Flip-Flop

Pendahuluan Pembahasan kombinasi sirkuit logik sejauh ini telah dibahas output- nya hanya bergantung pada input pada saat itu saja Perubahan input akan selalu membuat output-nya berubah karena kombinasi sirkuit logik yang telah dibahas tidak memiliki ingatan (memory) Kebanyakan sistem digital dibangun oleh kombinasi sirkuit logik dan bagian memory (pengingat) #9 Teknik Digital (IF) 2015

Pendahuluan (Lanjutan) Diagram Sistem Digital Secara Umum #9 Teknik Digital (IF) 2015

Pendahuluan (Lanjutan) Bagian kombinasi sirkuit logik menerima sinyal logik dari input eksternal dan dari output memory Kombinasi sirkuit logik beroperasi berdasarkan input eksternal untuk menghasilkan variasi output Sebagian output kombinasi sirkuit logik digunakan untuk menentukan nilai biner yang akan disimpan pada memory Sebagian output memory digunakan juga sebagai input pada kombinasi sirkuit logik Proses tersebut mengindikasikan output eksternal dari sistem digital merupakan fungsi dari input eksternal dan informasi yang disimpan pada memory #9 Teknik Digital (IF) 2015

Pendahuluan (Lanjutan) Bagian memory yang paling penting adalah flip-flop, yang dibangun dari kombinasi sirkuit logik #9 Teknik Digital (IF) 2015

NAND Gate Latch Sirkuit flip-flop (FF) yang sangat dasar dapat dibangun dari dua gerbang NAND atau dua gerbang NOR FF yang dibangun dari gerbang NAND disebut NAND gate latch atau disebut juga latch #9 Teknik Digital (IF) 2015

NAND Gate Latch (Lanjutan) Tabel kebenaran NAND gate latch #9 Teknik Digital (IF) 2015

NAND Gate Latch (Lanjutan) Simbol block NAND gate latch yang disederhanakan Simbol lain dari skema NAND gate latch #9 Teknik Digital (IF) 2015

NAND Gate Latch (Lanjutan) Contoh Sinyal berikut dimasukan pada NAND gate latch. Asumsi kondisi awal 𝑄=0, tentukan output 𝑄 #9 Teknik Digital (IF) 2015

NAND Gate Latch (Lanjutan) Contoh Dalam suatu switch mekanik, perubahan dari satu state ke state yang lainnya mengakibatkan transisi tegangan yang acak disebut sebagai contact bounce #9 Teknik Digital (IF) 2015

NAND Gate Latch (Lanjutan) Solusi supaya tidak terjadi contact bounce pada switch mekanik #9 Teknik Digital (IF) 2015

NOR Gate Latch #9 Teknik Digital (IF) 2015

Sinyal Clock Sistem digital dapat beroperasi secara asynchronous atau synchronous Pada sistem asynchronous, output sirkuit logik dapat berubah keadaannya setiap saat ketika input berubah Sistem asynchronous secara umum sulit dalam perancangannya dibandingkan sistem synchronous Pada sistem synchronous, waktu (time) dimana output-nya berubah ditentukan oleh suatu sinyal yang disebut clock Sinyal clock secara umum berbentuk deretan pulsa kotak atau gelombang kotak #9 Teknik Digital (IF) 2015

Sinyal Clock (Lanjutan) Sinyal clock didistribusikan ke semua bagian sistem sehingga output sistem hanya akan berubah keadaannya ketika clock bertransisi Ketika clock berubah dari 0 ke 1, disebut positive-going transition (PGT) Ketika clock berubah dari 1 ke 0, disebut negative-going transition (NGT) #9 Teknik Digital (IF) 2015

Sinyal Clock (Lanjutan) Kebanyakan sistem digital menggunakan prinsip synchronous (walaupun beberapa bagian menggunakan asynchronous) Sistem synchronous mudah dalam perancangan dan troubleshoot Mudah dalam troubleshoot karena output sirkuit berubah hanya pada waktu yang sudah ditentukan Proses sinkronisasi dari sinyal clock dipenuhi oleh flip-flop yang menggunakan clock (clocked flip-flop) yang dibuat untuk berubah keadaan pada saat transisi clock #9 Teknik Digital (IF) 2015

Clocked Flip-Flop Ide pokok clocked FF Clocked FF memiliki input clock yang biasanya diberi label CLK, CK, atau CP. Biasanya input CLK merupakan edge-triggered, artinya FF diaktifkan oleh transisi sinyal. Kebalikan dari latch dimana menggunakan level-triggered #9 Teknik Digital (IF) 2015

