FLIP-FLOP -RS dan -JK

FLIP FLOP RSFF-RS: Nor gate Nand GateSTABILITAS DAN TABEL TRANSISI FF-RSPENGUNCIAN FF RS (DENGAN CLK PEWAKTU)

FLIP FLOP JKFF JK ANALISA FF JKTABEL TRANSISI FF JK

FF –T dan –DFF T (T=Toggle) FF-T sinkron, diagram waktuFFT asinkronFF-D (Displacement) `` Diagram waktu

POKOK BAHASAN

Pandang rangkaian disamping apabila diantara kedua inverterDiberi muatan bit 1 atau 0 sistem seluruhnya stabil

Untuk merubah bit diantara kedua inverter kita memasukkannya melalui inverter pertama dengan mengubah bit yang asalnya 0 diganti dengan bit 1.Ini berarti kita dapat menyimpan satu bit diantara kedua inverter. Ini adalah sifat memori

Gb. 1

Gb. 2.

FLIP FLOP RS

Rangkaian Gb.2 dari slide diatas kita ubah dg menambahkan gerbang OR yang masukannya 0 dan S (Lihat gb 3). Kalau masukan S diberi bit 1 bit diantara kedua inverter berubah menjadi bit 0. Ini melukisksn kemungkinan merubah isi memori.

Selanjutnya kita sisipkan lagi OR diantara kedua inverter (gb 4) maka keluaran ke 2 dp diubah jadi komplemennya Gb 4

Gb 3

Gambar2 untuk memperjelas perubahan bentuk rangkaian

NOR

Q

Qbar

Flip-flop RS

Rangkaian terakhir dapat digambar, seperti rangkaian disamping , disebut flip-flop RS, dg ciri2:NOR gate R keluarannya Q, sedangkan NOR gate S keluarannya Qbar dan keluaran Q dpt diubah melalui kutub S,R

Dari pembahasan diatas diperoleh hubungan S,R dengan Q sbb.1. Bila S=0 dan R=0, Q tak berubah (sifat memori)2. Bila S=1 dan R=0, Q=1 dan Qbar=0 (mengisi memori dengan

Q=1)3. Bila S=0 dan R=1, Q=0 dan Qbar=1 (mengisi memori dg Q=0)Bila S=1 dan R=1, maka keluaran Q=Qbar= 0, dan sifat tak

komplementerKarena sifat Q dan Qbar komplementer tak dipenuhi maka keadaan

S=R=1 harus dicegah

TABEL TRANSISI FF_RS

Dari diagram rangkaian FF-RS yg berikut

diperoleh aljabar BOOLE-nya• X=(S+Q)’= S’.Q’• Q=(R+X)’= R’.X’Kita melihat bila ditabelkan memberikan tabel kebenaran sbb yg merupakn TRANSISI FF-RS

R S X=(S+Q)’= S’.Q’ Q=(R+X)’= R’.X’

0 0 Q’ X’

0 1 0 1

1 0 1 0

1 1 0 0

Catatan: bila S=R=1, maka S’=R’=0, suatu hasil tidak berlaku, karena seharusnya X dan Q adalah komplementer

Tabel transisi dan Bagan dari FF-RS

Selanjutnya kita menggambarkan Bagan FF-RS dengan bagan selelah kanan, tabel sebelah kiri adalah karakterisik FF –RS yg disebut tabel Transisi, yang menggambarkan cara mengubah Q dengan memasukan pasangan bit R,S yang diperlukan (lih. Tabel Transisi diatas.

STABILITAS FF-RS

Untuk analisa stabilitas FF-RS pandang Rangkaian kombinasional disamping (lihat Slide 4) . Masukan ke NOR 1 adalah: s dan Q’, sedangkan masukan NOR2: keluaran NOR1 dan R. (Q tak tersambung Q’ kalau stabil Q’=Q)

Rangkaian kombinasional ini dapat ditulis dlm bentuk Aljabar sbg Q = ((Q’+S)bar + R)bardg tabel kebenaran sbb. No S R Q’ Q Stabilitas1 0 0 0 0 stabil2 0 0 1 1 stabil3 0 1 0 0 stabil4 0 1 1 0 Tak stabil (1)5 1 0 0 1 Tak stabil(2)6 1 0 1 1 stabil7 1 1 0 0 stabil8 1 1 1 0 Tak stabil (3)

Persaratan stabilitas Q=Q’ telah digunakan untuk mengisi Kolom stabilitas.Bandingkan hasil ini dg SlideDiatas. Hasil R=S=1 tak stabiljuga muncul dalam tabel disamping (baris 8) dan Q=Q’=0 (baris 7), yg seharusnya Q=Q’bar

