LAPORAN TEKNIK DIGITAL
FLIP FLOP
Disusun Oleh :
Nama
: Amastuti Kismia Sasanti
NIM
: 3.33.16.1.02
Kelas
: TK – 1B
Nama Dosen : Dr.Eng. Sidiq Syamsul Hidayat.S.T.,M.T. [EL]
D3 TEKNIK TELEKOMUNIKASI
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI SEMARANG
2016
BAB I
PENDAHULAN
1.1 LATAR
BELAKANG
Latar belakang disusunya laporan
ini adalah untuk memenuhi tugas teknik digital tentang flip flop. Rangkaian
lampu Flip-Flop ini bisa dibilang rangkaian awal dimulainya sistem digital,
hanya dengan mengunakan beberapa komponen sederhana seperti tansistor, resistor
dan elco kita sudah dapat membuat rangkaian ini. Rangkaian Lampu Flip-Flop 2
Transistor merupakan lampu variasi yang dapat digunakan sebagai hiasan atau
dikembangkan sebagai lampu variasi pada motor atau mobil. Rangkaian Lampu
Flip-Flop 2 Transistor ini dapat dioperasikan dengan sumber tegangan DC dari +3
volt hingga +12 volt. Rangkaian Lampu Flip-Flop 2 Transistor ini terdiri dari 2
buah LED yang dikendalikan oleh 2 buah transistor FCS9013 yang berfungsi
sebagai saklar. Nyala lampu pada Rangkaian Lampu Flip-Flop 2 Transistor ini
akan bergantian antara LED 1 dan LED 2 dengan interval nyala dan padamnya lampu
dikontrol oleh waktu pengisian dan pengosongan kapasitor pada rangkaian RC R 10
KOhm dan C 100 uF.
1.2 TUJUAN
Setelah melaksanakan
perangkaian Lampu Flip-Flop 2 Transistor mahasiswa diharapkan dapat :
1. Mengetahui prinsip kerja Flip-Flop.
2. Mengetahui jenis-jenis Flip-Flop.
3. Mengetahui fungsi dari rangkaian
Flip-Flop.
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1 DASAR
TEORI
Rangkaian Logika
terbagi menjadi dua kelompok yaitu rangkaian logika kombinasional dan rangkaian
sekuensial. Rangkaian logika kombinasional adalah rangkaian yang kondisi
keluarannya (output) dipengaruhi oleh kondisi masukan (input). Rangkaian logika
sekuensial adalah rangkaian logika yang kondisi keluarannya dipengaruhi oleh
masukan dan keadaan keluaran sebelumnya atau dapat dikatakan rangkaian yang
bekerja berdasarkan urutan waktu. Ciri rangkaian logika sekuensial yang utama
adalah adanya jalur umpan balik (feedback) di dalam rangkaiannya.
Rangkaian yang termasuk
rangkaian logika kombinasional yaitu Dekoder, Enkoder, Multiplekser,
Demultiplekser. Pada rangkaian-rangkaian itu terlihat bahwa kondisi keluaran
hanya dipengaruhi oleh kondisi masukan pada saat itu. Adapun contoh
rangkaian yang termasuk rangkaian sekuensial yaitu flip-flop, counter, dan
register.
Flip-flop adalah rangkaian
utama dalam logika sekuensial. Counter, register serta rangkaian sekuensial
lain disusun dengan menggunakan flip-flop sebagai komponen utama. Flip-flop
adalah rangkaian yang mempunyai fungsi pengingat (memory). Artinya rangkaian
ini mampu melakukan proses penyimpanan data sesuai dengan kombinasi masukan
yang diberikan kepadanya. Data yang tersimpan itu dapat dikeluarkan sesuai
dengan kombinasi masukan yang diberikan.
Ada beberapa macam flip-flop
yang akan dibahas, yaitu flip-flop R-S, flip-flop J-K, dan flip-flop D. Sebagai
tambahan akan dibahas pula masalah pemicuan yang akan mengaktifkan kerja
flip-flop. Hubungan input-output ideal yang dapat terjadi pada flip-flop
adalah:
*Set, yaitu jika suatu kondisi masukan mengakibatkan
keluaran (Q) bernilai logika positif (1) saat dipicu, apapun kondisi
sebelumnya.
*Reset, yaitu jika suatu kondisi masukan mengakibatkan
keluaran (Q) bernilai logika negatif (0) saat dipicu, apapun kondisi
sebelumnya.
*Tetap, yaitu jika suatu kondisi masukan mengakibatkan
keluaran (Q) tidak berubah dari kondisi sebelumnya saat dipicu.
*Toggle, yaitu jika suatu kondisi masukan
mengakibatkan logika keluaran (Q) berkebalikan dari kondisi sebelumnya saat
dipicu.
Secara ideal berdasar perancangan kondisi keluaran Q’
selalu berkebalikan dari kondisi keluaran Q.
