[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Rangkaian

5. Video

6. Soal

7. Download File

 Counters With MOD number <2^n

1. Tujuan [Kembali]

• Memahami Prinsip Dasar Counter MOD 2^N
• Mempelajari Desain Counter MOD 2^N
• Implementasi Counter MOD 2^N dalam Sirkuit Digital 

2. Alat dan Bahan [Kembali]

·       Gerbang AND

Gerbang AND adalah salah satu gerbang logika dasar dalam elektronika digital yang digunakan untuk melakukan operasi logika konjungsi. Gerbang ini memiliki dua atau lebih input dan satu output. Fungsi utama dari gerbang AND adalah untuk menghasilkan output yang benar (1) hanya jika semua inputnya juga benar (1). Jika ada satu saja input yang salah (0), maka outputnya akan salah (0).

Gerbang NAND

Gerbang NAND adalah salah satu gerbang logika dasar dalam elektronika digital yang digunakan untuk melakukan operasi logika konjungsi dan merupakan gabungan dari gerbang AND dengan gerbang NOT. Gerbang ini memiliki dua atau lebih input dan satu output. Fungsi utama dari gerbang NAND adalah untuk menghasilkan output yang benar (1) hanya jika semua inputnya salah (0). Jika ada satu saja input yang benar (1), maka outputnya akan salah (0).

 

                                                            

 

·       Clock

Clock adalah sinyal yang berosilasi antara tinggi (1) dan rendah (0) pada interval waktu tetap. Sinyal ini digunakan untuk menyinkronkan operasi dalam rangkaian digital, mengatur waktu kapan suatu operasi harus dimulai atau berakhir, serta mengkoordinasikan transfer data dan eksekusi instruksi. Dengan demikian, clock memastikan bahwa semua komponen dalam sistem bekerja pada ritme yang sama, sehingga data diproses dan ditransfer dengan tepat waktu..

·       Logicstate/sakelar

Sakelar logika, atau yang juga dikenal sebagai "logic gate", adalah dasar dari sistem logika dalam elektronika digital. Ini adalah perangkat elektronik yang menghasilkan output berdasarkan kondisi inputnya. Sakelar logika memiliki beberapa jenis, termasuk AND, OR, NOT, XOR, dan lain-lain, masing-masing dengan fungsi dan operasi logika yang berbeda. Contohnya, sakelar AND hanya akan menghasilkan output "1" jika semua inputnya adalah "1", sakelar OR akan menghasilkan output "1" jika setidaknya satu inputnya adalah "1", sementara sakelar NOT akan menghasilkan keluaran yang merupakan kebalikan dari inputnya. Sakelar logika digunakan dalam desain sirkuit digital untuk mengontrol aliran informasi dan membuat keputusan berdasarkan kondisi inputnya

 

·       Logicprobe

Logic probe adalah alat uji elektronik yang digunakan untuk memeriksa dan memonitor sinyal dalam sirkuit digital. Alat ini biasanya terdiri dari probe atau jarum yang terhubung dengan perangkat elektronik dan sebuah layar atau indikator LED untuk menampilkan status sinyal. Logic probe dapat mendeteksi apakah sinyal dalam keadaan tinggi (1), rendah (0), atau fluktuasi antara keduanya. Dengan menggunakan logic probe, teknisi atau insinyur dapat mengidentifikasi masalah dalam sirkuit digital, seperti tegangan yang tidak tepat, gangguan sinyal, atau kesalahan logika. Hal ini memungkinkan untuk melakukan pemecahan masalah dan perbaikan dengan lebih efisien.