Q’Q

NOR1

NOR 2

CATATAN UNTUK TABEL DIATAS(1) Untuk SRQ’=011 nilai Q’=1 menjadi Q=0 sehingga SRQ’=010 sehingga ia menjadi

stbil di Q=0 Dibawah digunakan notasi Q’=Qt dan Q=Qt+(2) Begitu pula untuk keadaan SRQ’=100 Q’=0 sehingga pindah ke SRQ=101 menjadi

stabil di Q=1(3) Untuk SRQ’=111 menurut tabel diatas dia akan pindah ke SRQ=110 dan menjadi

stabil di Q=0. dari tabel diatas kita melihat bahwa keadaan RS=11; Q’ bukan komplement dari Q, sehingga kasus RS=11 harus dihindari

S R Qt Qt+ Transisi 0 0 0 0 0->0 0 0 1 1 1->1 0 1 0 0 0->0 0 1 1 0 1->0 1 0 0 1 0->1 1 0 1 1 1->1 1 1 0 d dihindari 1 1 1 d dihindari

Dari tabel ini kita melihat transisi yang mungkin hanya 0->0; 0->1 1->1; 1->0 dan tabel transisi ini dapat disingkat sbb

Q’=Qt dan Q=Qt+

BENTUK TABEL TRANSISI FF-RS

Bentuk dari tabel transisi adalah sbb. Dalam analisa selanjutnya tabel ini yang simpan sebagai acuan.

S R Qt->Qt+ 0 d 0->0 1 0 0->1 d 0 1->1 0 1 1->0

Seperti terlihat dari tabel df slide 8, baris 7 selalu berakhir di QtQt+=00 stabil, tapi tak komplementer, sedangkan baris ke 8 komplementer, tapi tidak stabil, oleh karena itu kedua baris terakhir ini dlm tabel diatas dianggap ilegal dan tak digunakan untuk mengendalikan transisi (sebelah kanan tabel angka yg dirujuk adalan no. baris dlm slide no 7)

(1&3)(6)(2&6)(4)

IMPLEMENTASI FF_RS DENGAN GERBANG NAND (2)

Rangkaian diatas adalah hasil akhir dari implementasi FF-RS dg gerbang NAND

IMPLEMENTASI FF-RS DEGAN GB NAND

Gunakan dl deMorgan Abar+Bbar= (A.B)bar Rbar

Karakteristik dan Bagan FF-RS dg grb NAND

Perhatikan tabel transisinya berbeda dg implementasi dg gerbang NOR

Dlm gb disamping suatu FF-RS dikendalikan dengan kutub R,S yg disinkhronkan dg pewaktu CLK,hanya waktu CLK = 1 , R,S masuk dl FF-RS hanya saat CLK=1 saja dan R,S =00 yg masuk kedalam FF-RS , bila CLK=0.Istilah untuk rangkaian serupa in adalah Latch artinya dikunci oleh CLK

Peristiwa penguncian ini di perlihat kan dlm diagram waktu disamping: keluaran =1 saat S=1 , bertahan di 1, karena S=0 dan R=0 dan keluaran baru turun ke 0, saat S=0 dan R=1

PENGUNCIAN FF-RS

FLIP_FLOP JK

Gb disamping memperlihatkan rangkaian FF-JK, yg mirip dengan FF-RS terkunci, perbedaannya dlm FF-JK adalah ada umpan2 balik dari Qbar ke grb NAND yg dimasuki oleh J dan dari Q ke grb AND yg dimasuki oleh K

Selanjutnya analisa akan dilakukan dg mencari masukan S=J.Qbar dan mencari R=K.Q. Bila CLK=0, maka isi Q dan Qbar, tak berubah menurut kaidah transisi FF-RS. Pembahasan detailnya akan diberikan dalam slide berikut. Parameter masukan ke sistem rangkaian ini adalah J,K dan Q

Q J K Qbar S=J.Qbar R=K.Q Q’ 0

0 0 1 0 0 0

0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0

1

1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0

ANALISA FF-JKDibawah ini adalah hasil Tabel kebenaran utk menghitung bila masukan J,K,Q keluaran Q’yg berikutnya. Dibawah ini adalah hasil Tabel kebenaran utk menghitung bila masukan J,K,Q keluaran Q’yg berikutnya.

a)Setelah S dan R dihitung Q’ dicari dg menggunakan tabel transisi FF-RSb)Perhatikan keadaan dg S=R=1 disini dihidari Ini merupakan tujuan terpenting dariKonsep FF-JK

(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)

