Rangkaian Sekuensial dan kombinasional

RANGKAIAN SEKUENSIAL

Rangkaian sequential adalah suatu rangkaian yang outputnya tidak hanya tergantung pada kombinasi inputnya tetapi juga tergantung pada output sebelumnya.

 a. FLIP -FLOP Adalah suatu rangkaian yang dapat menyimpan state biner (sepanjang masih terdapat power pada rangkaian) sampai terjadi perubahan pada sinyal inputnya.

b. RANGKAIAN DASAR FLIP -FLOP Flip-flop dapat dibuat dari dua buah gerbang NAND atau NOR berikut ini:

c.    RS FLIP-FLOP DENGAN CLOCK

Dengan  menambah  beberapa  gerbang  pada  bagian  input  rangkaian  dasar, flip-flop  tersebut  hanya  dapat  merespon  input  selama  terdapat  clock  pulsa. Output  dari  flip-flop tidak akan berubah selama clock pulsanya 0 meskipun terjadi  perubahan  pada  inputnya.  Output  flip-flop  hanya  akan  be rubah 

sesuai dengan perubahan inputnya jika clock pulsa bernilai 1. 

d.    D FLIP -FLOP

D flip-flop  merupakan  modifikasi  dari  RS  flip-flop memakai clock. Input D disalurkan secara langsung ke S.

e.    JK FLIP-FLOP

State-state  yang  tidak  didefinisikan  pada  RS  flip-flop,  pada  JK  flip -flop ini state tersebut  didefinisikan.  Jika  pada  RS  flip-flop  kondisi  R  dan  S  sama  dengan  1, maka kondisi seperti ini tidak didefinisikan, maka pada JK flip-flop jika kondisi J dan  K  sama  dengan  1  maka  output  JK  flip -flop  tersebut  adalah  komplemen  dari output sebelumnya. Dalam hal ini J setara dengan S dan K setara dengan R. untuk lebih jelasnya kita per hatikan diagram dibawah ini.

f.     T FLIP -FLOP

Adalah  versi  JK  flip -flop  dengan  single  input.  T  flip-flop  mempunyai kemampuan yaitu membuat toggle seperti pada tabel dibawah ini..

g.    TABEL EKSITASI FLIP-FLOP

Dibawah  ini  adalah  karakteristik  tabel  dari  berbagai  type  flip-flop.  Nilai  X menandakan bahwa nilainya dapat diisi kedua-duanya yaitu 0 dan 1.

h.    PROCEDURE DESAIN

Apabila  kita  akan  membuat  suatu  rangkaian  sequential  dengan  clock  biasanya dimulai dari  kumpulan spesifikasi rangkaian dalam bentuk diagram state sehingga nantinya    didapatkan    daftar    fungsi  boolean.    Berbeda    dengan    rangkaian kombinasional  yang  sepenuhnya  dapat  dibuat  dari  representasi  tabel  kebenaran, rangkaian sequential ini harus dibuat dahulu diagram statenya agar dapat diketahui tahap-tahap  state  yang  seharusnya  diproses,  sehingga  kita  dapat  menentukan rangkaian kombinasionalnya. State diagram mempunyai bentuk:

RANGKAIAN KOMBINASIONAL

Gerbang Logika adalah rangkaian dengan satu atau lebih dari satu sinyal masukan tetapi hanya menghasilkan satu sinyal berupa tegangan tinggi atau tegangan rendah.Dikarenakan analisis gerbang logika dilakukan dengan Aljabar Boolean maka gerbang logika sering juga disebut Rangkaian logika. Gerbang logika merupakan dasar pembentukan sistem digital. Gerbang logika beroperasi dengan bilangan biner, sehingga disebut juga gerbang logika biner.Tegangan yang digunakan dalam gerbang logika adalah TINGGI atau RENDAH. Tegangan tinggi berarti 1, sedangkan tegangan rendah berarti 0.

