Figure 11.57



 1. Pendahuluan[kembali]

Rangkaian counter merupakan salah satu rangkaian penting dalam sistem digital yang berfungsi untuk menghitung pulsa clock secara berurutan dan menampilkan hasilnya dalam bentuk urutan biner. Counter banyak digunakan dalam aplikasi seperti penghitung, pembagi frekuensi, dan sistem kendali digital. Pada praktikum ini, akan dibahas sebuah rangkaian counter 3-bit yang dibangun menggunakan tiga buah flip-flop JK, di mana setiap flip-flop mewakili satu bit dari hasil hitungan. Analisis terhadap urutan keluaran (count sequence) dan sifat self-starting dari rangkaian ini sangat penting untuk memastikan keandalan counter dalam aplikasi nyata.

 2. Tujuan [kembali]

  • Menganalisis dan memahami urutan kerja dari three-bit counter yang dibentuk dengan flip-flop.
  • Menentukan apakah counter bersifat self-starting.
  • Mengimplementasikan rangkaian berdasarkan diagram logika yang diberikan.
  • Mengamati urutan keluaran logika dari rangkaian counter saat diberi pulsa clock.

 3. Alat dan Bahan [kembali]

a. Gerbang OR


         OR adalah suatu gerbang yang bertujuan untuk menghasilkan logika output berlogika 0. Apabila semua inputnya berlogika 0 dan sebaliknya output berlogika 1 apabila salah satu, sebagian, atau seluruhnya berlogika 1.

         Konfigurasi :
         Spesifikasi :
         Tegangan Suplai : 5 hingga 7V
         Tegangan Input : 5 hingga 7V
         Kisaran suhu pengoperasian : -55 sampai 125 derajat celcius
         Tersedia dalam paket SOIC 14-pin


b. Flip Flop (74LS73)

   IC 74LS73 adalah dual JK flip-flop tipe negatif-edge triggered dengan clear (reset) asynchronous aktif rendah. Artinya:

  • IC ini berisi 2 buah JK flip-flop.
  • Output flip-flop akan berubah hanya saat tepi turun (falling edge) dari sinyal clock.
  • Ketika J = K = 1, maka flip-flop akan toggle (berubah ke keadaan berlawanan).
  • Pin Clear dapat digunakan untuk mengatur ulang output ke 0 tanpa menunggu clock.

    Fungsi utama: digunakan untuk menyimpan 1 bit data, membentuk counter, register, pembagi frekuensi, dll.

    Flip Flop

    c. Gerbang NOT

           Gerbang NOT atau disebut rangkaian inventer (pembalik). Tugas rangkaian NOT (pembalik) ialah memberikan suatu keluaran yang berbanding terbalik dengan masukan. 





    d. Gerbang AND

           AND adalah suatu gerbang yang bertujuan untuk menghasilkan logika output berlogika 0 apabila salah satu, sebagian atau semua inputnya berlogika 0 dan sebaliknya output berlogika 1 apabila semua inputnya berlogika 1. Adapun simbol beberapa tipe gerbang AND seperti gambar :


            IC 7411 berisi tiga gerbang AND dengan tiga input dari keluarga Transistor Transistor Logic
            Konfiugurasi pin:
                - Vcc : Kaki 14
                - GND : Kaki 7
                - Input : Kaki 1, 2, 3, 4, 5, 9,10,11 dan 13
                - Output : Kaki 6, 8,  dan 12


    e. Clock

        Clock adalah sinyal pulsa periodik yang digunakan sebagai pemicu (trigger) dalam rangkaian sekuensial seperti flip-flop. Sinyal clock mengatur kapan suatu elemen logika seperti flip-flop dapat mengubah output-nya. Clock biasanya berupa gelombang persegi dengan frekuensi tertentu, dan dapat dibuat dari sumber eksternal seperti osilator atau komponen pulse generator di simulasi.



