FIGURE 7-8 (a) MOD-14 ripple counter; (b) MOD-10 (decade) ripple counter.


 1. Pendahuluan[kembali]

Rangkaian pencacah (counter) seringkali perlu dimodifikasi untuk menghitung sampai angka tertentu yang bukan merupakan batas alaminya (2N). Kemampuan untuk merancang pencacah dengan jumlah keadaan spesifik (MOD number) sangat penting dalam aplikasi digital, seperti pembagi frekuensi (frequency divider) dan pencacah desimal. Dengan menggunakan gerbang logika tambahan untuk mengontrol sinyal reset asinkron (asynchronous clear), kita dapat memaksa sebuah pencacah untuk kembali ke nol pada hitungan yang diinginkan.

Pada pembahasan kali ini, kita akan menganalisis dua contoh dari Figure 7.8: sebuah MOD-14 counter dan sebuah MOD-10 counter (juga dikenal sebagai Decade Counter atau BCD Counter).

 2. Tujuan[kembali]

  • Memahami prosedur umum untuk merancang asynchronous counter dengan MOD number (X) yang spesifik.

  • Menganalisis prinsip kerja dan rangkaian MOD-14 counter.

  • Memahami konsep, rangkaian, dan kegunaan dari MOD-10 (Decade/BCD) counter.

  • Mengetahui cara menghitung frekuensi sinyal pada output counter.

 3. Komponen [kembali]

    1). Resistor

Resistor



Resistor berfungsi untuk menghambat serta mengatur arus listrik di dalam suatu rangkaian elektronika.

Spesifikasi resistor



    2). Dioda

Spesifikasi dioda

1. arus searah jangka panjang maksimum pada 75 ° C - 1.0 A
2. arus pulsa maksimum dengan durasi pulsa 3,8 ms - 30 A
3. drop tegangan melintasi dioda pada arus 1,0A - 1,1 V
4. kisaran suhu operasi - -65 ... + 175 ° С
5. frekuensi kerja maksimum - 1 MHz

 

    3). Gerbang NOT


Gerbang logika merupakan salah satu komponen dasar dalam sistem elektronika digital. Salah satu jenis gerbang logika yang paling sederhana adalah gerbang NOT atau sering disebut juga sebagai inverter. Gerbang NOT memiliki fungsi utama untuk membalikkan logika input menjadi output yang berlawanan.

Secara umum, gerbang NOT memiliki satu buah input dan satu buah output. Jika input diberikan logika “1” (HIGH), maka output yang dihasilkan adalah logika “0” (LOW), begitu pula sebaliknya. Dengan demikian, gerbang NOT berperan sebagai pembalik sinyal digital. Operasi logika dari gerbang ini dapat dijelaskan melalui persamaan Boolean sebagai berikut:

    4). Gerbang AND



Gerbang logika merupakan elemen dasar dalam sistem digital yang berfungsi untuk melakukan operasi logika terhadap satu atau lebih sinyal biner. Salah satu jenis gerbang logika dasar adalah gerbang AND, yang berfungsi untuk menghasilkan output logika “1” hanya jika semua input bernilai logika “1”. Jika salah satu atau lebih input bernilai “0”, maka output dari gerbang AND akan bernilai “0”.

Gerbang AND memiliki dua atau lebih input dan satu output. Hubungan antara input dan output pada gerbang AND dapat dirumuskan dalam bentuk persamaan Boolean sebagai berikut:


    5). Gerbang NAND



Gerbang NAND adalah salah satu gerbang logika dasar yang memiliki dua atau lebih input dan satu output. Gerbang ini bekerja dengan prinsip menghasilkan output logika 0 (LOW) hanya jika semua input bernilai logika 1 (HIGH). Dalam kondisi lain, output akan bernilai logika 1 (HIGH).

Gerbang ini biasanya digunakan dalam berbagai rangkaian digital seperti rangkaian kontrol, pencacah, dan penyimpan data. Simbol gerbang NAND mirip seperti gerbang AND, namun dengan tambahan lingkaran kecil di bagian output yang menunjukkan fungsi inversi.    

6). 74LS76


IC 74LS76 adalah sebuah dual J-K flip-flop dengan fitur preset dan clear. Komponen ini termasuk dalam keluarga TTL dan berfungsi sebagai penyimpan data 1 bit per flip-flop, sehingga total dapat menyimpan 2 bit. Flip-flop jenis J-K mampu menghasilkan output yang stabil dan berubah tergantung pada kondisi input dan sinyal clock.

Setiap flip-flop di dalam IC ini memiliki input J, K, clock (CLK), preset (PRE), dan clear (CLR). Input preset dan clear bersifat asinkron, artinya dapat mengatur output tanpa menunggu sinyal clock. Preset akan mengatur output menjadi 1, sedangkan clear akan mengatur output menjadi 0. Sementara itu, input J dan K akan menentukan apakah output akan tetap, diset, direset, atau toggle (berubah keadaan) saat ada sinyal clock.

IC 74LS76 sering digunakan dalam rangkaian pencacah, pembagi frekuensi, dan pengolah data sekuensial. Karena bersifat toggle saat J dan K bernilai 1, komponen ini sangat ideal untuk membentuk rangkaian counter biner. Catu daya yang digunakan adalah +5V sesuai standar TTL.