·       

3. Dasar Teori [Kembali]

Pada Gambar 7-5, pencacah sinkron dasar terbatas pada bilangan MOD yang sama dengan 2N, di mana N adalah jumlah FF (flip-flop), yang sebenarnya adalah jumlah MOD tertinggi yang dapat diperoleh dengan menggunakan N flip-flop. Namun, pencacah dasar dapat diubah untuk menghasilkan bilangan MOD yang kurang dari 2N, dengan memungkinkan pencacah untuk melewati keadaan yang biasanya merupakan bagian dari urutan perhitungan.  Gambar 7-6 menunjukkan salah satu metode yang paling umum untuk melakukan ini, dengan pencacah tiga-bit.  Mengabaikan gerbang NAND sebentar, tampak bahwa pencacah itu adalah pencacah biner MOD-8 yang akan menghitung dari 000 hingga 111.  Tetapi keberadaan gerbang NAND akan mengubah urutan ini sebagai berikut

1. Output NAND terhubung ke masukan CLEAR asinkron dari setiap FF (Flip-Flop). Selama Output NAND berlogika TINGGI, ia tidak akan berpengaruh pada penghitung. Namun, ketika ia berlogika RENDAH, ia akan mereset semua FF sehingga penghitung akan segera menuju ke kondisi 000.

 

2. Masukan ke gerbang NAND adalah keluaran dari Flip-Flop B dan C. Oleh karena itu, output NAND akan menjadi LOW setiap kali B = 1 dan C = 1. Kondisi ini akan terjadi ketika penghitung berubah dari kondisi 101 menjadi kondisi 110 pada transisi negatif (NGT - Negative Going Transition) dari pulsa masukan ke-6. Sinyal LOW pada output NAND akan segera (biasanya dalam beberapa nanodetik) mereset penghitung ke kondisi 000. ketika FF di-clear sekali output NAND akan kembali ke HIGH karena tidak ada lagi kondisi B = C = 1

 

Oleh karena itu, urutan penghitungannya adalah,

4. Rangkaian [Kembali]

1)     

counter with MOD number <2^N

5. Video [Kembali]

6. Soal [Kembali]

Example

1. Bagaimana status LED ketika counter menunjukkan angka lima

Jawaban: LED yang terhubung ke bit $2^0$ (bit paling kanan) dan $2^2$ (bit paling kiri) akan menyala (ON), dan LED yang terhubung ke bit $2^1$ (bit tengah) akan mati (OFF).

2. Apakah kondisi 110 akan terlihat pada LED

Jawaban:Tidak; kondisi 110 hanya akan bertahan selama beberapa nanodetik karena penghitung segera kembali ke 000.

Problem

Soal 1

Soal: Diberikan sebuah rangkaian synchronous counter MOD-8 yang menggunakan JK flip-flop. Rangkaian ini memiliki input RESET aktif-rendah yang terhubung ke input clear asynchronous dari semua flip-flop. Jelaskan bagaimana input RESET mempengaruhi operasi counter.

 

 

Jawaban:

Input RESET aktif-rendah berarti ketika sinyal RESET berada pada logika rendah ('0'), semua output flip-flop ($Q$) akan dipaksa menjadi '0' secara langsung, tanpa menunggu pulsa clock berikutnya. Ini adalah reset asynchronous, yang berarti kejadian reset tidak sinkron dengan pulsa clock.

Ketika input RESET diaktifkan (diberikan logika '0'), counter akan segera kembali ke state 000 (untuk MOD-8 dengan 3 flip-flop). Counter akan tetap dalam state 000 selama input RESET tetap rendah.

Setelah input RESET kembali ke logika tinggi ('1'), counter akan melanjutkan perhitungan dari state 000 pada pulsa clock berikutnya sesuai dengan desain MOD-8-nya

 

Jadi, setelah 8 pulsa clock, urutan keadaan counter adalah: 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000.

 

 Soal 2

Soal: Diberikan sebuah synchronous counter 3-bit dengan flip-flop D. Counter ini dirancang untuk menghitung naik (up counter) dari 0 hingga 7 (000 sampai 111 dalam biner). Jika sinyal clock diberikan secara terus-menerus, hitung dan berikan output counter pada pulsa clock ke-10.

