Berbagi bersama: Pengertian dan Jenis-jenis Flip-Flop Beserta Rangkaiannya

Pengertian Flip-Flop

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. Nama lain dari flip-flop adalah multivibrator bistabil.

Jenis-Jenis Flip-Flop

Ada berbagai jenis flip-flop ditinjau dari beberapa aspek namun pada penulisan ini yang kami bahas adalah flip-flop yang ditinjau dari cara kerjanya yang terdiri dari:

1. Flip-Flop RS

Flip-flop ini mempunyai dua masukan dan dua keluaran, di mana salah satu keluarannya (y) berfungsi sebagai komplemen. Sehingga flip-flop ini disebut juga rangkaian dasar untuk membangkitkan sebuah variabel beserta komplemennya. Flip-flop RS dapat dibentuk dari kombinasi dua gerbang NAND atau kombinasi dua gerbang NOR.

RS Flip-flop mempunyai dua masukan data, S dan R. Untuk menyimpan suatu bit tinggi, Anda membutuhkan S tinggi; untuk menyimpan bit rendah, Anda membutuhkan R tinggi. Membangkitkan dua buah sinyal untuk mendrive flip-flop merupakan suatu kerugian dalam berbagai penerapan. Tabel dibawah merupakan keringkasan suatu kemungkinan-kemungkinan masukan/keluaran bagi flip-flop RS. Kondisi masukan yang pertama adalah RS = 00. Ini berarti tidak diterapkan pemicu. Dalam hal ini keluaran Q mempertahankan nilai terakhir yang dimilikinya.

Tabel Input Output Flip-Flop RS

Kondisi masukan yang kedua adalah RS = 01 berarti bahwa suatu pemicu diterapkan pada masukan S. Seperti kita ketahui, hal ini mengeset flip-flop dan menghasilkan keluaran Q bernilai 1. Kondisi masukan yang ketiga adalah RS = 10 ini menyatakan bahwa suatu pemicu diterapkan pada masukan R. Keluaran Q yang dihasilkan adalah 0.

Kondisi masukan RS = 11 merupakan masukan terlarang. Kondisi ini berarti menerapkan suatu pemicu pada kedua masukan S dan R pada saat yang sama. Hal ini merupakan suatu pertentangan karena mengandung pengertian bahwa kita berupaya untuk memperoleh keluaran Q yang secara serentak sama dengan 1 dan sama dengan 0.

Konsep RS Flip-Flop :

R dan S keduanya rendah berarti keluaran Q tetap berada pada keadaan terakhirnya secara tak terbatas akibat adanya aksi penggrendelan internal.
Masukan S yang tinggi mengeset keluaran Q ke 1, kecuali jika keluaran ini memang telah berada pada keadaan tinggi. Dalam hal ini keluaran tidak berubah, walaupun masukan S kembali ke keadaan rendah.
Masukan R yang tinggi mereset keluaran Q ke 0, kecuali jika keluaran ini memang telah rendah. Keluaran Q selanjutnya tetap pada keadaan rendah, walaupun masukan R kembali ke keadaan rendah.
Memberikan R dan S keduanya tinggi pada saat yang sama adalah terlarang karena merupakan pertentangan (Kondisi ini mengakibatkan masalah pacu, yang akan dibahas kemudian).

Point-point diatas merupakan konsep dasar dalam mempelajari prinsip kerja dan fungsi RS flip-flop dalam elektronika digital.

2. D Flip-Flop

Nama flip-flop ini berasal dari Delay. Flip-flop ini hanya mempunyai satu masukan, yaitu D. Jenis flip-flop ini sangat banyak dipakai sebagai sel memori dalam komputer.

D Flip-flop merupakan salah satu jenis flip-flop yang dibangun dengan menggunakan flip-flop S-R. Perbedaannya dengan flip-flop S-R terletak pada inputan R, pada D Flip-flop inputan R terlebih dahulu diberi gerbang NOT, maka setiap input yang diumpankan ke D akan memberikan keadaan yang berbeda pada input S-R, dengan demikian hanya akan terdapat dua keadaan S dan R yaitu S=0 dan R=1 atau S=1 dan R=0, jadi dapat diisi. Master Save D Flip-flop merupakan rangkaian flip-flop yang memiliki 2 latch D dan sebuah inverter. Latch yang satu bernama Master dan yang kedua bernama Slave.

