Lagi belajar elektronika? Coba buat rangkaian flip flop sederhana, indikator lampu yang kedap-kedip bakal bikin kamu senang banget.
Rangkaian lampu flip flop sederhana atau analog ini menggunakan komponen LED atau lampu kecil untuk menjadi indikator. Rangkaian ini menggunakan dua bagian driver yang saling mentriger sehingga menghasilkan dua kondisi 1 (lampu menyala) dan 0 (lampu padam) secara bergantian dan kontinu.
Rangkaian lampu flip-flop sederhana ini memang sering digunakan ketika awal-awal belajar elektronika karena bentuk rangkaiannya sederhana dan mudah untuk dipahami. Apalagi walaupun sederhana namun penggunaannya cukup penting di dunia elektronika.
Rangkaian flip-flop adalah rangkaian dasar dari sebuah memori 1 bit, karena rangkaian flip-flop ini merupakan astabil multivibrator. Bahkan untuk menjalankan komputasi di laptop dan PC-mu, rangkaian flip flop ini jadi bagian yang cukup penting.
Namun di tulisan ini kita tidak akan membahas rangkaian flip flop yang kompleks apalagi yang digunakan untuk komputer-mu. Kita akan belajar tentang basic flip flop dan rangkaian sederhananya. Silahkan disimak.
Rangkaian Flip Flop Sederhana
Komponen yang digunakan:
- R1, R2 = 470Ω
- R3, R4 = 10kΩ
- C1, C2 = 100 uF
- T1, T2 = BC547
Rangkaian ini dikatakan berhasil ketika lampu LED menyala bergantian secara terus-menerus. Bagaimana cara kerjanya? Intinya ada di perpaduan komponen kapasitor dan transistor NPN. Agar lebih mudah memahaminya, silahkan baca dulu cara kerja transistor.
Pertama pahami bahwa transistor punya keadaan cut off (OFF) dan saturasi ( ON ). Jika OFF, arus tidak akan mengalir dari kaki kolektor (c) ke emitor (e), sebaliknya jika ON arus dapat mengalir dari c ke e. Kondisi ini membuat transistor bisa menjadi saklar atau switch.
Untuk meng-ON-kan transistor kamu harus mengalirkan tegangan bias di kaki basis (b). Jadi jika kaki b belum menerima input apa-apa, transistor OFF dan tidak ada aliran listrik dari c ke e.
Sedangkan kapasitor punya sifat untuk transit arus listrik. Cara kerjanya adalah kapasitor menampung dulu arus listrik dan ketika penuh dia akan menyalurkannya ke luar.
Nah sifat ini membuat kapasitor bisa dipakai untuk men-delay arus yang mengalir, sehingga memberikan rentang waktu untuk lampu menyala, alhasil lampu pun bisa dibuat menyala bergantian.
Nah kamu sudah tahu prinsip kerja 2 komponen pentingnya, sekarang kita masuk ke cara kerja rangkaian secara keseluruhan.
Cara Kerja Rangkaian Flip Flop Sederhana
Pada saat tegangan Vcc masuk, kondisi transistor T1 dan T2 OFF. Seperti sudah dijelaskan, untuk bisa ON transistor harus menerima tegangan bias di kaki b. Nah tegangan bias itu berasal dari keluaran atau output kapasitor, T1 menerima dari C2 dan T2 menerima dari C1.
Sementara itu, kapasitor harus penuh dulu baru bisa mengalirkan tegangan. Jadi agar transistor bisa ON, dia harus menunggu kapasitor penuh dulu. Nah ketika transistor ON inilah lampu menyala, karena ketika OFF LED tidak terhubung ke ground karena kaki emitor ibaratnya diputus.
Dari rangkaian bisa dilihat sambungannya dibuat silang. Jadi T1 dinyalakan oleh C2 dan T2 dinyalakan oleh C1. Ketika T1 OFF dan kaki emitornya terputus maka tenggangan semuanya mengalir ke C1 dan C1 dalam mode pengisian. Setelah penuh dia akan mengalirkan tegangan ke luar ke arah T2, lalu T2 ON Green LED menyala.
Ketika T2 ON maka C2 melakukan pengosongan, dan mengalirkan arus ke T1 dan T1 ON Red Light menyala, sedangkan C1 mengalami pengosongan. Terus saja begitu sehingga lampu menyala kerlap-kerlip karena ada masa tunggu kapasitor untuk terisi penuh.
Kamu juga bisa mengatur jarak waktu (delay) kedua lampu menyala. Caranya dengan memperbesar nilai kapasitor, karena semakin besar waktu pengisiannya pun semakin lama.