 

Jawaban:

Untuk sebuah synchronous counter 3-bit, jumlah maksimum hitungan yang dapat dicapai adalah 2^3 = 8. Setelah mencapai hitungan 7 (111 dalam biner), counter akan kembali ke 0 (000 dalam biner) dan mulai menghitung lagi.

 

 

Pilihan ganda

·       1. Diberikan sebuah rangkaian counter 3-bit asynchronous (ripple counter) menggunakan flip-flop JK yang memiliki input J = K = 1. Clock diberikan ke flip-flop pertama, dan output Q dari tiap flip-flop digunakan sebagai bit-bit output counter (Q2, Q1, Q0).

Berapa nilai MOD dari counter ini?

A. 2

B. 4

C. 6

D. 8

Jawaban: D

2. Sebuah counter sinkron MOD-16 dengan flip-flop T

 berapa buah flip-flop yang dibutuhkan

 

A. 2

 

B. 3

 

C. 4

 

D. 5

Jawaban: C

 

 

7. Download File [Kembali]

1. Rangkaian 7.6 klik disini

2. datasheet jk ff [disini]

3. datasheet and gate 2 input [disini]

4. datasheet nand gate 2 input klik disini

5. datasheet clock [disini]

6. datasheet logicprobe [disini]

 

 

Ripple (Asynchronous) Counter

Mei 20,2025

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Rangkaian

5. Video

6. Soal

7. Download File

 Counters With MOD number <2^n

1. Tujuan [Kembali]

• Mengetahui bentuk rangkaian ripple asynchronous counter
  -Memahami prinsip kerja rangkaian ripple asynchronous counter

2. Alat dan Bahan [Kembali]

·       Gerbang AND

Gerbang AND adalah salah satu gerbang logika dasar dalam elektronika digital yang digunakan untuk melakukan operasi logika konjungsi. Gerbang ini memiliki dua atau lebih input dan satu output. Fungsi utama dari gerbang AND adalah untuk menghasilkan output yang benar (1) hanya jika semua inputnya juga benar (1). Jika ada satu saja input yang salah (0), maka outputnya akan salah (0).

Gerbang NAND

Gerbang NAND adalah salah satu gerbang logika dasar dalam elektronika digital yang digunakan untuk melakukan operasi logika konjungsi dan merupakan gabungan dari gerbang AND dengan gerbang NOT. Gerbang ini memiliki dua atau lebih input dan satu output. Fungsi utama dari gerbang NAND adalah untuk menghasilkan output yang benar (1) hanya jika semua inputnya salah (0). Jika ada satu saja input yang benar (1), maka outputnya akan salah (0).

 

                                                            

 

·       Clock

Clock adalah sinyal yang berosilasi antara tinggi (1) dan rendah (0) pada interval waktu tetap. Sinyal ini digunakan untuk menyinkronkan operasi dalam rangkaian digital, mengatur waktu kapan suatu operasi harus dimulai atau berakhir, serta mengkoordinasikan transfer data dan eksekusi instruksi. Dengan demikian, clock memastikan bahwa semua komponen dalam sistem bekerja pada ritme yang sama, sehingga data diproses dan ditransfer dengan tepat waktu..

·       Logicstate/sakelar

Sakelar logika, atau yang juga dikenal sebagai "logic gate", adalah dasar dari sistem logika dalam elektronika digital. Ini adalah perangkat elektronik yang menghasilkan output berdasarkan kondisi inputnya. Sakelar logika memiliki beberapa jenis, termasuk AND, OR, NOT, XOR, dan lain-lain, masing-masing dengan fungsi dan operasi logika yang berbeda. Contohnya, sakelar AND hanya akan menghasilkan output "1" jika semua inputnya adalah "1", sakelar OR akan menghasilkan output "1" jika setidaknya satu inputnya adalah "1", sementara sakelar NOT akan menghasilkan keluaran yang merupakan kebalikan dari inputnya. Sakelar logika digunakan dalam desain sirkuit digital untuk mengontrol aliran informasi dan membuat keputusan berdasarkan kondisi inputnya

