04. flip flop
DESCRIPTION
module IC FLIP FLOPTRANSCRIPT
Modul Praktikum Teknik Digital | 21 Laboratorium Teknik Elektro UIN SGD Bandung
04. FLIP – FLOP
4.1. TUJUAN
1. Mengenal, mengerti dan memahami operasi dasar rangkaian Flip-Flop.
2. Mengenal berbagai macam IC Flip-Flop.
4.2. TEORI DASAR
Pemahaman terhadap rangkaian Flip-Flop (FF) ini sangat penting karena FF
merupakan satu sel memori. Keadaan keluaran FF dapat berada dalam keadaan
tinggi atau keadaan rendah, untuk selang waktu yang dikehendaki. Biasanya untuk
mengubah keadaan tersebut diperlukan suatu masukan pemicu. Berikut ini akan
diuraikan secara singkat tentang berbagai tipe FF.
4.2.1. Flip-Flop SR
Flip-Flop SR merupakan rangkaian dasar untuk menyusun berbagai jenis FF yang
lainnya. FF-SR dapat disusun dari dua gerbang NAND atau dua gerbang NOR.
Gambar 4.1. FF SR dari gerbang
NAND
S R Qn+1
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
Qn
Don’t Care
Gambar 4.2. FF SR dari gerbang
NOR
S R Qn+1
0
1
0
1
1
0
0
1
0
1
Qn
Don’t Care
Modul Praktikum Teknik Digital | 22 Laboratorium Teknik Elektro UIN SGD Bandung
Mengeset FF berarti membuat keluaran Q = 1 dan mereset FF berarti membuat
keluaran Q = 0 dari kondisi stabil/ tak berubah. Mengeset FF dari gerbang NAND
dapat dilakukan dengan membuat S = 0 dan mereset dilakukan dengan membuat R =
0. Sedangkan mengeset FF dari gerbang NOR dapat dilakukan dengan membuat S =
1 dan mereset dengan memberi nilai R = 1.
Gambar 4.3 berikut ini melukiskan bentuk keluaran dari FF SR dengan
menggunakan gerbang NAND.
Gambar 4.3. Sinyal keluaran pada FF SR
4.2.2. Flip-Flop SR Terlonceng
FF jenis ini dapat dirangkai dari FF-SR ditambah dengan dua gerbang AND atau
NAND untuk masukan pemicu yang disebut dengan sinyal clock (ck).
Gambar 4.4. FF terlonceng dari
NAND
Ck S R A B Qn+1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
0
1
0
Qn
Qn
Qn
Qn
Qn
0
1 Don’t Care
Gambar 5.5. FF terlonceng dari
NOR
Ck S R A B Qn+1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
1
0
1
Qn
Qn
Qn
Qn
Qn
0
1 Don’t Care
Modul Praktikum Teknik Digital | 23 Laboratorium Teknik Elektro UIN SGD Bandung
Dari tabel kebenaran kedua rangkaian diatas terlihat bahwa untuk sinyal clock yang
tinggi, FF ini bekerja seperti FF-SR dari gerbang NOR, sedangkan untuk sinyal
clock yang rendah, keluaran Q tidak bergantung kepada input R dan S, tetapi tetap
mempertahankan keadaan terakhir sampai datangnya sinyal clock berikutnya.
Sebagai ilustrasi, berikut ini diberikan contoh bentuk sinyal Q.
Gambar 4.6. Hubungan antara Q dengan S,R dan clock.
542.3. Flip-Flop Data
Pada FF-SR ada nilai-nilai masukan yang terlarang. Untuk menghindari adanya nilai
terlarang tersebut, disusun suatu jenis FF lain yang dinamakan FF Data. Rangkaian
ini dapat diperoleh dengan menambahkan satu gerbang NOT pada masukan FF
terlonceng sebagai berikut:
Gambar 4.7. a) Rangkaian FF-Data, b) Tabel Kebenaran, c) Penundaan pulsa
Modul Praktikum Teknik Digital | 24 Laboratorium Teknik Elektro UIN SGD Bandung
Dari gambar 4.7 tersebut terlihat bahwa untuk sinyal clock yang rendah, keluaran Q
akan tetap "terkunci" atau "tergerendel" pada nilai terakhirnya. Dalam hal ini dapat
dikatakan bahwa pada saat kondisi clock rendah, sinyal masukan D tidak
mempengaruhi keluaran Q. Sedangkan untuk sinyal clock yang tinggi, maka akan
diperoleh keluaran sesuai dengan data D yang masuk saat itu.