     4. Dasar Teori [kembali]

    Counter digital adalah rangkaian sekuensial yang terdiri dari beberapa flip-flop yang terhubung sedemikian rupa sehingga dapat menghitung jumlah pulsa clock yang masuk. Salah satu jenis flip-flop yang sering digunakan dalam pembuatan counter adalah flip-flop JK, karena kemampuannya untuk toggle (berubah keadaan) ketika kedua input J dan K bernilai logika tinggi. Pada counter biner, setiap flip-flop merepresentasikan satu bit hasil hitungan dan output dari satu flip-flop dapat digunakan sebagai input clock untuk flip-flop berikutnya (ripple counter).

    Flip-Flop JK adalah elemen penyimpan dasar yang digunakan dalam counter karena kemampuannya untuk toggle (berubah kondisi) saat J = K = 1. Dalam rangkaian ini:

    • Output dari satu flip-flop digunakan sebagai masukan ke flip-flop lainnya.

    • Gerbang logika (AND, NOT) digunakan untuk mengontrol kapan flip-flop akan berubah kondisi.

    Konsep self-starting pada counter mengacu pada kemampuan rangkaian untuk kembali ke urutan hitungan yang benar secara otomatis, meskipun secara tidak sengaja berada pada kondisi yang tidak diinginkan (undesired state). Counter yang tidak self-starting dapat berhenti atau berputar pada kondisi yang salah jika terjadi gangguan, sehingga keandalan sistem menurun. Self-starting counter berarti jika rangkaian secara tidak sengaja berada di kondisi tidak valid (seperti 000, 100, atau 101 dalam konteks soal), maka rangkaian akan otomatis kembali ke urutan yang benar hanya dengan memberikan pulsa clock, tanpa intervensi eksternal.

    Example

    1. Contoh 1: Sebuah counter asinkron 3-bit menggunakan flip-flop JK menerima sinyal clock dengan frekuensi 8 kHz. Hitung frekuensi output pada flip-flop ketiga (MSB).

      Jawaban:
      Setiap flip-flop membagi frekuensi clock menjadi setengahnya.
      Flip-flop pertama output: 8 kHz / 2 = 4 kHz
      Flip-flop kedua output: 4 kHz / 2 = 2 kHz
      Flip-flop ketiga output: 2 kHz / 2 = 1 kHz
      Jadi, frekuensi output pada flip-flop ketiga adalah 1 kHz.

    2. Contoh 2: Jika counter asinkron 3-bit mulai dari keadaan 000, berapa urutan hitungan biner yang dihasilkan setelah menerima 5 pulsa clock?

      Jawaban:
      Urutan hitungan biner: 0 (000), 1 (001), 2 (010), 3 (011), 4 (100), 5 (101)
      Setelah 5 pulsa clock, output counter adalah 101.
    Problem
    1. Problem 1: Mengapa counter asinkron 3-bit disebut juga ripple counter dan apa kelemahan utamanya?

      Jawaban:
      Counter asinkron disebut ripple counter karena pulsa clock "mengalir" atau "bergelombang" dari flip-flop pertama ke flip-flop berikutnya secara berantai. Kelemahannya adalah delay propagasi yang menyebabkan output tidak berubah secara serentak, sehingga dapat menimbulkan ketidakakuratan pada frekuensi tinggi.

    2. Problem 2: Bagaimana cara membuat counter MOD-6 menggunakan counter asinkron 3-bit?

      Jawaban:
      Counter MOD-6 menghitung dari 0 sampai 5, lalu reset ke 0. Pada counter 3-bit, kondisi 6 (110) dan seterusnya harus di-reset. Dengan menambahkan gerbang logika (misalnya NAND) yang mendeteksi kondisi 110 dan mengirim sinyal reset ke flip-flop, counter dapat di-reset saat mencapai hitungan 6, sehingga menghasilkan MOD-6.
    Soal Pilihan Ganda
    1. Soal 1: Apa fungsi utama dari counter asinkron 3-bit?
      a. Mengubah sinyal analog menjadi digital
      b. Menghitung jumlah pulsa clock secara berurutan
      c. Menyimpan data secara permanen
      d. Menghasilkan sinyal clock baru
      e. Mengalihkan jalur sinyal