2.1.1 Pemicuan Flip-Flop
Pada flip-flop untuk menyerempakkan masukan yang
diberikan pada kedua masukannya maka diperlukan sebuah clock untuk memungkinkan
hal itu terjadi. Clock yang dimaksud di sini adalah sinyal pulsa yang
beberapa kondisinya dapat digunakan untuk memicu flip-flop untuk bekerja. Ada
beberapa kondisi clock yang biasa digunakan untuk menyerempakkan kerja
flip-flop yaitu :
1. Tepi naik :
yaitu saat perubahan sinyal clock dari logika rendah (0) ke logika tinggi.
2. Tepi turun : yaitu saat perubahan sinyal clock dari
logika tinggi (1) ke logika rendah (0).
3. Logika tinggi
: yaitu saat sinyal clock berada dalam logika 1.
4. Logika rendah : yaitu saat sinyal clock berada
dalam logika 0.
Gambar 2.1. Kondisi Pemicuan Clock
Gambar 2.2. Simbol-simbol Pemicuan
Selanjutnya cara pengujian pemicuan suatu flip-flop
akan dijelaskan dalam Tabel 2.1. Pada tabel tersebut, kita gunakan penerapan
logika positif. Kondisi Clock High, yaitu saat clock ditekan sama artinya
dengan logika 1, sedangkan saat clock dilepas sama artinya dengan logika 0.
Jika pada langkah pengujian pertama keadaan sudah sesuai dengan tabel,
pengujian dapat dihentikan, demikian seterusnya.
Tabel 2.1. Pengujian Pemicuan Clock
2.1.2
Flip-Flop R-S
Flip-flop R-S adalah rangkaian dasar dari semua jenis
flip-flop yang ada. Terdapat berbagai macam rangkaian flip-flop R-S, pada
percobaan ini flip-flop R-S disusun dari empat buah gerbang NAND 2 masukan. Dua
masukan flip-flop ini adalah S (set) dan R (reset), serta dua keluarannya
adalah Q dan Q’.
Kondisi keluaran akan tetap ketika kedua masukan R dan
S berlogika 0. Sedangkan pada kondisi masukan R dan S berlogika 1 maka
kedua keluaran akan berlogika 1, hal ini sangat dihindari karena bila kondisi
masukan diubah menjadi berlogika 0 kondisi kelurannya tidak dapat diprediksi
(bisa 1 atau 0). Keadaan ini disebut kondisi terlarang. Selanjutnya kondisi
terlarang, pacu, dan tak tentu akan dijelaskan melalui Tabel 2.2
Gambar 2.3. Rangkaian Percobaan Flip-Flop R-S
Tabel 2.2. a. Kondisi terlarang, pacu, dan tak tentu,
karena perubahan clock
Tabel 2.2. b. Kondisi terlarang,
pacu, dan tak tentu, karena perubahan clock dan masukan yang serempak
2.1.3
Flip-flop D
Flip-flop D dapat disusun dari flip-flop S-R atau
flip-flop J-K yang masukannya saling berkebalikan. Hal ini dimungkinkan dengan
menambahkan salah satu masukannya dengan inverter agar kedua masukan flip-flop
selalu dalam kondisi berlawanan. Flip-flop ini dinamakan dengan flip-flop data
karena keluarannya selalu sama dengan masukan yang diberikan. Saat flip-flop pada
keadaan aktif, masukan akan diteruskan ke saluran keluaran.
Gambar 2.4. Contoh rangkaian Flip-flop D (Picu logika
tinggi)
2.1.4 Flip-flop J-K
Flip-flop J-K merupakan penyempurnaan dari
flip-flop R-S terutama untuk mengatasi masalah osilasi, yaitu dengan
adanya umpan balik, serta masalah kondisi terlarang seperti yang telah
dijelaskan di atas, yaitu pada kondisi masukan J dan K berlogika 1 yang akan
membuat kondisi keluaran menjadi berlawanan dengan kondisi keluaran sebelumnya
atau dikenal dengan istilah toggle. Sementara untuk keluaran berdasarkan
kondisi-kondisi masukan yang lain semua sama dengan flip-flop R-S.
Gambar 2.5. Flip-flop J-K
2.1.5 Register
Register
merupakan sekelompok flip-flop yang dapat menyimpan informasi biner yang
terdiri dari bit majemuk. Register dengan n flip-flop mampu menyimpan sebesar n
bit. Ada dua cara untuk menyimpan dan membaca data ke dalam register,
yaitu seri dan paralel. Dalam operasi paralel, penyimpanan atau pembacaan dilakukan
secara serentak oleh semua tingkat reigster. Sedangkan untuk operasi seri,
diterapkan secara sequential bit demi bit sampai semua tingkat register
terpenuhi.
