Chapter 7.1

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan bahan

4. Dasar Teori

5. Prinsip Kerja

6. Ringkasan

7. Soal Latihan

8. Percobaan

9. Download File

 

1. Pendahuluan (kembali)

1. Memahami cara kerja asynchronous counter (ripple counter) 4-bit.

2. Mengetahui hubungan antara clock dan output bit pada flip-flop.

3. Mengamati pola biner output yang terbentuk dari counter 4-bit.

4. Menganalisis waktu delay yang terjadi pada counter ripple.

5. Menggunakan IC flip-flop atau IC counter (misal IC 7493 atau 7476) untuk merancang counter.

2. Tujuan (kembali)

ALAT:

    1. Logicprobe

BAHAN:

 

    1. IC 74148

Spesifikasi :

• Tipe IC: Decoder-to-Binary Encoder
• Jumlah Jalur Masukan: 8 jalur
• Jumlah Jalur Keluaran: 3 jalur
• Tegangan Operasional: IC 74148 biasanya beroperasi pada tegangan 5V DC.
• Package: IC 74148 tersedia dalam berbagai paket, seperti DIP (Dual Inline Package) dengan 16 pin.
• Tegangan Tingkat Logika: IC ini bekerja dengan logika TTL (Transistor-Transistor Logic).
• Fungsi Utama: IC 74148 digunakan untuk mengonversi data input biner menjadi keluaran kode biner yang sesuai.

    2. Gerbang Logika Not (7404)

Spesifikasi: 

    3. Gerbang NAND 4011

spesifikasi:

    4. Gerbang Logika AND 7408

Spesifikasi :

• Supply Voltage 7V

• Input Voltage 5.5V

• Operating Free Air Temperature Range 0°C to +70°C

• Storage Temperature Range −65°C to +150°C

3. Alat dan Bahan (kembali)

 1. Logicprobe

Logic probe atau logic tester adalah alat yang biasa digunakan untuk menganalisa dan mengecek status logika (High atau Low) yang keluar dari rangkaian digital. Objek yang diukur oleh logic probe ini adalah tegangan oleh karena itu biasanya rangkaian logic probe harus menggunakan tegangan luar (bukan dari rangkaian logika yang ingin diukur) seperti baterai. Alat ini biasa digunakan pada IC TTL ataupun CMOS (Complementary metal-oxide semiconductor).

Logic probe menggunakan dua lampu indikator led yang berbeda warna untuk membedakan keluaran High atau Low. Yang umum dipakai yaitu LED warna merah untuk menandakan output berlogika HIGH (1) dan warna hijau untuk menandakan output berlogika LOW(0).

 

    2. IC 74148

Encoder IC 74148 merupakan priority encoder dengan karakter aktif LOW untuk jalur input maupun data outputnya sehingga untuk mengaktifkan jalur input encoder maka tombol S1 – S7 pada rangkaian keypad diatas terhubung ke ground pada saat tombol S1 – S7 ditekan.

Spesifikasi :

• Tipe IC: Decoder-to-Binary Encoder
• Jumlah Jalur Masukan: 8 jalur
• Jumlah Jalur Keluaran: 3 jalur
• Tegangan Operasional: IC 74148 biasanya beroperasi pada tegangan 5V DC.
• Package: IC 74148 tersedia dalam berbagai paket, seperti DIP (Dual Inline Package) dengan 16 pin.
• Tegangan Tingkat Logika: IC ini bekerja dengan logika TTL (Transistor-Transistor Logic).
• Fungsi Utama: IC 74148 digunakan untuk mengonversi data input biner menjadi keluaran kode biner yang sesuai.

    3. Gerbang Logika Not (7404)

Spesifikasi: 

    4. Gerbang NAND 4011

spesifikasi:

    5. Gerbang Logika AND 7408

Spesifikasi :

• Supply Voltage 7V

• Input Voltage 5.5V

• Operating Free Air Temperature Range 0°C to +70°C

• Storage Temperature Range −65°C to +150°C

4. Dasar Teori (kembali)

1. Logicprobe

Logic probe atau logic tester adalah alat yang biasa digunakan untuk menganalisa dan mengecek status logika (High atau Low) yang keluar dari rangkaian digital. Objek yang diukur oleh logic probe ini adalah tegangan oleh karena itu biasanya rangkaian logic probe harus menggunakan tegangan luar (bukan dari rangkaian logika yang ingin diukur) seperti baterai. Alat ini biasa digunakan pada IC TTL ataupun CMOS (Complementary metal-oxide semiconductor).