    2. Soal 2: Pada counter asinkron 3-bit, berapa jumlah keadaan berbeda yang dapat dihitung sebelum kembali ke nol?
      a. 4
      b. 6
      c. 7
      d. 8
      e. 16
      (Karena 3 bit menghasilkan 2^3 = 8 keadaan)

     5. Percobaan [kembali]

        a) Prosedur[kembali]

    1. Siapkan komponen di simulator (Proteus atau Multisim):

      • 3 buah JK Flip-Flop (IC 74LS73)

      • 1 buah gerbang AND dan 1 buah NOT

      • Sumber clock (pulser) dan tombol reset (jika diperlukan)

      • LED atau probe untuk memantau output A, B, dan C

    2. Rancang koneksi flip-flop:

      • Hubungkan semua flip-flop ke clock bersama

      • Hubungkan input J dan K dari FF-A ke logika 1 (toggle selalu)

      • Hubungkan input J dan K dari FF-B ke output Q dari A

      • Hubungkan input J dan K dari FF-C ke hasil gerbang AND antara A dan B

    3. Tambahkan output LED/probe pada masing-masing Q dari flip-flop A, B, dan C untuk memantau keadaan.

    4. Jalankan simulasi dan amati urutan keluaran setiap kali clock aktif.

    5. Catat apakah semua 8 kombinasi 3-bit (000 hingga 111) muncul. Jika tidak, analisis apakah counter bisa kembali dari kondisi tidak valid ke urutan valid tanpa reset manual.

        b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]

    Figure 11.57 Problem 10

    Prinsip Kerja :

    Rangkaian pada gambar terdiri dari tiga flip-flop JK yang masing-masing diberi label sebagai flip-flop C, B, dan A, yang mewakili bit C (LSB), B, dan A (MSB) dari output counter. Setiap flip-flop dikonfigurasi dengan input J dan K yang dihubungkan ke kombinasi output flip-flop lain, sehingga membentuk urutan hitungan tertentu.

    • Flip-flop C: J dan K dihubungkan ke logika 1, sehingga selalu toggle pada setiap pulsa clock.
    • Flip-flop B: J dan K dihubungkan ke output C, sehingga hanya toggle ketika C bernilai 1.
    • Flip-flop A: J dan K dihubungkan ke output B, sehingga hanya toggle ketika B bernilai 1.
    Setiap kali pulsa clock masuk, flip-flop C akan berubah keadaan. Jika C berubah dari 1 ke 0 (atau sebaliknya), maka flip-flop B akan toggle. Demikian juga, flip-flop A hanya akan toggle ketika B berubah dari 1 ke 0 (atau sebaliknya). Dengan konfigurasi ini, counter akan menghasilkan urutan biner: 000, 001, 010, 011, 100, kemudian kembali ke 000, dan seterusnya.
    Namun, dari analisis pada soal, diketahui bahwa rangkaian ini tidak self-starting. Jika counter secara tidak sengaja masuk ke salah satu kondisi yang tidak diinginkan (seperti 101, 110, atau 111), maka counter tidak akan kembali ke urutan yang benar secara otomatis, sehingga diperlukan reset manual atau modifikasi rangkaian agar menjadi self-starting.

        c) Video Simulasi [kembali]


    6. Download File [kembali]


    Komentar

    Posting Komentar

    Postingan populer dari blog ini

    Gambar
    BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH ELEKTRONIKA 2023 Oleh : Rahmi Ardiyah (2310953032) Dosen Pengampu : Dr. Darwison, M.T referensi : Darwison, 2010, "TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA", Jilid 1, ISBN: 978-602-9081-10-7, CV Ferila, Padang Darwison, 2010, "TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA", Jilid 2, ISBN: 978-602-9081-10-8, CV Ferila, Padang Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013 Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Devices and Circuit, McGraw Hill, 2002\ Keith Brindley, Starting Electronics, Newness 3rd Edition, 2005 Ian R. Sinclair and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness, 2007 John M. Hughes, Practical Electronics: Components and Techniques, O'Reilly Media, 2016  
    Baca selengkapnya