1

MAKALAH TEKNIK DIGITAL

RANGKAIAN FLIP-FLOP DASAR

DISUSUN OLEH :

Rendy Andriyanto (14102035)

Sania Ulfa Nurfalah (14102039)

LABORATORIUM

TEKNIK ELEKTRONIKA DAN TEKNIK DIGITAL

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TELEMATIKA TELKOM

JL. DI. PANJAITAN 128 PURWOKERTO

2014

2

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT yang Maha Kuasa, yang telah

melimpahkan rahmat dan nikmat serta taufik dan hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat

menyelesaikan makalah ini. Dengan tujuan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah

teknik digital, dan untuk memperdalam atau menambah wawasan tentang Rangkaian Flip-

flop.

Penyusunan makalah ini tidaklah mungkin terwujud apabila tidak mendapat bantuan

dan bimbingan dari semua pihak. Tidak luput pada kesempatan ini ingin mengucapkan rasa

terimakasih pada berbagai pihak.

Penyusun menyadari, bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Walau

demikian besar harapan penyusun semoga laporan ini bermanfaat.

Purwokerto, Desember 2014

Penyusun,

3

DAFTAR ISI

Hal

Cover ............................................................................................................................. 1

Kata Pengantar 2

Daftar Isi . 3

BAB I : PENDAHULUAN

1.1 Dasar Teori 4

1.2 Rumusan Masalah.. 5

1.3 Tujuan.............................................................. 5

BAB II. PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Flip-Flop..... 6

2.2 Macam Macam Flip-Flop.. 6

2.3 Gerbang Logika.... 10

2.4 Prinsip Kerja Flip-Flop........ 13

2.5 Fungsi Flip-Flop... 14

BAB.III. PENUTUP

3.1 Kesimpulan. 16

Daftar Pustaka 17

4

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Dasar Teori

Rangkaian Logika terbagi menjadi dua kelompok yaitu rangkaian logika

kombinasional dan rangkaian sekuensial. Rangkaian logika kombinasional adalah rangkaian

yang kondisi keluarannya (output) dipengaruhi oleh kondisi masukan (input). Rangkaian

logika sekuensial adalah rangkaian logika yang kondisi keluarannya dipengaruhi oleh

masukan dan keadaan keluaran sebelumnya atau dapat dikatakan rangkaian yang bekerja

berdasarkan urutan waktu. Ciri rangkaian logika sekuensial yang utama adalah adanya

jalur umpan balik (feedback) di dalam rangkaiannya.

Rangkaian yang termasuk rangkaian logika kombinasional yaitu Dekoder, Enkoder,

Multiplekser, Demultiplekser. Pada rangkaian-rangkaian itu terlihat bahwa kondisi keluaran

hanya dipengaruhi oleh kondisi masukan pada saat itu. Adapun contoh rangkaian yang

termasuk rangkaian sekuensial salah satunya yaitu flip-flop.

Flip-flop adalah rangkaian utama dalam logika sekuensial. Counter, register serta

rangkaian sekuensial lain disusun dengan menggunakan flip-flop sebagai komponen utama.

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 itu dapat dikeluarkan sesuai dengan kombinasi

masukan yang diberikan.

Ada beberapa macam flip-flop yang akan dibahas, yaitu flip-flop R-S, flip-flop J-K,

dan flip-flop D. Sebagai tambahan akan dibahas pula masalah pemicuan yang akan

mengaktifkan kerja flip-flop.

Hubungan input-output ideal yang dapat terjadi pada flip-flop adalah:

1) Set, yaitu jika suatu kondisi masukan mengakibatkan keluaran (Q) bernilai

logika positif (1) saat dipicu, apapun kondisi sebelumnya.

2) Reset, yaitu jika suatu kondisi masukan mengakibatkan keluaran (Q) bernilai

logika negatif (0) saat dipicu, apapun kondisi sebelumnya.

3) Tetap, yaitu jika suatu kondisi masukan mengakibatkan keluaran (Q) tidak

berubah dari kondisi sebelumnya saat dipicu.

4) Toggle, yaitu jika suatu kondisi masukan mengakibatkan logika keluaran (Q)

berkebalikan dari kondisi sebelumnya saat dipicu.

5

Secara ideal berdasar perancangan kondisi keluaran Q selalu berkebalikan dari

kondisi keluaran Q.

Pada flip-flop untuk menyerempakkan masukan yang diberikan pada kedua

masukannya maka diperlukan sebuah clock untuk memungkinkan hal itu terjadi. Clock yang

dimaksud di sini adalah sinyal pulsa yang beberapa kondisinya dapat digunakan untuk

memicu flip-flop untuk bekerja. Ada beberapa kondisi clock yang biasa digunakan untuk

menyerempakkan kerja flip-flop yaitu :

1) Tepi naik : yaitu saat perubahan sinyal clock dari logika rendah (0) ke logika

tinggi.

2) Tepi turun : yaitu saat perubahan sinyal clock dari logika tinggi (1) ke logika

rendah (0).