Gerbang logika atau sering juga disebut gerbang logika Boolean merupakan sebuah sistem pemrosesan dasar yang dapat memproses input-input yang berupa bilangan biner menjadi sebuah output yang berkondisi yang akhirnya digunakan untuk proses selanjutnya. Gerbang logika dapat mengkondisikan input - input yang masuk kemudian menjadikannya sebuah output yang sesuai dengan apa yang ditentukan olehnya. Terdapat tiga gerbang logika dasar, yaitu : gerbang AND, gerbang OR, gerbang NOT. Ketiga gerbang ini menghasilkan empat gerbang berikutnya, yaitu : gerbang NAND, gerbang NOR, gerbang XOR, gerbang XAND. 1.Gerbang NOT              Gerbang NOT sering disebut juga dengan istilah inverter atau pembalik. Logika dari gerbang ini adalah membalik apa yang di-input ke dalamnya. Biasanya input-nya hanya terdiri dari satu kaki saja. Ketika input yang masuk adalah 1, maka hasil output-nya adalah 0. Jika input yang masuk adalah 0, maka hasil output-nya adalah 1. Banyak sekali penerapan gerbang NOT ini pada rangkaian digital, meskipun fungsinya sangat sederhana. 2.Gerbang AND              Gerbang AND memiliki karakteristik logika di mana jika input yang masuk adalah bernilai 0, maka hasil outputnya pasti akan bernilai 0. Jika kedua input diberi nilai 1, maka hasil output akan bernilai 1 pula. Logika gerbang AND bisa diumpamakan sebagai sebuah rangkaian dengan dua buah saklar yang disusun secara seri. Jika salah satunya memutuskan hubungan rangkaian, maka hasil yang dikeluarkan dari rangkaian tersebut adalah 0. Tidak peduli saklar manapun yang diputuskan maka hasil akhirnya adalah 0. Ketika kedua buah saklar terhubung dengan rangkaian bersamaan, maka hasil akhirnya barulah bernilai 1 3.Gerbang OR              Gerbang OR digambarkan sebagai Gerbang Penjumlah. Gerbang OR berbeda dengan gerbang NOT yang hanya memiliki satu input, gerbang ini memiliki paling sedikit 2 jalur input. Artinya inputnya bisa lebih dari dua, misalnya empat atau delapan. Yang jelas adalah semua gerbang logika selalu mempunyai hanya satu output. Gerbang OR dapat dikatakan memiliki karakteristik “memihak 1”, di mana karakteristik logikanya akan selalu mengeluarkan hasil output bernilai 1 apabila ada satu saja input yang bernilai 1. Jadi gerbang logika ini tidak peduli berapa nilai input pada kedua sisinya, asalkan salah satunya atau kedua-duanya bernilai 1, maka outputnya pasti juga akan bernilai 1. Logika gerbang OR ini dapat diumpamakan sebagai sebuah rangkaian dengan dua buah saklar yang terpasang secara parallel.                 Apabila salah satu saklar memutuskan hubungan (bernilai 0), maka output-nya tetaplah bernilai 1 karena input yang lain tidak akan terputus hubungannya dengan output. Apabila kedua input bernilai 0, maka output barulah benar-benar terputus atau bernilai 0. Jika keduanya bernilai 1, maka output juga akan bernilai 1. trus ada lagi pengembangannya, yaitu : 4.Gerbang NAND                Gerbang logika NAND merupakan modifikasi yang dilakukan pada gerbang AND dengan menambahkan gerbang NOT didalam prosesnya. Maka itu, mengapa gerbang ini dinamai NAND atau NOTAND. Logika NAND benar-benar merupakan kebalikan dari apa yang dihasilkan oleh gerbang AND. Di dalam gerbang logika NAND, jika salah satu input atau keduanya bernilai 0 maka hasil output-nya adalah 1. Jika kedua input bernilai 1 maka hasil output-nya adalah 0 5.Gerbang NOR                Gerbang NOR atau NOT-OR juga