MASTER-SLAVE FF-JK

Dalam Master-Slave FF-JK kita menggunakan dua FF-JK yang terkunci dg bagan sbb, FF-JK yg pertama bekerja sebagai Master dan yg kedua sbg Slave. Dg perbedaan yng dimana penting : keluaran dari Q,Qbar dari Slave langsung dimasukan ke Master FF dan keluaran Master FF danCLK sebagai “kunci” dihubungkan dengan Slave FF. CLK dimasukkan langsung keMasster FF ,tapi dihubungkan dgSlave melalui inverter. Bila CLK=1, maka master FF-RS yg Jalan dan Slave FF-RS tak bekerja Bila CLK=0, Slave yg jalan, dan data dari Master masuk ke Slave sedangkan Masternya tak bekerja

Masukan sebelum terjadi perubahan CLK 1 ->0 adalah J,K dan Qt dan J,K Qt+ keadaan sesudah perubahan CLK 1->0

J K Qt Qt+ Isi Qt, Qt+

0 0

0 0 memori

0 0 1 1 memori 0 1 0 0 Reset ke 0

0 1 1 0 Reset ke 0

1 0 0 1 Set ke 1 1 0 1 1 Set ke 1 1 1 0 1 Togle 0->1 1 1 1 0 Togle 1->0

TABEL TRANSISI Master-Slave JK-FFUntuk mencegah instabilitas saat J=K=1 digunakan sistem Master Save . Oleh karena itu tabel transisi MS JK-FF menjadi sbb. Untuk mencegah instabilitas saat J=K=1 digunakan sistem Master Save perpindahan yang menyebabkaan instabilitas dapat dicegah. Oleh karena itu tabel transisi MS JK-FF menjadi sbb.

(1)(5)(2)(6)(3)(7)(4)(8)

Angka yg ada dalam kurung didepan tabel diatas merujuk pada nomor baris dari tabel yg ada di sebelah kanan dari slide no. 15

TABEL TRANSISI Master-Slave JK-FF(sambungan)

• Sifat memori, artinya isi dari Qt dan Qt+ sama• Reset ke 0 berarti transisnya kedalam keadaan Qt+ = 0 tak tergantung pada isi Qt• Set ke 1 berarti transisnya kedalam keadaan Qt+ = 1 tak tergantung pada isi Qt• Istilah togle digunakan untuk transisi Qt ke Qtbar

Istilah2 diatas digunakan untuk operasi dilakukan pada memori, misalnya dalam reset kita mengosongkan isi memori, set mengisi memori dan dlm togle menggantikan isi memori dengan komplemennya

Dengan demikian maka tabel transisi MS JK-FF dapat diringkas menjadi tabel sbb (lih. Slide berikut)

J K Qt -> Qt+ Lih. Tabel Slide15

0 d 0 -> 0 (1&2)1 d 0 -> 1 (3&4)d 0 1 -> 1 (5&3)d 1 1 -> 0 (6&4)

TABEL TRANSISI Master-Slave JK-FF

FF- JK dewasa ini yg dibuat dipasaran adalah MS FF-JK, sehingga tabel transisi diatas yg selalu digunakan

F F-T Sinkhron

Salah satu FF yg diturunkan adalah FF-T ( FF- Togle). FF ini dibuat dari FF-JK yg terkunci, dimana CP adalah CLK dlm pembahasan FF-JK terkunci. Masukan T = J = K. PD waktu T=0 , tak terjadi perubahan, sedangkan bila T=1, terjadi togle . Karena itu tabel transisinya sbg berikut

(b) Bagan FF-T sinkhron

TABEL TRANSISI FF-T (Sinkhronos)

Disini FF-T tersebut dikatakan “sinkhronos”karena transisi terjadi pada waktu CLK = 1

FLIP-FLOP T ASINKHRONFF-T Asink Dibuat dari FF-JK terkunci hanya dipilih J=K=1 dan masukannya datang dari CP. Sehingga sehingga FF dalam keadaan togle dan bila CP=0 tak ada transisi dan bila T=CP=1 terjadi togling,oleh karena itu tabel transisinya seperti dibawah ini.

T=CP Qt -> Qt+0 0 ->0 1 0 ->10 1 -> 11 1 -> 0

Bagan Logika

Tabel transisi FF-T-AsinkhDalam bagan logika diatas dipilh J=K=!

FF-DDari tabel transisi FF-RS maupun FF-RSTerkunci bila S=R=1 keadaan menjadi tak stabil. Hal ini dpt dicegah dengan menghubungkan Rke S melalui suatu inverter (lih gb disamping) maka tabel transisinya diberikan dibawah ini. FF ini sering digunakan untuk megundurkan ke FF-D yg berikutnya D adalah singkatan Delay.

Tabel Transisi FF-D Bagan FF-D

Rangkaian logika FF-D

DIAGRAM WAKTU untuk FF-D

Sbg ilustrasi efek dari dari FF=D pada gelomgang digital yang masuk diperlihatkan dalam diagram dibawah ini. Bandingkan gelombang masuk di d dan di outputnya di terminal Q.