    7). Ground


Ground atau biasa disingkat GND merupakan referensi potensial nol volt (0V) dalam suatu rangkaian listrik atau elektronik. Ground bukan hanya tempat “buangan” arus, melainkan titik acuan tegangan yang digunakan untuk menentukan level logika, tegangan, dan kestabilan sinyal pada sistem elektronik.

Dalam konteks praktis, ground adalah terminal negatif pada sumber daya atau bagian dari rangkaian tempat arus kembali setelah menyelesaikan sirkuitnya. Semua komponen dalam suatu sistem elektronik harus terhubung ke ground yang sama untuk menjaga referensi tegangan yang konsisten dan mencegah gangguan atau error dalam komunikasi dan pengukuran.

IC J-K Flip-Flop: Diperlukan 4 buah Flip-Flop (Contoh: Dua IC 74LS76). IC Gerbang NAND: Contohnya IC 74LS00. Logic State: Sebagai sumber input pulsa clock. Logic Probe: Untuk memantau keadaan logika pada output. LED dan Resistor (Opsional, untuk indikator visual). Sumber Tegangan: +5V DC.

 4. Dasar Teori[kembali]

Untuk membuat sebuah counter yang menghitung dari 0 hingga X-1 (MOD-X), kita dapat mengikuti prosedur umum berikut:

  1. Tentukan jumlah flip-flop (N) yang dibutuhkan, yaitu nilai N terkecil di mana 2NgeX.

  2. Gunakan sebuah gerbang NAND untuk memberikan sinyal reset ke input CLEAR (CLR) dari semua flip-flop.

  3. Tentukan output flip-flop mana saja yang berada dalam keadaan HIGH pada hitungan ke-X. Hubungkan output-output tersebut ke input gerbang NAND.

Ketika hitungan mencapai X, semua input gerbang NAND akan bernilai HIGH, sehingga outputnya menjadi LOW. Sinyal LOW ini akan me-reset semua flip-flop ke 0000, dan siklus hitungan dimulai kembali.

Contoh 1: MOD-14 Counter (Figure 7-8a)

  • Counter ini memiliki 4-bit, sehingga bisa menghitung hingga 15.

  • Untuk mendapatkan MOD-14, counter harus di-reset saat mencapai hitungan ke-14 (biner 1110).

  • Pada keadaan 1110, output D, C, dan B bernilai HIGH. Ketiga output ini dihubungkan ke input gerbang NAND.

  • Akibatnya, counter ini memiliki 14 keadaan stabil (dari 0000 hingga 1101 atau 0 hingga 13).

  • Pembagian Frekuensi: Jika frekuensi input clock adalah 30 kHz, maka frekuensi pada output D adalah f_out=fracf_inMOD=frac30textkHz14=2.14textkHz.

Contoh 2: MOD-10 / Decade Counter (Figure 7-8b)

  • Counter ini juga disebut BCD Counter karena hanya menghitung 10 keadaan (0-9) yang sesuai dengan kode BCD.

  • Untuk mendapatkan MOD-10, reset terjadi pada hitungan ke-10 (biner 1010).

  • Pada keadaan 1010, output D dan B bernilai HIGH. Kedua output ini dihubungkan ke input gerbang NAND.

  • Counter ini sangat penting dalam aplikasi yang menampilkan angka desimal. Frekuensi output pada D adalah sepersepuluh dari frekuensi input clock.

 5. Percobaan[kembali]

a. Prosedur

  1. Buka aplikasi Proteus.

  2. Rangkailah komponen untuk membuat MOD-14 counter seperti pada Figure 7-8(a).

  3. Pastikan semua input J dan K dihubungkan ke logika HIGH (1).

  4. Hubungkan output flip-flop D, C, dan B ke input gerbang NAND. Output gerbang NAND dihubungkan ke semua input CLR.

  5. Berikan sinyal clock (misal: 30 kHz) ke input CLK pada Flip-Flop A.

  6. Jalankan simulasi dan amati urutan hitungan menggunakan Logic Probe.

b. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

Gambar Rangkaian Simulasi (Figure 7-8a):

Prinsip Kerja: Rangkaian akan mencacah naik dari 0000 (0) hingga 1101 (13). Saat pulsa clock berikutnya tiba, counter akan mencoba beralih ke keadaan 1110 (14). Seketika keadaan ini tercapai, input gerbang NAND (dari D, C, B) menjadi 1, 1, 1, yang menyebabkan output NAND menjadi 0. Sinyal 0 ini segera me-reset semua flip-flop, mengembalikan keadaan counter ke 0000. Proses ini terjadi begitu cepat sehingga keadaan 1110 tidak pernah stabil. Dengan demikian, siklus pencacahan hanya terdiri dari 14 keadaan.

c. Video Simulasi


 6. Download File[kembali]

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Gambar
  BAHAN PRESENTASI UNTUK ELEKTRONIKA 2024 Oleh : ICHSAN DEFITRA NIM. 2310953024   Dosen Pengampu : Dr. Darwison, S. T., M. T. NIDN. 0014096406    Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas Padang
Baca selengkapnya