Flip-Flop

Sejarah

Flip-flop elektronik pertama ditemukan pada tahun 1918 oleh William Ecclessdan F. W. Jordan

Awalnya dinamai Sirkui Pemicu Eccles-Jordan dan berisi dua elemen aktif (tabung vakum). Seperti versi sirkuit dan transistornya yang sering dijumpai pada komputer walaupun setelah penemuan dari sirkuit integrasi, melalui flip flop yang dibuat dari gerbang logika yang kita kenal sekarang

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.

Rangkaian yang termasuk rangkaian logika kombinasional yaitu Dekoder, Enkoder, Multiplekser, Demultiplekser. Pada 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. berfungsi untuk :

·         menyimpan bilangan biner

·         mencacah pulsa

·         menyerempakkan / mensinkronkan rangkaian aritmatika

Flip-Flop bersifat bistable atau dua kondisi yang stabil 0 atau 1 dan tidak berubah jika ada input yang masuk. 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 dapat dikeluarkan sesuai dengan kombinasi masukan yang diberikan.

Setiap flip-flop dapat menyimpan satu bit (binary digit) informasi, baik dalam bentuk sebenarnya maupun bentuk komplemennya. Ada beberapa macam flip-flop, yaitu flip-flop R-S, flip-flop J-K, dan flip-flop D.

Set, yaitu jika suatu kondisi masukan mengakibatkan keluaran (Q) bernilai logika positif (1) saat dipicu, apapun kondisi sebelumnya.Hubungan input-output ideal yang dapat terjadi pada flip-flop adalah:

1.       Reset, yaitu jika suatu kondisi masukan mengakibatkan keluaran (Q) bernilai logika negatif (0) saat dipicu, apapun kondisi sebelumnya.

2.       Tetap, yaitu jika suatu kondisi masukan mengakibatkan keluaran (Q) tidak berubah dari kondisi sebelumnya saat dipicu.

3.       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.

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 tersebutdilarang.

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).

 RANGKUMAN FLIP-FLOP
Dalam analisis dan perancangan rangkaian logika berurut selalu dibutuhkan persamaan karakteristik dan persamaan masukan flip-flop yang  digunakan. 

Jenis Flip-Flop	Keadaan berikut (Pers Karakteristik)	Tabel Masukkan
RS (Set-Reset)	Q+ = S +  Q S R = 0	Q (t) Q (t+1) S R 0 0 0 X 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 X 0
JK	Q+ = J + Q	Q (t) Q (t+1) J K 0 0 0 X 0 1 1 X 1 0 X 1 1 1 X 0
T(Toggle/Triggered)	Q+ = +	Q (t) Q (t+1) T 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0
D (Delay)	Q+ = D	Q (t) Q (t+1) D 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1