Gbr. Rangkaiaan Dasar D Flip-Flop

Pada gambar diatas input Set (S) dihubungkan ke input Reset (R) pada RS flip-flop menggunakan sebuah inverter sehingga terbentuk input atau masukan baru yang diberi nama input Data (D). Dengan kondisi tersebut maka RS flip-flop berubah menjadi Data Flip-Flop (D-FF). Pada perkembanganya D flip flop ini ditambahkan dengan input atau masukan control berupa enable/clock seperti ditunjukan pada gambar berikut :

Gbr. D Flip-Flop dengan Enable/Clok

Gambar diatas memperlihatkan Data flip-flop yang dilengkapi denganmasukan enable/clock. Fungsi input enable/clock diatas adalah untuk menahan data masukan pada jalur Data (input D) agar tidak diteruskan ke rangkaian RS flip-flop.

Prinsip kerja dari rangkaian Data flip-flop dengan clock diatas adalahsebagai berikut. Apabila input clock berlogika 1 “High” maka input pada jalur data akan di teruskan ke rangkaian RS flip flop, dimana pada saat input jalur Data 1 “High” maka kondisi tersebut adalah Set Q menjadi 1 “High” dan pada saat jalur Data diberikan input 0 “Low” maka kondisi yang terjadi adala Reset Q menjadi 0 “Low”.

Kemudian Pada saat input Clock berlogika rendah maka data output pada jalur Q akan ditahan (memori 1 bit) walaupun logika pada jalur input Data berubah. Kondisi inilah yang disebut sebagai dasar dari memor 1 bit. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel Data flip-flop berikut.

Gbr. tabel Kebenaran Flip-Flop D

Dari tabel kebenaran diatas terlihat bahwa Data flip-flop merupakan dasar dari pembuatan memori digital 1 bit. Data Flip-flop sering juga disebut sebagai D-latch.

3.JK Flip-Flop

Dari uraian subbab-subbab sebelumnya dapat dilihat bahwa dasar dari semua flip-flop adalah flip-flop RS. JK Flip-flop merupakan rangkaian flip-flop yang dibangun untuk megantisipasi keadaan terlarang pada flip-flop S-R. Dalam prakteknya, ada kalanya perlu merealisasikan flip-flop tertentu daripada flip-flop yang tersedia, misalnya flipflop yang dibutuhkan tidak tersedia atau dari serpih (chip) flip-flop yang digunakan masih ada sisa flip-flop dari jenis lain yang belum termanfaatkan. Sebagaimana diuraikan di depan, flip-flop D dapat dibangun dari flip-flop JK dengan memberikan komplemen J sebagai masukan bagi K. Flip-flop D yang disusun dari flip-flop JK.

JK flip-flop sering diaplikasikan sebagai komponen dasar suatu counter atau pencacah naik (up counter) ataupun pencacah turun (down counter). JK flip flop dalam penyebutanya di dunia digital sering di tulis dengan simbol JK -FF. Dalam artikel yang sedikit ini akan diuraikan cara membangun sebuah JK flip-flop menggunakan komponen utama berupa RS flip-flop.

Gbr. JK Flip-Flop

Gambar rangkaian diatas memperlihatkan salah satu cara untuk membangun sebuah flip-flop JK, J dan K disebut masukan pengendali karena menentukan apa yang dilakukan oleh flip-flop pada saat suatu pinggiran pulsa positif diberikan.

Rangkaian RC mempunyai tetapan waktu yang sangat pendek, hal ini mengubah pulsa lonceng segiempat menjadi impuls sempit. Pada saat J dan K keduanya 0, Q tetap pada nilai terakhirnya. Pada saat J rendah dan K tinggi, gerbang atas tertutup, maka tidak terdapat kemungkinan untuk mengeset flip-flop.

Pada saat Q adalah tinggi, gerbang bawah melewatkan pemicu reset segera setelah pinggiran pulsa lonceng positif berikutnya tiba. Hal ini mendorong Q menjadi rendah .