 

·       Logicprobe

Logic probe adalah alat uji elektronik yang digunakan untuk memeriksa dan memonitor sinyal dalam sirkuit digital. Alat ini biasanya terdiri dari probe atau jarum yang terhubung dengan perangkat elektronik dan sebuah layar atau indikator LED untuk menampilkan status sinyal. Logic probe dapat mendeteksi apakah sinyal dalam keadaan tinggi (1), rendah (0), atau fluktuasi antara keduanya. Dengan menggunakan logic probe, teknisi atau insinyur dapat mengidentifikasi masalah dalam sirkuit digital, seperti tegangan yang tidak tepat, gangguan sinyal, atau kesalahan logika. Hal ini memungkinkan untuk melakukan pemecahan masalah dan perbaikan dengan lebih efisien.

Komponen yang dibutuhkan:

• JK Flip - Flop

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.

• Clock

Clock merupakan sinyal listrik yang berupa suatu denyutan dan berfungsi untuk mengkoordinasikan atau mengsinkronisasikan setiap aksi2x atau proses2x yg dilakukan oleh setiap komponen didalam perangkat elektronika.

• Logic State

Untuk memberikan input 1 atau 0 pada rangkaian

• Logic Probe

Untuk menampilkan logika hasil dari rangkaian

·       

3. Dasar Teori [Kembali]

11.1 Ripple Asynchronous Counter

Merupakan sebuah penghitung riak adalah susunan aliran dari flip-flop dimana output dari satu flip-flop mengatur input clock dari flip-flop selanjutnya. Jumlah flip – flop didalam rangkaian riak tergantung pada jumlah logic state yang berbeda  - beda yang dilaluinya sebelum mengulangi urutan, parameter nya dikenal sebagai modulus counter. Dalam penghitung riak, yang juga biasa disebut asynchronous counter atau serial counter, input clock digunakan hanya untuk flip – flop yang pertama, yang juga disebut input flip – flop, dalam susunan rangkaian. Clock input ke flip – flop selanjutnya berasal dari output flip – flop sebelumnya. Singkatnya, output dari flip – flop pertama berperan sebagai input flip – flop kedua, dan output dari flip – flop kedua memberikan clock input untuk flip – flop ketiga, dan seterusnya. Dalam susunan n flip-flop, clock input ke flip-flop ke-n berasal dari output flip-flop (n − 1)  untuk n> 1.

Gambar menunjukkan susunan skematis blok umum dari penghitung riak biner n-bit.

Sebagai konsekuensi alaminya, tidak semua flip – flop logikanya berubah pada saat yang sama. Flip-flop yang kedua dapat mengubah logika hanya setelah output flip-flop pertama telah mengubah logikanya. Oleh karena itu,  logika flip-flop yang kedua akan berubah  dengan waktu delay  tertentu setelah terjadinya pulsa clock input karena fakta bahwa ia mendapat input clock sendiri dari output flip-flop pertama dan bukan dari clock input. Waktu tunda ini di sini sama dengan jumlah keterlambatan perambatan dari dua flip - flop, yang pertama dan yang jepit kedua. Secara umum, flip-flop ke-n akan berubah status hanya setelah delay tersebut sama dengan n kali delay perambatan dari satu flip-flop. Istilah 'penghitung riak' berasal dari mode in dimana informasi clock beriak melalui konter. Ini juga disebut 'Asynchronous Counter' karena flip – flop yang berbeda yang terdiri atas penghitung, logikanya tidak berubah dalam sinkronisasi dengan clock input. Dalam counter, setelah terjadinya setiap pulsa input clock, penghitung harus menunggu jangka waktu yang sama dengan jumlah penundaan perambatan dari semua flip - flop sebelum pulsa clock berikutnya dapat digunakan. Penundaan perambatan dari setiap flip-flop, tentu saja, akan tergantung pada logika dimana ia berada

