuit terpadu, meskipun sandal jepit terbuat dari gerbang logika juga umum sekarang.

Awal flip-flop yang dikenal beragam seperti sirkuit pemicu atau multivibrators. multivibrator adalah sirkuit dua-negara, mereka datang dalam beberapa varietas, berdasarkan apakah setiap negara stabil atau tidak: suatu multivibrator astabil tidak stabil dalam keadaan baik, sehingga ia bertindak sebagai osilator relaksasi, sebuah multivibrator monostable membuat pulsa sementara dalam keadaan tidak stabil, kemudian kembali ke keadaan stabil, dan dikenal sebagai satu tembakan, sebuah multivibrator bistable memiliki dua kondisi stabil, dan ini yang biasanya dikenal sebagai flip-flop. Namun, terminologi ini telah agak variabel, historis. Sebagai contoh:

    1942 - multivibrator menyiratkan astabil: "Rangkaian Multivibrator (Gambar 7-6) agak mirip dengan rangkaian flip-flop, tapi kopling dari anoda satu katup ke jaringan yang lain adalah dengan hanya kondensor, sehingga kopling tidak dipertahankan dalam kondisi mapan ".
    1942 - multivibrator sebagai rangkaian flip-flop tertentu: ". Sirkuit seperti itu dikenal sebagai 'pemicu' atau sirkuit 'flip-flop' dan penting sangat besar paling awal dan paling dikenal dari sirkuit ini adalah multivibrator tersebut."
    1943 - flip-flop sebagai generator pulsa satu-shot: "Perlu dicatat bahwa perbedaan penting antara dua katup flop flip-dan multivibrator adalah bahwa flip-flop memiliki salah satu katup bias cutoff."
    1949 - monostable sebagai flip-flop: "multivibrators monostable juga telah disebut 'sandal jepit'.”
    1949 - monostable sebagai flip-flop: "... sebuah flip-flop adalah multivibrator monostable dan multivibrator biasa adalah multivibrator astabil.”
Menurut PL Lindley, seorang insinyur JPL, jenis flip-flop dibahas di bawah ini (RS, D, T, JK) pertama kali dibahas dalam kursus UCLA 1954 pada desain komputer oleh Montgomery Phister, dan kemudian muncul dalam bukunya Logis Desain Digital Komputer. Lindley adalah pada saat bekerja di Hughes Aircraft dibawah Dr Eldred Nelson, yang telah menciptakan JK istilah untuk flip-flop yang diubah menyatakan ketika kedua input sedang. Nama-nama lainnya diciptakan oleh Phister. Mereka sedikit berbeda dari beberapa definisi yang diberikan di bawah ini. Lindley menjelaskan bahwa ia mendengar cerita dari flip-flop JK-dari Dr Eldred Nelson, yang bertanggung jawab untuk coining istilah ini saat bekerja di Hughes Aircraft. Flip-flop yang digunakan pada Hughes pada saat itu semua jenis yang kemudian dikenal sebagai JK. Dalam merancang sebuah sistem yang logis, Dr Nelson ditugaskan surat kepada masukan flip-flop sebagai berikut: # 1: A & B, # 2: C & D, # 3: E & F, # 4: G & H, # 5: J & K.

 III.            MACAM- MACAM JENIS FLIP-FLOP

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

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 :

R1 = R2 ≤ 2,2 kΩ

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.  :

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

2.      RS Clocked Flip-Flop

3.      D Flip-Flop

4.      T Flip-Flop

5.      JK Flip-Flop

1.      RS (Reset-Set) 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.      Gambar  rangkaian :

c.       Hasil pengujian :

in		out		keterangan
R	S	Q	Q’
0	0	1	1	Dilarangan
0	1	0	1	Ok
1	0	1	0	Ok
1	1	-	-	Tidak diketahui

d.      Kesimpulan  :

·         Jika harga R = 0 dan S = 0 maka Outputnya Q = 1 dan Q'= 1, hasil tersebut dilarang.

·         Jika harga R = 0 dan S = 1 maka Outputnya Q = 0 dan Bukan Q' = 1, hasil tersebut OK.

·         Jika harga R = 1 dan S = 0 maka Outputnya Q = 1 dan Bukan Q' = 0, hasil tersebut OK.

·         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.      RSC (Reset-Set-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.      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

·         Jika S = 0, R = 0 maka Outputnya tidak terdefenisi

·         Jika S = 1, R = 0 maka Q = 1, Q' = 0, hasilnya OK.

·         Jika S = 0, R = 1 maka Q = 0, Q' = 1, hasilnya OK.

·         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.      Gambar Rangkaian :

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

         

c.       Gambar Rangkaian IC :

d.      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

e.       Kesimpulan

·         Jika MR dan MS nya berlainan, maka hasilnya OK.

·         Jika MR = 1, MS = 1, maka hasilnya tidak terdefenisi.

·         Jika MR = 0, MS = 0. maka hasilnya dilarang.

4.      T Flip-Flop

a.       Teori singkat

Nama flip-flop T diambil dari sifatnya yang selalu berubah keadaan setiap ada sinyal pemicu (trigger) pada masukannya. Input T merupakan satu-satunya masukan yang ada pada flip-flop jenis ini sedangkan keluarannya tetap dua, seperti semua flip-flop pada umumnya. Kalau keadaan keluaran flip-flop 0, maka setelah adanya sinyal pemicu keadaan-berikut menjadi 1 dan bila keadaannya 1, maka setelah adanya pemicuan keadaannya berubah menjadi 0. Karena sifat ini sering juga flip-flop ini disebut sebagai flip-flop toggle (berasal dari scalar toggle/pasak). Simbol :

b.      Gambar Rangkaian :

c.       Hasil Pengujian

T	Q	Q’
0	0	0
1	0	1
0	1	1
1	1	0

5.      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.      Gambar Rangkaian

c.       Rangkaian IC :

d.      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

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

e.       Kesimpulan

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

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

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

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