Oleh karenanya J = 0 dan K=1 berarti bahwa pinggiran pulsa lonceng positif berikutnya akan mereset flip-flopnya. Pada saat J tinggi dan K rendah, gerbang bawah tertutup dan pada saat J dan K keduanya tinggi, kita dapat mengeset atau mereset flip-flopnya. Untuk lebih jelasnya daat dilihat pada tabel kebenaran JK flip-flop berikut:

Gbr. Tabel Kebenaran Flip-Flop JK

Selain dengan tabel kebenaran, dalam memahami karakteristik JK flip-flop seperti tabel diatas dapat dapat juga dipahami melalui timing diagram dari pemberian input kepada JK flip-flop seperti ditunjukan pada gambar berikut.

Gbr. Timing Diagram JK Flip-Flop

Dari kedua penjelasan diatas (tabel kebenaran dan timing diagram) karakteristik JK flip-flop dapat kita pahami dengan cepat dan baik. Aplikasi JK flip-flop sering digunakan sebagai komponen utama suatu pencacah digital.

4. T Flip-Flop

T Flip-flop merupakan rangkaian flip-flop yang dibangun dengan menggunakan flip-flop J-K yang kedua inputnya dihubungkan menjadi satu, maka akan diperoleh flip-flop yang memiliki watak membalik output sebelumnya jika inputannya tinggi dan outputnya akan tetap jika inputnya rendah. Flip-flop T dapat dibentuk dari flip-flop JK dengan menggabungkan masukan J dan K sebagai masukan T. Perhatikan bahwa bila T=0 akan membuat J=K=0 sehingga keadaan flip-flop tidak berubah. Tetapi bila T=1, J=K=1 akan membuat flip-flop beroperasi secara toggle.

Rangkaian Seri

Cara Mengukur Rangkaian Seri Dengan Electronic Work Bench

1. Menghitung Total Tahanan (R.Total)

Buatlah Rangkaian Seri Ini DiHalaman Kerja EWB.

R1= 100 Ohm R2= 200 Ohm R3= 300 Ohm R4= 400 Ohm

V= 12 V

Pertama Untuk Mengukur R.Total Rangkaian Seri ini , Hubungkan Ke-4 Nilai Tahanan Ini Ke Multimeter Dan Klik Ω Pada Multimeter. Lalu Hidupkan Tombol Power (Switcher) Yang Ada DiPojok Kanan Atas .

2. Menghitung Jumlah Arus Yang Mengalir

Hubungkan Multimeter Dengan Tahanan Dan Tegangan Seperti Gambar DiBawah Ini ! Kemudian Klik A Pada Multimeter, Lalu Turn On kan Tombol Powernya. Maka Hasilnya Akan Muncul Pada Multimeter Tersebut.

3. Menghitung Tegangan DiTiap-Tiap Tahanan

Hubungkan Sisi Multimeter Yang Negatif KeSisi Sebelah Kanan R1 Dan Sebaliknya Hubungkan Sisi Multimeter Yang Positif KeSisi Sebelah Kiri R1 , Kemudian Klik V Pada Multimeter. Lalu Turn on kan Tombol Powernya. Maka Akan DiDapat Hasil Tegangan Pada R1 .

Begitu Juga Selanjutnya Untuk Menghitung Tegangan Pada R2, R3, Dan R4

Rangkaian Paralel

Buatlah rangkaian paralel di halaman kerja EWB.

1. Menghitung R.Total

R1= 200 ohm R2= 400 ohm R3= 100 ohm

V = 12 V

Pertama Untuk Mengukur R.Total Rangkaian Paralel ini , Hubungkan Ke-4 Nilai Tahanan Ini Ke Multimeter Secara Paralel Dan Klik Ω Pada Multimeter. Lalu Hidupkan Tombol Power (Switcher) Yang Ada DiPojok Kanan Atas .

2. Menghitung Jumlah Arus Yang Mengalir

Hubungkan Multimeter Dengan Tahanan Dan Tegangan Seperti Gambar DiBawah Ini ! Kemudian Klik A Pada Multimeter, Lalu Turn On kan Tombol Powernya. Maka Hasilnya Akan Muncul Pada Multimeter Tersebut.