Logic probe menggunakan dua lampu indikator led yang berbeda warna untuk membedakan keluaran High atau Low. Yang umum dipakai yaitu LED warna merah untuk menandakan output berlogika HIGH (1) dan warna hijau untuk menandakan output berlogika LOW(0).

 

    2. IC 74148

Encoder IC 74148 merupakan priority encoder dengan karakter aktif LOW untuk jalur input maupun data outputnya sehingga untuk mengaktifkan jalur input encoder maka tombol S1 – S7 pada rangkaian keypad diatas terhubung ke ground pada saat tombol S1 – S7 ditekan.

Spesifikasi :

• Tipe IC: Decoder-to-Binary Encoder
• Jumlah Jalur Masukan: 8 jalur
• Jumlah Jalur Keluaran: 3 jalur
• Tegangan Operasional: IC 74148 biasanya beroperasi pada tegangan 5V DC.
• Package: IC 74148 tersedia dalam berbagai paket, seperti DIP (Dual Inline Package) dengan 16 pin.
• Tegangan Tingkat Logika: IC ini bekerja dengan logika TTL (Transistor-Transistor Logic).
• Fungsi Utama: IC 74148 digunakan untuk mengonversi data input biner menjadi keluaran kode biner yang sesuai.

    3. Gerbang Logika Not (7404)

Spesifikasi: 

    4. Gerbang NAND 4011

spesifikasi:

    5. Gerbang Logika AND 7408

Spesifikasi :

• Supply Voltage 7V

• Input Voltage 5.5V

• Operating Free Air Temperature Range 0°C to +70°C

• Storage Temperature Range −65°C to +150°C

5. Prinsip Kerja [kembali]

1. Membuat rangkaian Four-bit Asynchronous (Ripple) Counter menggunakan IC TTL 7493.
Jawab:
Simbol IC TTL 7493 dipanggil dari library TTL, kemudian pin clock dihubungkan ke sumber clock, pin reset diatur pada kondisi tidak aktif, dan pin output QA, QB, QC, serta QD dihubungkan ke LED indikator. Setelah wiring selesai dilakukan assignment pin dan proses compile. Rangkaian akan menghitung secara biner dari 0000 hingga 1111 (0–15), kemudian kembali ke 0000 secara berulang.

2. Mengamati cara kerja Four-bit Asynchronous (Ripple) Counter.
Jawab:
Sinyal clock diberikan pada input counter sehingga flip-flop pertama berubah keadaan pada setiap pulsa clock. Output QA kemudian menjadi clock untuk flip-flop berikutnya, dilanjutkan hingga QB, QC, dan QD. Karena perubahan terjadi secara berantai (ripple), setiap bit berubah sedikit lebih lambat dibanding bit sebelumnya. Hasil keluaran membentuk urutan hitungan biner 4-bit.

3. Menghubungkan output Four-bit Asynchronous (Ripple) Counter ke LED sebagai indikator.
Jawab:
Keempat output counter (QA, QB, QC, dan QD) dihubungkan ke LED sehingga setiap perubahan nilai biner dapat diamati secara langsung. Saat clock bekerja, LED akan menyala dan mati mengikuti urutan hitungan biner dari 0000 sampai 1111. Contoh ini menunjukkan prinsip kerja asynchronous counter, yaitu setiap flip-flop dipicu oleh output flip-flop sebelumnya, bukan langsung oleh sinyal clock utama.

6. Ringkasan [kembali]

1. Apa yang dimaksud dengan Four-bit Asynchronous (Ripple) Counter? Jelaskan prinsip kerjanya!

Jawab:

1. Four-bit Asynchronous (Ripple) Counter adalah rangkaian pencacah digital 4-bit yang tersusun dari empat flip-flop.
2. Disebut asynchronous karena hanya flip-flop pertama yang menerima sinyal clock secara langsung.
3. Flip-flop berikutnya menerima sinyal clock dari output flip-flop sebelumnya.
4. Counter menghitung urutan biner dari 0000 sampai 1111, kemudian kembali ke 0000.

2. Mengapa Four-bit Asynchronous Counter disebut Ripple Counter?

Jawab:

1. Disebut Ripple Counter karena perubahan output terjadi secara berantai dari flip-flop pertama hingga terakhir.
2. Setiap flip-flop menunggu perubahan output flip-flop sebelumnya sebelum berubah keadaan.
3. Proses ini menimbulkan propagation delay atau waktu tunda.
4. Oleh karena itu, ripple counter kurang cocok digunakan pada frekuensi yang sangat tinggi.

