Rangkaian Logika Sequential

Rangkaian logika sequential merupakan rangkaian logika yang keluaran atau outputnya dipengaruhi oleh masukan dan keadaan keluaran sebelumnya atau dapat dikatakan rangkaian yang bekerja berdasarkan urutan waktu. 

Contoh dari rangkaian logika sequential adalah counter up, counter down, register geser seri, dan register geser pararel.

I. Counter (pencacah)

Merupakan salah satu rangkaian logika sequential yang digunakan untuk menghitung jumlah pulsa yang diberikan pada bagian masukan.

Contoh penggunaan counter adalah sebagai operasi aritmatika, pembagi frekuensi, penghitung jarak (odometer), penghitung kecepatan(spedometer), yang pengembangannya digunakan luas dalam aplikasi perhitungan pada instrumenilmiah, kontrol industri, komputer, perlengkapan komunikasi, dan sebagainya .

Counter dibagi lagi menjadi 2 yaitu :
1. Asyncronous Counter (Serial Counter)

Merupakan rangkaian logika sequential dengan output masing – masing flip flop yang digunakan akan bergulingan (berubah dari kondisi 0 ke 1 ataupun sebaliknya) secara berurutan. Hal ini karena flip flop yang paling ujung saja yang dikendalikan sinyal clock. Sedangkan sinyal untuk flip flop lainnya diambil dari masing – masing flip – flop sebelumnya.

Rangkaian asynchronous counter up
Rangkaian asynchronous counter up adalah sebuah rangkaian digital asynchronous counter yang berfungsi untuk menghitung mulai dari nilai terendah sampai pada nilai tertinggi yang ditentukan. Aplikasi rangkaian asynchronous counter ini banyak diterapkan dalam industry seperti penghitung jumlah produksi.

Cara kerja asynchronous counter adalah sebelum sinyal clock dijalankan pertama kali, masing – masing flip – flop direset sehingga kondisi keluaran dari rangkaian menjadi 0000, kemudian ketika clock dijalankan pulsa pertama menyebabkan QA bergulir dari 0 ke 1 sehingga kondisi output menjadi 0001. Kemudian pulsa clock kedua menyebabkan QA bergulir dari 1 ke 0 sehingga QB akan bergulir dari 0 ke 1 dan hitungan menjadi 0010. Kondisi tersebut akan berlangsung terus menerus ketika pulsa clock diberikan.

Gambar Rangkaian Asinkron Up

                                                        Gambar Diagram Pewaktu Asinkron Up

Masukan Clock	Output			Angka Desimal
	C	B	A
0	0	0	0	0
1	0	0	1	1
2	0	1	0	2
3	0	1	1	3
4	1	0	0	4
5	1	0	1	5
6	1	1	0	6
7	1	1	1	7
8	0	0	0	0

2. Syncronous counter
Syncronous counter memiliki susunan flip-flopn paralel. sehingga memiliki pemicuan dari sumber clock yang sama. Syncronous counter memiliki perbedaan penempatan atau manipulasi pada gerbang dasarnya yang menyebabkan perbadaan waktu tunda dan disebut carry propagation delay.

Contoh penerapan Syncronous counter adalah berupa chip IC baik IC TTL, maupun CMOS, antara lain adalah: (TTL) 7490, 7493, 74190, 74191, 74192, 74193, (CMOS) 4017,4029,4042,dan lain-lain.

Pada Counter Sinkron, sumber clock diberikan pada masing-masing input Clock dari Flip-flop penyusunnya, sehingga apabila ada perubahan pulsa dari sumber, maka perubahan tersebut akan men-trigger seluruh Flip-flop secara bersama-sama.

a. Rangkaian Counter Up Sinkron
Sama seperti diatas rangkaian singkron counter up digunakan untuk menghitung mulai dari nilai terendah sampai pada nilai tertinggi yang ditentukan. Bedanya adalah pada counter sinkron , pemberian detak untuk mengeluarkan data pada masing masing flip-flop dilakukan secara bersamaan, tetapi pada counter asinkron pemberian detak masing-masing JKFF dilakukan secara bergantian atau berantai.  