Clocked Flip-Flop (Lanjutan) Clocked FF memiliki satu atau lebih control input yang memiliki nama yang bervariasi tergantung dari operasinya. Control input tidak akan berefek terhadap 𝑄 sampai terjadi transisi clock sehingga disebut juga sebagai synchronous control input Control input mengontrol WHAT (keadaan output apa (WHAT) yang akan terjadi), sementara CLK input menentukan WHEN (kapan) #9 Teknik Digital (IF) 2015

Clocked S-C Flip-Flop PGT S-C Flip-Flop #9 Teknik Digital (IF) 2015

Clocked S-C Flip-Flop (Lanjutan) NGT S-C Flip-Flop #9 Teknik Digital (IF) 2015

Clocked S-C Flip-Flop (Lanjutan) Sirkuit Internal S-C Flip-Flop #9 Teknik Digital (IF) 2015

Clocked S-C Flip-Flop (Lanjutan) PGT Edge-detector Durasi pulsa CLK* biasanya 2 – 5 nanosecond #9 Teknik Digital (IF) 2015

Clocked S-C Flip-Flop (Lanjutan) NGT Edge-detector #9 Teknik Digital (IF) 2015

Clocked J-K Flip-Flop J-K FF sama seperti S-C FF, yang membedakan adalah saat input J = K = 1 tidak menghasilkan kondisi ambigu Saat J = K = 1, output FF akan berubah kebalikan dari output sebelumnya disebut sebagai toggle mode #9 Teknik Digital (IF) 2015

Clocked J-K Flip-Flop (Lanjutan) #9 Teknik Digital (IF) 2015

Clocked J-K Flip-Flop (Lanjutan) Sirkuit internal J-K Flip-flop #9 Teknik Digital (IF) 2015

Clocked D Flip-Flop Tidak seperti S-C dan J-K FF, D FF hanya memiliki satu synchronous control input yaitu D singkatan dari data Pada D FF, input akan sama dengan output sampai dengan clock berikutnya #9 Teknik Digital (IF) 2015

Clocked D Flip-Flop (Lanjutan) #9 Teknik Digital (IF) 2015

Clocked D Flip-Flop (Lanjutan) Implementasi D Flip-flop #9 Teknik Digital (IF) 2015

D Latch (Transparent Latch) D flip-flop menggunakan sirkuit edge-detector yang menghasilkan output ketika terjadi transisi clock Jika tidak menggunakan edge-detector akan menghasilkan operasi yang berbeda, disebut sebagai D Latch D latch bukan merupakan edge triggered #9 Teknik Digital (IF) 2015

D Latch (Transparent Latch) (Lanjutan) Sirkuit internal D latch #9 Teknik Digital (IF) 2015

D Latch (Transparent Latch) (Lanjutan) #9 Teknik Digital (IF) 2015

Input Asynchronous Kebanyakan clocked FF memiliki satu atau lebih input asynchronous yang beroperasi secara bebas terhadap input synchronous dan input clock Input asynchronous dapat digunakan untuk men-set FF menjadi keadaan 1 atau keadaan 0 setiap saat #9 Teknik Digital (IF) 2015

Input Asynchronous (Lanjutan) #9 Teknik Digital (IF) 2015

Tugas #9 Asumsi awalnya 𝑄=0, aplikasikan sinyal 𝑥 dan 𝑦 pada input SET dan CLEAR pada NAND latch dan tentukan output ada 𝑄 dan 𝑄 #9 Teknik Digital (IF) 2015

Tugas #9 Asumsi awalnya 𝑄=0, aplikasikan sinyal berikut pada S-C FF dan tentukan output pada 𝑄 #9 Teknik Digital (IF) 2015

Tugas #9 Asumsi awalnya 𝑄=0, aplikasikan sinyal berikut pada J-K FF dan tentukan output pada 𝑄 jika menggunakan PGT dan NGT #9 Teknik Digital (IF) 2015

Tugas #9 Aplikasikan sinyal berikut pada D FF dan tentukan output pada 𝑄 #9 Teknik Digital (IF) 2015

Tugas #9 a. Aplikasikan sinyal S pada input D dan CLK pada input EN dalam D latch, tentukan output pada 𝑄 b. Ulangi untuk sinyal C sebagai input D #9 Teknik Digital (IF) 2015

Tugas #9 Aplikasikan sinyal berikut pada D FF dengan input asynchronous, tentukan output 𝑄 #9 Teknik Digital (IF) 2015