Baca juga: Contoh Skema Rangkaian Inverter DC ke AC Sederhana
Jenis-jenis Flip Flop
Setelah mempelajari rangkaian flip flop sederhana setidaknya kamu sekarang paham prinsip dasar dari flip flop ini. Dalam pengembangan nya, flip flop ini dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan yang lebih kompleks lagi daripada hanya membuat lampu kedap-kedip.
Rangkaian flip flop mempunyai 2 keluaran yang berlawanan, yaitu 1 dan 0. Makanya Flip flop digolongkan menjadi multivibrator bistabil yaitu multivibrator yang memiliki 2 kondisi stabil.
Flip flop dapat digunakan untuk menyimpan data biner semi permanen, rangkaian penghitung (counter), membuat shift register dan pada unit penyimpanan memori.
Setelah ditemukannya Integrated Circuit atau IC, rangkaian flip flop pun berkembang menjadi beberapa jenis, yaitu SR flip flop, D flip flop, JK flip flop dan T flip flop.
Namun sebelum membahas satu per satu dari jenis rangkaian flip flop ini, kamu harus tahu sedikit tentang beberapa gerbang logika agar dapat memahami konteks yang dibicarakan pada penjelasan jenis-jenis flip flop.
Gerbang Logika
Gerbang logika adalah elemen di sistem elektronika digital yang berfungsi untuk mengubah satu atau lebih input menjadi output dengan logika berbeda. Logika yang dimaksud adalah sistem bilangan biner yang diwakili dengan 1 dan 0. Beberapa gerbang logika yang dipakai pada flip flop adalah sebagai berikut:
AND
Gerbang AND membutuhkan 2 atau lebih input untuk menghasilkan 1 Keluaran (Output). Jika semua input bernilai logika 1 maka Output bernilai Logika 1. Jika semua masukan (Input) Logika 0 maka output yang dihasilkan berlogika 0.
OR
Gerbang OR juga membutuhkan 2 atau lebih Input dan menghasilkan hanya 1 Output. Gerbang OR akan menghasilkan Output 1 jika salah satu dari Input bernilai Logika 1 dan akan menghasilkan Output 0 jika semua Input bernilai Logika 0.
NOT
Gerbang NOT hanya memerlukan satu Input dan menghasilkan 1 Output. Gerbang NOT merupakan pembalik logika, jadi jika input 1 output 0 dan sebaliknya. Karena itu gerbang NOT juga disebut sebagai inverter (pembalik)
NAND
NAND atau singkatan dari NOT AND adalah gerbang logika yang merupakan gabungan gerbang NOT dan AND. Jadi dapat dibilang cara kerjanya adalah kebalikan dari gerbang AND, yaitu ketika semua input bernilai 1 maka output benilai logika 0 dan ketika semua input 0 maka output 1.
NOR
Yap benar, ini adalah kebalikan gerbang OR, singkatan dari NOT OR dan merupakan kombinasi gerbang NOT dan OR. Cara kerjanya kebalikan gerbang OR, jika salah satu input bernilai 1 maka output bernilai 0. Jika ingin output benilai 1 maka semua input harus bernilai 0.
Setelah mengetahui tentang gerbang logika, sekarang baru kita masuk ke pembahasan jenis-jenis flip flop.
Jenis- jenis Flip Flop
Berikut beberapa jenis rangkaian flip flop sederhana
SR Flip-flop
SR flip flop ini mempunyai dua input yaitu S dan R yang merupakan singkatan dari “Set” dan “Reset” dan dua output yaitu Q dan Q’. Untuk membuat rangkaian S-R Flip-flop, biasanya digunakan 2 gerbang logika NOR atau 2 gerbang logika NAND atau gabungan keduanya.
D Flip-flop
Pada dasarnya, D Flip-flop merupakan modifikasi dari S-R flip flop. Pada jenis ini, ada penambahan gerbang logika NOT (Inverter) dari Input S ke Input R. Alhasil, D Flip-flop hanya memiliki satu Input dari D.
JK Flip Flop
JK flip flop juga modifikasi SR Flip-flop. JK Flip flop mempunyai 3 Input, yaitu J, K dan CL (Clock).
T Flip-flip
T Flip-flop penyederhanaan dari J-K Flip-flop, di mana kedua Input J dan K disatukan. Makanya, T flip flop juga sering disebut Single J-K Flip-Flop.
Demikianlah pembahasan kami tentang rangkaian flip flop, dimulai dari rangkaian flip flop sederhana hingga jenis-jenisnya. Semoga tulisan ini dapat memudahkan mu mengembangkan alat-alat elektronika yang akan kamu buat ke depannya.