Gambar rangkaian Up Counter Sinkron

Tabel Kebenaran untuk Up Counter dan Down Counter Sinkron

b. Rangkaian Counter Down Sinkron
Rangkaian Counter down sinkron memiliki kegunaan yang berkebalikan dengan counter up sinkron, yaitu menghitung mulai dari nilai tertinggi sampai pada nilai terendah yang ditentukan.

Gambar rangkaian Down Counter Sinkron

Tabel Kebenaran untuk Down Counter Sinkron

II. Register
Register merupakan salah satu rangkaian logika sequential yang terdiri dari kumpulan flip-flop yang disusun baik secara seri atau pun pararel, tiap flip-flop dapat menyimpan 1 bit data sehingga kegunaan dari register adalah sebgai memori berukuran kecil yang dapat dibaca atau pun ditulis.
Selain menyimpan data, register juga dapat kita digunakan sebagai pengolah data yaitu menggeser ke kiri atau ke kanan.

Register Geser
Pada register geser, setiap pulsa clock yang data, maka data dari input D dari masing-masing FF akan  di  transfer kepada Q output. Jika 1 merupakan input dari FF yang pertama, maka pada pulsa berikutnya 1 akan di transfer ke output FF 1 dan sekaligus  menjadi input bagi FF 2
Contoh dari penggunaan register geser adalah pada kalkulator, tampilan pada layar yang sudah penuh dengan angka, akan bergeser ke kiri setiap kali ada angka baru yang diinputkan  menggambarkan  karakteristik register geser tersebut.

Register Geser Seri 
Merupakan suatu register geser yang dihubungkan secara seri atau berurutan.

Kelemahan register geser seri  adalah  bahwa untuk membebani  register tersebut diperlukan banyak pulsa clock. Suatu register geser paralel membebani semua bit informasi dengan segera

Register Geser Pararel

Merupakan suatu register geser yang dihubungkan secara pararel (bersamaan).

Gambar diatas memperlihatkan adanya umpan balik yang melintas dari output FF4 kembali masuk ke input 

Garis ini merupakan garis perputaran kembali dan lintasan tersebut akan menyimpandata yang secara normal akan hilang keluar ke ujung kanan dari register tersebut. Dengan kata lain data akan berputar kembali melalui register tersebut.

referensi : 

http://zakyplc.blogspot.com/2014/10/counter-up.html
http://baskarapunya.blogspot.com/2014/03/rangkaian-counter-dengan-jk-flip-flop.html
http://adityarizki.net/2011/07/05/tutorial-teknik-digital-rangkaian-pencacah-counter/
https://fauziahrizqy.wordpress.com/2013/06/07/rangkaian-logika-sekuensial/
https://aprilhardi.wordpress.com/2015/05/16/register-sistem-digital/

Rangkian Logika Kombinasional

Rangkaian Kombinasional 

Merupakan rangkaian dari gerbang logika yang memiliki output yang selalu tergantung pada kombinasi input yang ada. Rangkaian kombinasional melakukan operasi yang dapat ditentukan secara logika dengan memakai sebuah fungsi boolean.

Keluaran (output) dari rangkaian kombinasional hanya bergantung dari input nya saja.

Contoh dari rangkaian kombinasional adalah encoder,decoder,multiplexer, dan demultiplexer.

1. Encoder

Encoder merupakan rangkaian kombinasional yang berfungsi mengubah data yang ada pada inputnya menjadi kode-kode biner pada outputnya.

Contoh encoder oktal ke biner atau disebut juga encoder 8 ke 3, berfungsi mengubah data bilangan oktal pada inputnya menjadi kode biner 3-bit pada outputnya.

Pada umumnya encoder menghasilkan kode 2-bit, 3-bit atau 4-bit. Encoder n bit memiliki 2ⁿ saluran input. 

Encoder adalah rangkaian logika kombinasional yang berfungsi untuk mengubah atau mengkodekan suatu sinyal masukan diskrit menjadi keluaran kode biner.