Penundaan Perambatan di Penghitung Riak

Masalah utama dengan penghitung riak muncul dari keterlambatan perambatan flip - flop yang merupakan counter. Seperti disebutkan dalam paragraf sebelumnya, keterlambatan perambatan yang efektif dalam ripple counter sama dengan jumlah keterlambatan perambatan karena flip-flop yang berbeda. Situasi menjadi lebih buruk dengan peningkatan jumlah flip – flop yang digunakan untuk merangkai penghitung, yang merupakan kasus yang lebih besar dalam penghitung bit. Kembali ke penghitung riak, peningkatan keterlambatan perambata membatasi frekuensi maksimum yang digunakan sebagai clock input ke counter. Kita dapat apresiasi bahwa periode waktu sinyal clock harus sama dengan atau lebih besar dari total keterlambatan perambatan. Oleh karena itu, frekuensi clock maksimum  itu sesuai dengan periode waktu yang sama dengan total keterlambatan perambatan. Jika tpd adalah keterlambatan perambatan di setiap flip-flop, kemudian, dalam sebuah counter dengan N-flip-flop memiliki modulus kurang dari atau sama dengan 2N, frekuensi clock maksimum yang dapat digunakan didapatkan dari

 fmax= 1 / (N × tpd). 

Seringkali, dua waktu tunda perambatan ditentukan dalam kasus flip - flop, satu untuk transisi LOW-to-HIGH (tpLH) dan yang lainnya untuk transisi TINGGI ke RENDAH (tpHL) pada output. Dalam kasus seperti itu, yang lebih besar dari keduanya harus dipertimbangkan untuk menghitung frekuensi clock maksimum. Sebagai contoh, dalam kasus counter riak IC milik Schottky TTL berdaya rendah (LSTTL) , penundaan perambatan per flip-flop biasanya adalah urutan 25 ns. Ini menyiratkan bahwa penghitung riak empat-bit dari jenis ini tidak dapat clock lebih cepat dari 10 MHz. Batas atas pada frekuensi clock semakin berkurang dengan bertambahnya jumlah bit yang harus ditangani oleh counter.

Penghitung Sinkron

Dalam penghitung sinkron, juga dikenal sebagai penghitung paralel, semua flip-flop dalam penghitung berubah logika pada saat yang sama dalam sinkronisme dengan sinyal input clock. Sinyal clock dalam kasus ini adalah secara bersamaan diterapkan pada input clock dari semua sandal flip-flop. Penundaan yang terlibat dalam kasus ini sama untuk penundaan perambatan dari satu flip-flop saja, terlepas dari jumlah flip-flop yang digunakan untuk membuat counter. Dengan kata lain, penundaan tidak tergantung pada ukuran penghitung.

Modulus Penghitung

Modulus (nomor MOD) dari counter adalah jumlah keadaan logika yang berbeda yang dilaluinya sebelumnya hingga kembali ke keadaan awal untuk mengulangi urutan penghitungan. Penghitung n-bit yang diperhitungkan semua keadaan logika sebenarnya dan tidak melewatkan satupun logika memiliki modulus 2n. Kita bisa melihat counter memiliki modulus yang merupakan kekuatan integral dari 2, yaitu, 2, 4, 8, 16 dan seterusnya. Ini bisa saja dimodifikasi dengan bantuan logika kombinasional tambahan untuk mendapatkan modulus kurang dari 2n.