Ada empat tipe register :
1. Serial In – Serial Out
2. Paralel In – Paralel Out
3. Serial In – Paralel Out
4. Paralel In – Serial Out
2.1.5.1 Register Serial In – Serial Out
Pada Register Serial In – Serial Out, jalur masuk data
berjumlah satu dan jalur keluarannya juga berjumlah satu. Pada jenis register
ini data mengalami pergeseran, flip-flop pertama menerima masukan dari input,
sedangkan flip-flop kedua menerima masukan dari flip-flop pertama, dan
seterusnya.
Gambar 2.6. Rangkaian Register Serial In - Serial Out
2.1.5.2 Register Paralel In – Paralel Out
Register Paralel In - Paralel Out mempunyai jalur masukan
dan keluaran sesuai dengan jumlah flip-flop yang menyusunnya. Pada register
jenis ini, data masuk dan keluar secara serentak. Dan hanya membutuhkan satu
kali picu.
Gambar 2.7. Rangkaian Register Paralel In – Paralel
Out
2.1.5.3 Register Serial In – Paralel Out
Register serial In – Paralel Out mempunyai satu
saluran masukan dan saluran keluaran sejumlah flip-flop yang menyusunnya. Data
masuk satu-persatu (secara serial) dan dikeluarkan secara serentak. Pengeluaran
data dikendalikan oleh sebuah sinyal kontrol. Selama sinyal kontrol tidak
diberikan, data akan tetap tersimpan dalam register.
Gambar 2.8. Rangkaian Register serial In – Paralel Out
2.1.5.4 Register Paralel In – Serial Out
Register Paralel In - Serial Out mempunyai jalur
masukan sesuai dengan jumlah flip-flop yang menyusunnya, dan hanya mempunyai
satu jalur keluaran. Data masuk ke dalam register secara serentak dengan
dikendalikan sinyal kontrol, sedangkan data keluar satu-persatu (secara
serial).
Gambar 2.9. Rangkaian Register Paralel In – Serial Out
BAB III
METODE PRAKTIKUM
3.1 ALAT DAN BAHAN
1. PCB
lubang 1 buah
2. Resistor 100 Ohm 2 buah
3. Resistor 10K
Ohm 2 buah
4. Kapasitor
100uF 2 buah
5. LED 5mm SB
Yellow 2 buah
6. Kabel
Penghubung 1 buah
7. Battery
9V 1 buah
8. Solder 1 buah
9. Tenol 30 cm
3.2 LANGKAH KERJA
1. Siapkan alat dan bahan.
2. Hubungkan kabel Power Solder pada kontak tegangan
AC.
3. Bersihkan bagian tembaga PCB dan kaki komponen
dengan cara diamplas.
4. Pasang komponen sesuai gambar rangkaian Lampu Flip
Flop 2 Transistor pada PCB.
5. Solder kaki komponen rangkaian Lampu Flip Flop 2
Transistor pada PCB.
6. Lakukan pengecekan ulang, untuk memastikan
rangkaian terpasang dengan benar.
7. Hubungkan rangkaian Lampu Flip Flop 2 Transistor
dengan Battery 9V.
8. Lakukan analisa terhadap rangkaian Lampu Flip Flop
2 Transistor tersebut.
3.3 GAMBAR
BAB IV
PEMBAHASAN
4.1 HASIL
Tampak Bawah
Tampak Atas
4.2 ANALISA HASIL
Proses pengisian muatan kapasitor dapat dilihat pada
gambar dibawah ini:
Pada saat saklar / switch ditekan maka kapasitor akan
membentuk loop tertutup dengan battery 9 Volt, maka kapasitor akan melakukan
pengisian sampai dengan tegangan pada kapasitor sama dengan tegangan pada
baterry, dapat dilihat pada tampilan grafiknya.
Proses pengosongan muatan kapasitor dapat
dilihat pada gambar dibawah ini:
Pada saat saklar / switch dilepas maka polaritas
positf kapasitor akan terhubung singkat dengan polaritas negatif kapasitor,
maka kapasitor akan melakukan pengosongan muatan sampai dengan tegangan pada
kapasitor habis, dapat dilihat pada tampilan grafiknya.
Diketahui:
R = 10K Kohm
C = 100uF
Konstanta Waktu:
BAB V
PENUTUP
5.1. KESIMPULAN
Flip-flop adalah rangkaian yang mempunyai fungsi pengingat (memory). Artinya
rangkaian ini mampu melakukan proses penyimpanan data sesuai dengan kombinasi
masukan yang diberikan kepadanya. Flip-flop adalah rangkaian utama dalam logika
sekuensial. Nyala lampu pada Rangkaian Lampu Flip-Flop 2 Transistor ini akan
bergantian antara LED 1 dan LED 2 dengan interval nyala dan padamnya lampu
dikontrol oleh waktu pengisian dan pengosongan kapasitor pada rangkaian RC R 10
KOhm dan C 100 uF. Sedangkan transistor yang dipasang berfungsi sebagai saklar,
agar nyala LED dapat bergantian sesuai dengan kondisi pengisian dan pengosongan
kapasitor.