3) Logika tinggi : yaitu saat sinyal clock berada dalam logika 1.

4) Logika rendah : yaitu saat sinyal clock berada dalam logika 0.

1.2 Rumusan Masalah

Bagaimana cara bekerja sebuah rangkaian flip-flop

1.3 Tujuan

Agar Si Pembaca dapat memahami tentang Rangkaian Flip Flop Dasar dan Dapat

mengerti bagaimana rangkaian flip flop bekerja. Sebagai pengetahuan tambahan dan bekal

pengalaman.

6

BAB II

Rangkaian Flip Flop Dasar

2.1 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 di rangkai menjadi suatu gerbang logika yang dapat

bekerja secara sekuensial. Nama lain dari flip-flop adalah multivibrator bistabil.

Multivibrator adalah suatu rangkaian regeneratif dengan dua buah piranti aktif, yang

dirancang sedemikian sehingga salah satu piranti bersifat menghantar pada saat piranti lain

terpancung. Multivibrator dapat menyimpan bilangan biner, mencacah pulsa,

menyerempakkan operasi-operasi aritmatika, serta melaksanakan fungsi-fungsi pokok lainnya

dalam sistem digital. Ada tiga jenis multivibrator,yaitu : astabil, monostabil, dan bistabil. Flip

flop yaitu multivibrator yang keluarannya adalah suatu tegangan rendah atau tinggi, 0 atau 1.

Keluaran ini tetap rendah atau tinggi; untuk mengubahnya, harus didrive oleh suatu masukan

yang disebut pemicu (triger). Sampai datangnya pemicu, tegangan keluaran tetap rendah atau

tinggi untuk selang waktu yang tak terbatas. Salah satu jenis flip-flop adalah flip-flop RS.

Flip-flop ini mempunyai dua masukan dan dua keluaran, di mana salah satu keluarannya (y )

berfungsi sebagai komplemen. Sehingga flipflop 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.

2.2 Macam-Macam Flip Flop

1. RS Flip Flop

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.

7

Gambar 1. Rangkaian RS Flip Flop

R S Q

0 0 Nilai Terakhir

0 1 1

1 0 0

1 1 Terlarang

Tabel 1. Tabel Kebenaran RS Flip - Flop

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.

2. JK Flip Flop

JK flip-flop merupakan flip flopyang dibangun berdasarkan pengembangan

dari RS flip-flop. 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.

8

Gambar 2. Rangkaian 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.

Input Output

J K CK Q Q'

0 0 0 0 1

0 0 1 0 1

0 1 0 0 1

0 1 1 0 1

1 0 0 1 0

1 0 1 1 0

1 1 0 1 0

1 1 1 1 0

Tabel 2. Tabel Kebenaran JK Flip Flop

9

3. T Flip Flop

Rangkaian T flip-flop atau Togle flip-flop dapat dibentuk dari modifikasi

clocked RSFF, DFF maupun JKFF. TFF mempunyai sebuah terminal input T dan dua

buah terminal output Q dan Qnot. TFF banyak digunakan pada rangkaian Counter,

frekuensi deviden dan sebagainya.

Gambar 3. Rangkaian T Flip Flop

T Q

0 0

1 0

0 1

1 1

0 0

1 0

0 1

1 1

Tabel 3. Tabel Kebenaran Rangkaian T Flip Flop

4. D Flip Flop

Flip-flop D dapat disusun dari flip-flop S-R atau flip-flop J-K yang

masukannya saling berkebalikan. Hal ini dimungkinkan dengan menambahkan salah

satu masukannya dengan inverter agar kedua masukan flip-flop selalu dalam kondisi

berlawanan. Flip-flop ini dinamakan dengan flip-flop data karena keluarannya selalu

sama dengan masukan yang diberikan. Saat flip-flop pada keadaan aktif, masukan

akan diteruskan ke saluran keluaran.

10

Gambar 4. Rangkaian D Flip Flop

CK D Q Q

0 X 0 1

1 0 0 1

1 1 1 0

Tabel 4. Tabel Kebenaran D Flip Flop

2.3 Gerbang Logika

Gerbang Logika adalah rangkaian dengan satu atau lebih dari satu sinyal masukan

tetapi hanya menghasilkan satu sinyal berupa tegangan tinggi atau tegangan rendah.

Dikarenakan analisis gerbang logika dilakukan dengan Aljabar Boolean maka gerbang logika

sering juga disebut Rangkaian logika. Rangkaian logika sering kita temukan dalam sirkuit

digital yang diimplemetasikan secara elektronik dengan menggunakan dioda atau transistor.

Macam Macam Gerbang Logika Dasar :

1. AND

Gerbang ini akan menghasilkan keluaran 1 jika atau semua sinyal masukannya

bernilai 1 .

Gambar 5. Simbol Gerbang AND

A B F

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Tabel 5. Tabel Kebenaran Gerbang AND

11

2. OR

Gerbang ini akan menghasilkan keluaran 1 jika salah satu atau semua sinyal

masukannya bernilai 1.