Untuk menentukan jumlah flip-flop yang diperlukan untuk membangun penghitung yang memiliki modulus tertentu, identifikasi bilangan bulat terkecil m yang sama dengan atau lebih besar dari modulus yang diinginkan dan juga sama untuk kekuatan integral 2. Misalnya, jika modulus yang diinginkan adalah 10, yang merupakan kasus dalam satu decade counter, bilangan bulat terkecil lebih besar dari atau sama dengan 10 dan yang juga merupakan kekuatan integral dari 2 adalah 16. Jumlah flip - flop dalam hal ini adalah 4, karena 16 = 24. Pada baris yang sama, jumlah Flip-flop yang diperlukan untuk membuat konter dengan nomor MOD 3, 6, 14, 28 dan 63 akan menjadi 2, 3, 4, 5 dan 6 masing-masing. Secara umum, pengaturan jumlah minimum N flip-flop dapat digunakan untuk membangun penghitung dengan modulus yang diberikan oleh persamaan

2N −1 + 1 ≤ modulus ≤ 2N

4. Rangkaian [Kembali]

1)     

1. Susun rangkaian seperti pada gambar

2.Setelah itu tekan Run

Prinsip Kerja:

Saat input yang diberikan pada J dan K untuk JK flip-flop 1 berlogika 0, maka output pa Q akan berlogika 1 yang kemudian menjadi input pada jk flip flop 2, namun input dari clock tidak memberikan pengaruh pada keluaran di Q sehingga clock untuk JK flip flop 2,3, dan 4 tidak berfungsi sebagai clock karena tidak adanya perubahan logika.

Saat input yang diberikan pada J dan K untuk JK flip flop 1 berlogika 1, sesuai dengan karakteristik JK flip flop, saat clock juga memberikan input 1 maka logika pada  Q adalah 1 atau dalam keadaan Latch, kemudian saat terjadi clock yang kedua maka output pada Q berubah menjadi 0 atau disebut togle, saat clock yang ketiga output Q akan kembali berubah menjadi 1 atau disebut togle. Dengan perubahan konstan pada output Q JK flip flop 1, yang kemudian menjadi input untuk clock JK flip flop 2. Prinsip yang sama terjadi berulang, namu membutuhkan waktu yang lebih lama untuk perubahan logika pada output Q di JKflip flop selanjutnya dikarenakan input clock pada JK flip flop keempat baru terjadi saat output Q JK flip flop sudah mengalami perubahan logika. Perubahan logika tersebut terjadi apabila clock pada JK flip flop 3 sudah mengalami perubahan logika, dan begitupun seterusnya. Maka banyak JK flip flop yang digunakan akan semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan clock di output akhir. Pada rangkaian diatas, logika pada output berubah menjadi 1 pada saat clock ke 16. JK Flip Flop pertama yang mendapatkan input dari clock membutuhkan waktu 1 kali clock untuk mendapatkan clock pada Q, JK flip flop kedua membutuhkan 2 kali clock untuk mendapatkan clock pada output Q, JK flip flop ketiga membutuhkan 8 kali clock untuk mendapatkan clock pada output Q dan JK flip flop keempat membutuhkan 16 kali clock untuk mendapatkan clock pada output Q. Sehingga counter menghitung 1.

counter with MOD number <2^N

5. Video [Kembali]

6. Soal [Kembali]

 

 example  

Penghitung pada Gambar 7-1 dimulai dari kondisi 0000, lalu pulsa clock diberikan. Beberapa waktu kemudian pulsa clock dihilangkan, dan FFs penghitung menunjukkan 0011. Berapa banyak pulsa clock yang telah terjadi

Jawaban : 3 karena 0011 adalah bentuk biner dari 3. Namun, dengan informasi yang diberikan, tidak ada cara untuk mengetahui apakah penghitung sudah kembali berulang atau belum. Ini berarti bahwa bisa saja ada 19 denyut jam; 16 denyut pertama membuat penghitung kembali ke 0000, dan 3 denyut terakhir membawanya ke 0011. Bisa saja ada 35 denyut (dua siklus penuh dan kemudian tiga lagi), atau 51 denyut, dan seterusnya 

 

 

 

7. Download File [Kembali]

Materi - Download
Datasheet JK Flip - Flop - Download
File Html - Download
File Rangkaian Simulasi - klik disini

 datasheet logicprobe [disini]