4.2.4. Flip-Flop JK
FF JK mempunyai masukan "J" dan "K". FF ini "dipicu" oleh suatu pinggiran pulsa
clock positif atau negatif. FF JK merupakan rangkaian dasar untuk menyusun sebuah
pencacah. FF JK dibangun dari rangkaian dasar FF-SR dengan menambahkan dua
gerbang AND pada masukan R dan S serta dilengkapi dengan rangkaian
diferensiator pembentuk denyut pulsa clock seperti yang ditunjukkan pada gambar
4.8.
Gambar 4.8. Rangkaian FF JK
Pada FF JK ini, masukan J dan K disebut masukan pengendali karena kedua
masukan ini yang menentukan keadaan yang harus dipilih oleh FF pada saat pulsa
clock tiba (dapat pinggiran positif atau negatif, tergantung kepada jenis FFnya). FF
ini berbeda dengan FF-D karena pada FF-JK masukan clock adalah masukan yang
dicacah, dan masukan J serta K adalah masukan yang mengendalikan FF itu. Cara
kerja dari FF-JK adalah sebagai berikut :
1. Pada saat J dan K keduanya rendah, gerbang AND tidak memberikan
tanggapan sehingga keluaran Q tetap bertahan pada keadaan terakhirnya.
Modul Praktikum Teknik Digital | 25 Laboratorium Teknik Elektro UIN SGD Bandung
2. Pada saat J rendah dan K tinggi, maka FF akan diseret hingga diperoleh
keluaran Q = 0 (kecuali jika FF memang sudah dalam keadaan reset atau Q
memang sudah pada keadaan rendah).
3. Pada saat J tinggi dan K rendah, maka masukan ini akan mengeset FF hingga
diperoleh keluaran Q = 1 (kecuali jika FF memang sudah dalam keadaan set
atau Q sudah dalam keadaan tinggi).
4. Pada saat J dak K kedua-duanya tinggi, maka FF berada dalam keadaan
"toggle", artinya keluaran Q akan berpindah pada keadaan lawan jika
pinggiran pulsa clocknya tiba.
4.3. ALAT-ALAT PERCOBAAN
Modul Perangkat Praktikum Rangkaian Digital
IC-TTL 7400, IC-TTL 7402, IC-TTL 7408
IC-TTL 7474 dan 7475 (FF-Data), IC-TTL 7473 dan 7476 (FF-JK)
Kabel-kabel penghubung
4.4. TUGAS PENDAHULUAN
1. Terangkan dengan singkat tentang cara kerja Flip-Flop SR, Flip-flop Data,
Flip-Flop JK dan Flip-flop T.
4.5. PERCOBAAN
A. Percobaan Pertama
1. Pastikan catu daya dalam posisi OFF. Pasangkan IC TTL 7402 (NOR) pada
projectboard.
2. Perhatikan datasheet IC 7402. Pasangkan kabel untuk memberi catu daya
pada IC tersebut.
3. Susun rangkaian seperti pada gambar 4.10. Sinyal-sinyal masukan
dihubungkan dengan saklar-saklar masukan, dan sinyal-sinyal keluaran
dengan peraga LED.
4. Mintalah kepada pembimbing praktikum untuk memeriksa rangkaian yang
disusun. Jika rangkaian sudah benar, hidupkan catu dayanya.
Modul Praktikum Teknik Digital | 26 Laboratorium Teknik Elektro UIN SGD Bandung
5. Variasikan nilai masukan A dan B berurutan seperti yang tertera pada tabel,
dan amati keluarannya. Tuliskan hasil pengamatan pada tabel yang telah
disediakan.