merupakan kebalikan dari gerbang logika OR. Semua input atau salah satu input bernilai 1, maka output-nya akan bernilai 0. Jika kedua input bernilai 0, maka output-nya akan bernilai 1 6.Gerbang XOR                Gerbang XOR merupakan singkatan dari kata Exclusive-OR. Sesuai dengan namanya, gerbang logika ini merupakan versi modifikasi dari gerbang OR. Jika pada gerbang OR Anda akan mendapatkan hasil output yang serba 1 jika salah satu input atau keduanya bernilai 1, tidak demikian dengan XOR. Gerbang logika ini hanya akan mengeluarkan hasil output bernilai 1 jika hanya salah satu input saja yang bernilai 1. Maksudnya jika kedua input bernilai 1, maka hasil output-nya tetaplah 0. Jadi dengan demikian, logika XOR tidak akan membiarkan kedua input bernilai sama. Jika sama, maka hasil output-nya adalah 0 7.Gerbang XNOR                 Gerbang XNOR atau Exclusive NOR ini mungkin tidak terlalu sering terdengar, namun aplikasinya cukup lumayan penting juga. Gerbang logika XNOR memiliki kerja ebalikan dari XOR. Jika pada gerbang logika XNOR terdapat dua input yang sama, maka gerbang XNOR akan mengeluarkan hasil output bernilai 1. Namun jika salah satunya saja yang berbeda, maka nilai output pastilah bernilai 0. Berikut tabel kebenaran gerbang logika: Rangkaian aritmatika dasar termasuk kedalam rangkaian kombinasional yaitu suatu rangkaian yang outputnya tidak tergantung pada kondisi output sebelumnya, hanya tergantung pada present state dari input.  a. Half Adder dan Full Adder Sebuah rangkaian kombinasional yang melaksanakan penjumlahan 2 digit biner disebut dengan half adder, sedangkan rangkaian yang melaksanakan penjumlahan 3 bit disebut full adder. Rangkaian full adder dapat tersusun dari dua buah half adder. Di pasaran rangkaian full adder sudah ada yang berbentuk IC, seperti 74LS83 (4-bit full adder). b. Half Substractor dan Full Substractor Rangkaian half substractor hampir sama dengan rangkaian half adder. D (Difference) ekivalen dengan S (sum), dan B (borrow) ekivalen dengan C (carry) pada half adder. Kedua rangkaian ini melakukan operasi pengurangan biner. Half substractor untuk pengurangan satu bit biner, sedangkan full substractor untuk pengurangan lebih dari satu bit biner. c. Decoder Decoder adalah rangkaian kombinasional logika dengan n-masukan dan 2n keluaran yang berfungsi mengaktifkan 2n keluaran untuk setiap pola masukan yang berbeda-beda. Hanya satu output decoder yang aktif pada saat diberi suatu input n-bit. Sebuah decoder biasanya dilengkapi dengan sebuah input enable low sehingga rangkaian ini bisa di on-off-kan untuk tujuan tertentu. Fungsi enable untuk meng-aktif-kan atau men-tidak-aktif-kan keluarannya. d. Priority Encoder Sebuah Priority encoder adalah rangkaian encoder yang mempunyai fungsi prioritas. Operasi dari rangkaian priority encoder adalah sebagai berikut : jika ada dua atau lebih input bernilai 1 pada saat yang sama, maka input yang mempunyai prioritas tertinggi yang akan diambil. Kondisi x adalah kondisi don`t care, yang menyatakan nilai input bisa 1 atau 0.  e. Multiplexer Multiplexer merupakan rangkaian logika yang berfungsi memilih data yang ada padainput-nya untuk disalurkan ke output-nya dengan bantuan sinyal pemilih atau selektor.Multiplexer disebut juga sebagai pemilih data (data selector). Multiplexer adalah rangkaian yang memiliki fungsi untuk memilih dari 2n bit data input ke satu tujuanoutput.