3. Sebutkan kelebihan dan kekurangan Four-bit Asynchronous (Ripple) Counter!

Jawab:

Kelebihan:

1. Rangkaian sederhana dan mudah dibuat.
2. Membutuhkan jumlah gerbang logika yang lebih sedikit.
3. Biaya implementasi lebih rendah.

Kekurangan:

1. Memiliki propagation delay yang cukup besar.
2. Kecepatan kerja lebih rendah dibanding synchronous counter.
3. Kurang cocok untuk aplikasi berkecepatan tinggi.

7. Soal Latihan [kembali]

1. Four-bit asynchronous (ripple) counter merupakan rangkaian yang…

A. Semua flip-flop menerima sinyal clock secara bersamaan
B. Menggunakan satu flip-flop sebagai pencacah tanpa keluaran biner
C. Flip-flop pertama menerima clock, sedangkan flip-flop berikutnya dipicu oleh keluaran flip-flop sebelumnya
D. Menggunakan gerbang AND sebagai elemen penyimpan data

Jawaban yang benar: C

Penjelasan: Pada asynchronous (ripple) counter, hanya flip-flop pertama yang menerima sinyal clock eksternal. Flip-flop berikutnya dipicu oleh perubahan output flip-flop sebelumnya sehingga perubahan hitungan terjadi secara berantai (ripple).

2. Sebuah four-bit asynchronous counter terdiri dari…

A. 2 flip-flop
B. 3 flip-flop
C. 4 flip-flop
D. 8 flip-flop

Jawaban yang benar: C

Penjelasan: Counter 4-bit membutuhkan empat buah flip-flop, karena setiap flip-flop menyimpan satu bit data.

3. Jumlah maksimum keadaan (state) yang dapat dihitung oleh four-bit asynchronous counter adalah…

A. 4 keadaan
B. 8 keadaan
C. 16 keadaan
D. 32 keadaan

Jawaban yang benar: C

Penjelasan: Dengan 4 bit, jumlah kombinasi biner yang dapat dibentuk adalah $2^4=\mathrm{16 }$

 yaitu dari 0000 hingga 1111.                                                 

8. Percobaan [kembali]

1) Prosedur Percobaan

1. Buka Proteus 8.13 atau siapkan breadboard & komponen fisik.

2. Siapkan komponen:

   • 1x IC 7493 (4-bit binary counter) atau 4x JK flip-flop (IC 7476)

   • 1x Clock generator (frekuensi rendah 1 Hz)

   • 4x LED untuk indikator output (Q0 - Q3)

   • 4x Resistor 220Ω (untuk LED)

   • Ground dan VCC

B. Rangkaian:

1. Hubungkan clock ke input IC counter atau ke CLK flip-flop pertama (FF0).

2. Hubungkan Q output dari setiap flip-flop ke CLK flip-flop berikutnya (asynchronous chaining).

3. Pasang LED pada output Q0, Q1, Q2, Q3 sebagai indikator.

4. Atur reset jika menggunakan IC seperti 7493 agar mulai dari 0000.

5. Jalankan simulasi atau berikan clock secara manual.

C. Pengamatan:

1. Amati LED menyala secara bergantian sesuai urutan biner: 0000 → 0001 → 0010 → ... → 1111 → 0000

2. Catat perubahan output tiap siklus clock.

2) Rangkaian Percobaan

3) Prinsip Kerja Rangkaian

Rangkaian ini terdiri dari 4 flip-flop yang disusun secara berantai, di mana output dari flip-flop satu menjadi clock input untuk flip-flop berikutnya.

Clock hanya masuk ke flip-flop pertama (LSB). Flip-flop berikutnya akan toggle saat terjadi perubahan edge (biasanya falling edge) pada output flip-flop sebelumnya.

Karena sinyal clock tidak masuk secara bersamaan ke semua flip-flop, terjadi delay propagasi, itulah sebabnya disebut asynchronous (ripple) counter.

Setiap flip-flop membagi frekuensi inputnya menjadi setengah, sehingga:

• FF0 (Q0) = f (clock)

• FF1 (Q1) = f/2

• FF2 (Q2) = f/4

• FF3 (Q3) = f/8

Output membentuk bilangan biner naik (up counter) dari 0000 sampai 1111 (0 sampai 15 desimal), kemudian mengulang.

simulasi:

                                            

9. Download File [kembali]

• File Rangkaian klik disini
• Datasheet AND 7408 klik disini
• Datasheet NAND 4011klik disini
• Datasheet NOT 7404 klik disini
• Datasheet IC 74148 klik disini
• Datasheet Logicprobe klik disini