Encoder disusun dari gerbang-gerbang logika yang menghasilkan keluaran biner sebagai hasil tanggapan adanya dua atau lebih variabel masukan. 

Hasil keluarannya dinyatakan dengan aljabar boolean, tergantung dari kombinasi - kombinasi gerbang yang digunakan.
Sebuah Encoder harus memenuhi syarat perancangan m < 2 n . 

dengan : 

m  =  kombinasi masukan 

n   =  jumlah bit keluaran 

Satu kombinasi masukan hanya dapat mewakili satu kombinasi keluaran.

Berikut merupakan contoh tabel fungsi keluaran encoder

(Tabel Fungsi keluaran encoder  8 ke 3)

Dari tabel diatas, dapat dibuat fungsi keluaran sebagai berikut :

Y0 = I1 + I3 + I5 + I7

Y1 = I2 + I3 + I6 + I7

Y2 = I4 + I5 + I6 + I7

Dari persamaan tersebut, maka rangkaian gerbangnya dapat dibuat seperti pada

gambar berikut :

2. Decoder 

Rangkaian Decoder merupakan kebalikan dari rangkaian Encoder yaitu merubah kode biner menjadi sinyal diskrit. 

Sebuah decoder harus memenuhi syarat perancangan m < 2 n . 

Dengan :

m = kombinasi keluaran 

n  = jumlah bit masukan 

Satu kombinasi masukan hanya dapat mewakili satu kombinasi keluaran.

Pada Gambar 1, keluaran gerbang AND adalah 1 jika masukan BCD adalah 0101 dan sama dengan untuk instruksi masukan yang lain. 

Karena kode ini merupakan representasi bilangan decimal 5 maka keluaran ini dinamakan saluran atau jalur 5. Sehingga keluaran decoder ini harus dihubungkan dengan peralatan yang dapat dibaca dan dimengerti manusia.

Contoh Rangkaian Decoder adalah BCD to & 7segment Decoder

Kombinasi masukan biner dari jalan masukan akan diterjemahkan oleh decoder, sehingga akan membentuk kombinasi nyala LED peraga (7 segmentLED), yang sesuai kombinasi masukan biner tersebut. Sebagai contoh, Jika masukan biner DCBA = 0001, maka decoder akan memilih jalur keluaran mana yang akan diaktifkan.

Dalam hal ini saluran b dan c diaktifkan sehinggalampu LED b dan C menyala dan menandakan angka 1.2. Decoder BCD ke decimal.Keluarannya dihubungkan dengan tabung indikator angka. Sehingga kombinasi angka biner akan menghidupkan lampu indikator angka yang sesuai. Sebagai contoh D = C = B = 0 , A= 1, akan menghidupkan lampu indikator angka 1. Lampu indikator yang menyala akan sesuai dengan angk abiner dalam jalan masuk.

Tabel Decoder BCD ke Decimal

3. Rangkaian Multiplexer (MUX)

merupakan alat atau komponen elektronika yang bisa memilih/menyeleksi input (masukan) yang akan diteruskan ke bagian output (keluaran). Pemilihan input mana yang dipilih akan ditentukan oleh signal yang ada di bagian kontrol (kendali) Select.

Peta Karnaugh untuk perencanaan rangkaian multiplexer 4 input ke 1 saluran adalah sebagai berikut:

4. Rangkaian Demultiplexer (DEMUX)

Cara Kerja rangkaian Demultiplexer merupakan kebalikan dari rangkaian Multiplexer, bila Multiplexer merupakan penyeleksi dari banyak input menjadi satu input, maka demultiplexer mengubah input yang hanya satu saja menjadi banyak keluaran.Signal pada bagian input ini akan disalurkan ke bagian output (channel) yang mana tergantung dari kendali pada bagian SELECTnya.

Gambar Rangkaian Demultiplexer dengan 1 input dan 4 output

Peta Karnaugh untuk perencanaan rangkaian demultiplexer 1 input dan 4 output

Sumber Referensi :

http://yan-aprendi1994.blogspot.com/2015/07/rangkaian-logika-kombinasional-dan.html