6. Minta kepada pembimbing praktikum untuk memeriksa data yang diperoleh.
Jika data sudah benar, matikan catu daya dan melepas rangkaian.
Gambar 4.10. Rangkaian Percobaan 1
R S Q ̅
0
0
1
0
0
1
1
0
0
0
1
1
7. Gambarkan diagram waktu dari hasil yang diperoleh !
B. Percobaan Kedua
1. Pastikan catu daya dalam posisi OFF, pasangkan IC TTL 7402 dan IC TTL
7408 (AND) pada projectboard.
2. Perhatikan datasheet 7402 dan 7408. Pasangkan kabel untuk memberi catu
daya pada masing-masing IC tersebut (catu daya tetap pada posisi OFF).
3. Susun rangkaian seperti pada gambar 4.11. Sinyal-sinyal masukan (clock =
CK, dan data = D) dihubungkan pada saklar-saklar masukan, dan sinyal
keluaran F1 dan F2 pada peraga LED.
4. Mintalah kepada pembimbing praktikum untuk memeriksa rangkaian yang
disusun. Jika rangkaian sudah benar, hidupkan catu dayanya.
Modul Praktikum Teknik Digital | 27 Laboratorium Teknik Elektro UIN SGD Bandung
5. Variasikan nilai masukan CK dan D berurutan seperti tertera pada tabel, dan
amati keluarannya. Tuliskan hasil pengamatan pada tabel yang telah
disediakan.
6. Minta kepada pembimbing praktikum untuk memeriksa data yang diperoleh.
Jika data sudah benar, matikan catu daya dan lepas rangkaian yang telah
disusun.
Gambar 4.11. Rangkaian Percobaan 2
CK D F1 F2
1
0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
0
0
1
7. Gambarkan diagram waktu dari hasil yang diperoleh !
C. Percobaan Ketiga
Dalam IC TTL 7474 terdapat dua buah FF Data.
1. Pastikan catu daya dalam posisi OFF, pasangkan IC TTL 7474 pada
projectboard.
2. Pasangkan kabel catu daya, pin 7 pada ground, dan pin 14 pada Vcc.
3. Satukan clock untuk kedua FF (1Clk dan 2Clk) kemudian sambungkan clock
tersebut dengan saklar masukan 1. Sebut sinyal ini dengan sinyal Clk.
Modul Praktikum Teknik Digital | 28 Laboratorium Teknik Elektro UIN SGD Bandung
4. Hubungkan pin-pin clear dengan Vcc agar sinyal clear tidak aktif.
5. Hubungkan pin-pin preset kedua FF, kemudian hubungkan pada saklar
masukan 4. Sinyal ini berada pada posisi 0.
6. Hubungkan sinyal masukan 1D dengan saklar masukan 2, dan sinyal
masukan 2D dengan saklar masukan 3.
7. Hubungkan sinyal-sinyal keluaran 1Q, 1Qn, 2Q, dan 2Qn dengan peraga
LED.
8. Mintalah kepada pembimbing praktikum untuk memeriksa rangkaian yang
disusun. Jika rangkaian sudah benar, hidupkan catu dayanya, dan pindah
posisi preset pada posisi 1.
9. Variasikan nilai masukan Clk, 1D, dan 2D berurutan seperti tertera pada
tabel, dan amati keluarannya. Tuliskan hasil pengamatan pada tabel yang
telah disediakan.
10. Minta kepada pembimbing praktikum untuk memeriksa data yang diperoleh.
Jika data sudah benar, matikan catu daya dan lepas rangkaian yang telah
tersusun.
Gambar 4.12. Konfigurasi pin IC 7474
Clk 1D 2D 1Q 1Qn 2Q 2Qn
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
11. Gambarkan diagram waktu untuk masing-masing FF!
Modul Praktikum Teknik Digital | 29 Laboratorium Teknik Elektro UIN SGD Bandung
D. Percobaan Keempat
Dalam IC TTL 7475 terdapat empat buah FF Data.
