FLIP- FLOP

FLIP-FLOP

Semua rangkaian logika yang telah diuraikan di bagian depan adalah rang-kaian logika kombinasi yang keadaan keluarannya setiap saat hanya ditentukan oleh kombinasi masukan yang diberikan pada saat itu. Setiap sistem digital akan mempunyai bagian yang merupakan rangkaian kombinasi. Disamping itu, dalam sistem digital juga, pada umumnya, dipergunakan bagian rangkaian yang dapat mengingat keadaan keluarannya sebelumnya dan keluarannya untuk suatu kombi­nasi masukan tertentu juga tergantung atas keadaan keluarannya sebelum masuk­an itu dikenakan. Bagian rangkaian demikian disebut sebagai rangkaian berurut (sequential). Rangkaian logika berurut juga pada umumnya memakai rangkaian logika kombinasi, setidak-tidaknya pada rangkaian masukannya.

Rangkaian logika berurut dibedakan atas dua jenis, yaitu serempak (synchro nous) dan tak-serempak (asynchronous). Dalam rangkaian serempak, perubahan keadaan keluaran hanya terjadi pada saat-saat yang ditentukan saja. Walaupun masukan  berubah diantara selang waktu yang ditentukan itu, keluaran daripada rangkaian itu tidak akan berubah. Berbeda dari rangkaian yang serempak, keluar­an dari pada rangkaian tak-serempak berubah menurut perubahan masukannya dan keluaran itu dapat berubah setiap saat masukan berubah. Umumnya rangkaian tak-serempak ini memakai unsur tundaan waktu pada lintasan umpan baliknya. Tundaan waktu ini biasanya diperoleh dari gerbang-gerbang pada lintasan itu. Adanya tundaan waktu itu kadang-kadang membuat rangkaiannya tidak stabil dan rangkaian mungkin mengalami kondisi berpacu (race condition) dimana satu per­ubahan masukan menyebabkan lebih dari satu perubahan keluaran. Karena kesu­litan ini, dan juga karena pemakaiannya tidaklah seluas pemakaian rangkaian serempak, maka rangkaian tak-serempak tidak dibahas dalam buku ini dan di-cadangkan sebagai materi untuk pembahasan rangkaian logika lanjutan.

Unsur pengingat (memory) yang paling umum dipakai pada rangkaian ber­urut serempak adalah flip-flop. Setiap flip-flop dapat menyimpan satu bit (binary digit) informasi, baik dalam bentuk sebenarnya maupun bentuk komplemennya. Jadi, flip-flop, pada umumnya mempunyai dua keluaran, yang satu merupakan komplemen dari yang lainnya. Tergantung atas cara bagaimana informasi di­simpan ke dalamnya, flip-flop dibedakan atas beberapa jenis, RS, JK, D dan T. Dalam bab ini akan diuraikan jenis-jenis ini satu demi satu.

                         

 Flip-flop RS

     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). Flip-flop RS dapat dibentuk dari dua gerbang NOR atau dua  gerbang  NAND.

               

      Perhatikan bahwa keluaran dari suatu gerbang diumpan-balik ke masukan gerbang lainnya. Keluaran masing-masing gerbang membentuk keluaran-keluaran dari pada susunan flip-flop RS. Seperti yang ditunjukkan oleh tabel kebenaran pada gambar, untuk flip-flop yang menggunakan ger­bang NOR, masukan 1 pada S membuat flip-flop diset (Q= 1) dan masukan 1 pada R  membuat flip-flop di­reset (Q= 0). Untuk flip-flop yang disusun dari gerbang NAND, S= 0 menyetel (set) flip-flop dan R= 0 me-reset flip-flop.

   Flip-flop JK

Flip-flop JK yang diberi nama berdasarkan nama masukannya, yaitu J dan K. Flip-flop ini mengatasi kelemahan flip-flop RS, yang tidak mengizinkan pem­berian masukan R=S= 1, dengan meng-AND-kan masukan dari luar dengan keluaran seperti dilakukan pada flip-flop T.

Dengan susunan ini, maka masukan J dan K berfungsi tepat sama dengan masukan S dan R pada flip-flop RS, kecuali untuk J=K=1. Kalau pada flip-flop RS masukan R=S=1 terlarang, maka pada flip-flop JK, masukan J=K=1 akan membu­at flip-flop JK berfungsi seperti flip-flop T.

Seperti dapat dilihat dari persamaan ini, keadaan flip-flop akan berubah un­tuk setiap perubahan masukan J dan K. Ini berarti bahwa flip-flop JK ini bekerja tak serempak. Untuk  memperoleh flip-flop JK yang dapat  bekerja serempak dengan rangkaian lain perlu ditambahkan kelengkapan untuk penabuhan (clock-ing). Ini dapat dilakukan dengan meng-AND-kan pulsa CP (clock Pulse). Perlu dicatat bahwa untuk flip-flop yang peka terhadap perubahan pulsa negatif, pada masukan CP diberikan lingkaran kecil seperti pada NOR dan NAND.

 Flip-flop D

Nama flip-flop ini berasal dari Delay. Flip-flop ini mempunyai hanya satu masuk­an, yaitu D. Jenis flip-flop ini sangat banyak dipakai sebagai sel memori dalam komputer. Pada umumnya flip-flop ini dilengkapi masukan. Keluaran flip-flop D akan mengikuti apapun keadaan D pada saat penabuh aktif, yaitu: Q⁺ = D. Perubahan itu terjadi hanya apabila sinyal penabuh dibuat berlogika 1 (CP=1) dan tentunya akan terjadi sesu­dah selang waktu tertentu, yaitu selama tundaan waktu pada flip-flop itu. Bila masukan D berubah selagi CP = 0, maka Q tidak akan terpengaruh. Keadaan Q se­lama CP= 0 adalah keadaan masukan D tepat sebelum CP berubah menjadi 0. Di­katakan keadaan keluaran Q dipalang (latched) pada keadaan D saat perubahan CP dari aktif ke tak-aktif.

Dapat dilihat bahwa sebenarnya flip-flop D berfungsi seperti apa yang dila­kukan oleh flip-flop JK bila masukan masukan K dihubungkan dengan komple­men masukan J.