Gambar 6. Simbol Gerbang OR

A B F

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

Tabel 6. Tabel Kebenaran Gerbang OR

3. NOT

Gerbang ini akan menghasilkan keluaran yang berlawanan dengan masukannya.

Gambar 7. Simbol Gerbang NOT

A F

0 1

1 0

Tabel 7. Tabel Kebenaran Gerbang NOT

4. NAND

Gerbang ini merupakan gabungan gerbang AND dan NOT. Keluarannya merupakan

keluaran gerbang AND yang di inverter.

Gambar 8. Simbol Gerbang NAND

12

A B F

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Tabel 8. Tabel Kebenaran Gerbang NAND

5. NOR

Gerbang ini merupakan gabungan gerbang OR dan NOT. Keluarannya merupakan

keluaran gerbang OR yang di inverter.

Gambar 9. Simbol Gerbang NOR

A B F

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

Tabel 9. Tabel Kebenaran Gerbang NOR

6. X-OR

Gerbang ini akan menghasilkan keluaran 1 jika jumlah masukan yang bernilai 1

berjumlah ganjil.

Gambar 10. Simbol Gerbang X-OR

13

A B F

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Tabel 10. Tabel Kebenaran Gerbang X-OR

7. X-NOR

Gerbang ini akan menghasilkan keluaran 1 jika jumlah masukan yang bernilai 1

berjumlah genap / tidak ada sama sekali.

Gambar 11. Simbol Gerbang X-NOR

A B F

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Tabel 11. Tabel Kebenaran Gerbang X-NOR

2.4 Prinsip Kerja Flip Flop

1 . Jika clock bernilai rendah (0) maka flip-flop J-K master akan tidak aktif, tetapi

karena input clock flip-flop J-K slave merupakan komplemen dari clock flip-flop master

maka flip-flop slave menjadi aktif, dan outputnya mengikuti output flip-flop J-K master.

2. Jika clock bernilai tinggi (1), flip-flop master aktif sehinga outputnya tergantung

pada input J dan K, pada sisi lain flip-flop slave menjadi tidak aktif karena clock pemicunya

bernilai rendah (0).

3. Pada saat sinyal detak berada pada tingkat tinggi, master-nya yang aktif dan slave-

nya tidak aktif.

4. Pada saat sinyal detak berada pada tingkat rendah, master-nya yang tidak aktif dan

slave-nya yang aktif.

14

5. Jika input J diberikan bersama-sama dengan tepi naik pulsa pemicu, flip-flop

master akan bekerja terlebih dahulu memantapkan inputnya selama munculnya tepi naik

sampai clock bernilai rendah (0).

6. Setelah clock bernilai rendah (0),flip-flop master akan tidak aktif dan flip-flop slave

bekerja menstransfer keadaan output flip-flopmaster keoutput flip-flop slave yang merupakan

output flip-flop secarakeseluruhan.

Gambar 12. Contoh penggunaan flip flop dalam rangkaian

2.5 Fungsi Flip Flop

1. Menyimpan bilangan biner.

2. Mencacah pulsa.

3. Menyerempakkan/men-sinkronkan rangkaian aritmatika.

15

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

1. 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.

2. Flip-Flop terdiri dari :

RS Flip-Flop

JK Flip-Flop

D Flip-Flop

T Flip-Flop

3. Gerbang Logika adalah rangkaian dengan satu atau lebih dari satu sinyal masukan

tetapi hanya menghasilkan satu sinyal berupa tegangan tinggi atau tegangan rendah.

Yang terdiri macam-macam Gerbang Logika : AND, OR , NOT, NAND, NOR, X-

NOR, dan X-OR.

16

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

4. 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.

5. Flip-Flop terdiri dari :

RS Flip-Flop

JK Flip-Flop

D Flip-Flop

T Flip-Flop

6. Gerbang Logika adalah rangkaian dengan satu atau lebih dari satu sinyal masukan

tetapi hanya menghasilkan satu sinyal berupa tegangan tinggi atau tegangan rendah.

Yang terdiri macam-macam Gerbang Logika : AND, OR , NOT, NAND, NOR, X-

NOR, dan X-OR.

17

DAFTAR PUSTAKA

1. ekoatmojo.blog.unsoed.ac.id/. (n.d.). Retrieved November 30, 2014, from

http://ekoatmojo.blog.unsoed.ac.id: http://ekoatmojo.blog.unsoed.ac.id/files/2011/06/bab-VII-

FLIP-FLOP.pdf

2. lecturer.eepis-its.edu/. (n.d.). Retrieved November 2014, 2014, from http://lecturer.eepis-

its.edu: lecturer.eepis-its.edu/~prima/elektronika%20digital/.../bab2-flip-flop.pdf

3. www.gunadarma.ac.id/. (n.d.). Retrieved November 30, 2014, from gunadarma:

www.gunadarma.ac.id/library/articles/graduate/.../Artikel_10400015.pdf