1. Pastikan catu daya dalam posisi OFF, pasangkan IC TTL 7475 pada
projectboard.
2. Pasang kabel catu daya, pin 5 pada Vcc dan pin ke 12 pada ground.
3. Hubungkan kedua clock IC 7475 kemudian sambungkan clock tersebut
dengan sinyal masukan 1.
4. Hubungkan masukan 1D, 2D, 3D dan 4D berturut-turut pada saklar masukan.
5. Hubungkan sinyal-sinyal keluaran 1Q, 2P, 3P, dan 4Q pada peraga LED..
6. Mintalah kepada pembimbing praktikum untuk memeriksa rangkaian yang
disusun. Jika rangkaian sudah benar, hidupkan catu dayanya.
Modul Praktikum Teknik Digital | 30 Laboratorium Teknik Elektro UIN SGD Bandung
7. Variasikan nilai masukan Clk, 1D, 2D, 3D dan 4D seperti tertera pada tabel,
dan amati keluarannya. Tuliskan hasil pengamatan pada tabel yang telah
disediakan.
8. Minta kepada pembimbing praktikum untuk memeriksa data yang diperoleh.
Jika data sudah benar, matikan catu daya dan lepas semua rangkaian yang
tersusun.
Gambar 4.13. Konfigurasi pin
IC TTL 7475
Clk 1D 2D 3D 4D 1Q 2Q 3Q 4Q
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
9. Gambarkan diagram waktu untuk masing-masing FF!
Modul Praktikum Teknik Digital | 31 Laboratorium Teknik Elektro UIN SGD Bandung
E. Percobaan Kelima
IC-TTL 7473 mengandung dua buah FF JK.
1. Pastikan catu daya dalam posisi OFF, pasangkan IC TTL 7473 pada
projectboard.
2. Pasangkan kabel catu daya, pin 4 pada Vcc dan pin 11 pada ground.
3. Gabungkan kedua clock IC tersebut, kemudian hubungkan pada saklar
masukan 1.
4. Hubungkan pin-pin clear kedua FF, kemudian sambungkan pada saklar
masukan paling kanan. Sinyal ini berada pada posisi 0.
Modul Praktikum Teknik Digital | 32 Laboratorium Teknik Elektro UIN SGD Bandung
5. Gabungkan pin 3 dengan 10. Misalkan sinyal yang masuk melalui pin ini
dinamakan sinyal K.
6. Gabungkan pula pin 14 dan 7. Misalkan sinyal yang masuk melalui pin ini
dinamakan sinyal J.
7. Hubungkan J dan K pada saklar masukan kedua dan ketiga dari kiri.
8. Hubungkan sinyal-sinyal keluaran 1Q, dan 2Q (pin 12 dan 9) pada peraga
LED.
9. Mintalah kepada pembimbing praktikum untuk memeriksa rangkaian yang
disusun. Jika rangkaian sudah benar, hidupkan catu dayanya, dan geserkan
posisi preset pada Vcc.
10. Variasikan nilai masukan Clk, J, dan K berurutan seperti tertera pada tabel,
dan amati keluarannya. Tuliskan hasil pengamatan pada tabel yang telah
disediakan.
11. Minta kepada pembimbing praktikum untuk memeriksa data yang diperoleh.
Jika data sudah benar, matikan catu daya dan lepas semua rangkaian yang
tersusun.
Gambar 4.14. Konfigurasi pin IC TTL
7473
Clk J K 1Q 2Q
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
12. Gambarkan diagram waktu untuk masing-masing Flip-Flop !
Modul Praktikum Teknik Digital | 33 Laboratorium Teknik Elektro UIN SGD Bandung
F. Percobaan Keenam
IC TTL 7476 berisi dua buah FF JK. Berdasarkan pengalaman pada percobaan
diatas, susun rangkaian untuk mendapatkan hubungan antara masukan dan keluaran
seperti yang dinyatakan dalam tabel berikut ini:
Gambar 4.15. Konfigurasi pin IC TTL
7476
Clk J K 1Q 2Q
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
Gambarkan pula diagram waktu untuk masing-masing FF!