Figure 7-9 MOD-60 counter.

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Komponen

4. Dasar Teori

5. Percobaan

   a) Prosedur

   b) Rangkaian simulasi

   c) Video Simulasi

6. Download File

 1. Pendahuluan[kembali]

Salah satu aplikasi paling berguna dari rangkaian pencacah (counter) adalah sebagai pembagi frekuensi (frequency divider). Dalam banyak sistem digital, kita perlu menghasilkan sinyal clock dengan frekuensi yang lebih rendah dari sinyal sumber yang tersedia. Sebagai contoh praktis, untuk membuat pulsa detak per detik (1 Hz) pada jam digital, kita bisa memanfaatkan frekuensi jala-jala listrik standar yaitu 60 Hz. Untuk melakukan ini, diperlukan sebuah rangkaian yang dapat membagi frekuensi 60 Hz menjadi 1 Hz. Rangkaian yang mampu melakukan tugas ini adalah MOD-60 Counter.

 2. Tujuan[kembali]

• Memahami penerapan praktis counter sebagai rangkaian pembagi frekuensi.

• Merancang sebuah rangkaian MOD-60 counter untuk menghasilkan output 1 Hz dari input 60 Hz.

• Menentukan jumlah flip-flop yang dibutuhkan untuk sebuah MOD number yang besar.

• Mengidentifikasi output flip-flop yang tepat untuk dihubungkan ke logika reset.

 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.

Aplikasi Simulasi: Proteus atau sejenisnya. IC J-K Flip-Flop: Diperlukan 6 buah Flip-Flop (Contoh: Tiga IC 74LS76). IC Gerbang NAND (4-input): Contohnya IC 74LS20. Logic State: Sebagai sumber input pulsa clock 60 Hz.Logic Probe: Untuk memantau keadaan logika pada output. Sumber Tegangan: +5V DC

 4. Dasar Teori[kembali]

Untuk merancang sebuah MOD-60 counter yang berfungsi sebagai pembagi frekuensi, kita mengikuti langkah-langkah berikut:

1. Tentukan Jumlah Flip-Flop (N): Kita memerlukan jumlah state minimal 60. Maka, kita harus mencari nilai N terkecil di mana $$\begin{gathered} 2^N \\ ge60 \end{gathered}$$.

   • $2^5=32$ (tidak cukup)

   • $2^6=64$ (cukup) Jadi, kita membutuhkan 6 buah flip-flop. Kita sebut outputnya Q₀, Q₁, Q₂, Q₃, Q₄, dan Q₅.

2. Tentukan Kondisi Reset: Rangkaian harus di-reset ketika mencapai hitungan ke-60.

3. Tentukan Input Gerbang NAND: Kita perlu mengonversi angka 60 ke dalam bentuk biner 6-bit.

   • 60 (desimal) = 111100 (biner)

   • Ini merepresentasikan keadaan output: Q₅=1, Q₄=1, Q₃=1, Q₂=1, Q₁=0, Q₀=0. Logika reset harus aktif ketika semua bit yang bernilai '1' terdeteksi. Oleh karena itu, input gerbang NAND harus terhubung ke output Q₅, Q₄, Q₃, dan Q₂.

4. Prinsip Pembagian Frekuensi: Sebuah MOD-X counter akan menghasilkan sebuah siklus output lengkap pada flip-flop terakhirnya untuk setiap X pulsa input. Dengan demikian, frekuensi pada output flip-flop terakhir (Q₅) adalah:

   $$f_{out}=f_{in/MOD}=60\text{ Hz/60}=1\text{ Hz}$$

 5. Percobaan[kembali]

a. Prosedur

1. Buka aplikasi Proteus.

2. Buat rangkaian MOD-60 counter seperti pada Figure 7.9.

3. Gunakan 6 buah J-K Flip-Flop. Hubungkan semua input J dan K ke logika HIGH (1).

4. Hubungkan output Q₅, Q₄, Q₃, dan Q₂ ke input sebuah gerbang NAND 4-input.

5. Hubungkan output gerbang NAND tersebut ke semua input CLR dari keenam flip-flop.

6. Berikan sinyal input clock 60 Hz ke Flip-Flop pertama (Q₀).

7. Jalankan simulasi dan ukur frekuensi sinyal pada output Q₅ untuk memverifikasi hasilnya.

b. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

Gambar Rangkaian Simulasi (Figure 7-9):

Prinsip Kerja: Rangkaian ini bekerja sebagai asynchronous counter 6-bit. Ia akan mencacah naik dari 000000 (0) hingga 111011 (59). Pada pulsa ke-60, rangkaian akan mencoba masuk ke keadaan 111100 (60). Pada saat itu juga, output Q₅, Q₄, Q₃, dan Q₂ menjadi HIGH. Keempat sinyal HIGH ini menyebabkan output gerbang NAND menjadi LOW. Sinyal LOW pada input CLR akan seketika me-reset semua flip-flop ke keadaan 000000. Akibatnya, flip-flop terakhir (Q₅) menyelesaikan satu siklus penuh setiap 60 pulsa input, sehingga frekuensi outputnya adalah 1 Hz.

c. Video Simulasi

 6. Download File[kembali]

• Download File Video klik disini
• Download File Rangkaian  klik disini

• Download datasheet IC 74LS76 (J-K Flip-Flop) di sini.

• Download datasheet IC 74LS20 (4-Input NAND Gate) di sini.