Rangkaian Flip Flop Amanda Larasati(3225083203), Martua Sinaga(3225081834) Abstrrak Rangkaian flip flop merupakan rangkaian elektronika yang tersusun tersus un dari beberapa rangkaian dimana output dari rangkaian ini akan ditampilkan oleh dua buah Light Emitting Diode (LED) yang akan menyala berkedip secara bergantian. berg antian. Karena nyala yang berkedip berked ip bergantian inilah banyak orang menyebutnya dengan nama flip flop. Rangkaian flip flop sederhana ini menggunakan transistor sebagai saklar dengan menggunakan IC555.
I.
Latar belakang Dengan berkembangnya elektronika yang demikian cepatnya, maka makin ditinggallah peralatan elektronika dengan rangkaian-rangkaian transistor, dimana rangkaian-rangkaian tersebut sudah direncanakan oleh pabrik-pabrik semikonduktor sehingga merupakan suatu kemasan yang kompak dan kecil dengan fungsi-fungsi tertentu. Kemasan demikian disebut Integrated Circuit (IC). IC mengkombinasikan tiga komponen elektronik dalam sebuah piringan silikon kecil yang terbuat dari pasir kuarsa. Para ilmuwan kemudian berhasil memasukkan lebih banyak komponen-komponen ke dalam suatu chip tunggal yang disebut semikonduktor. Integrated Circuit (IC) merupakan komponen semikonduktor yang di dalamnya dapat memuat puluhan, ratusan atau ribuan atau bahkan lebih komponen dasar elektronik yang terdiri dari sejumlah komponen resistor, transistor, dioda dan komponen semikonduktor yang lain. Komponen-komponen yang ada di dalam IC membentuk suatu subsistem terintegrasi (rangkaian terpadu) yang bekerja untuk suatu keperluan tertentu, namun tidak tertutup kemungkinan dipergunakan untuk tujuan yang lain. Pada dasarnya, rangkaian flip flop sederhana ini menggunakan transistor sebagai saklar. Jika rangkaian diberi tegangan maka salah satu dari transistor pada IC akan berada dalam kondisi on. Kondisi ini akan tergantung pada kapsitor mana yang memiliki muatan lebih tinggi dibandingkan dengan kapasitor lain. Kapasitor yang memiliki muatan yang lebih tinggi akan melepaskan muatan listrik lebih dahulu sehingga transistor yang kaki basisnya terhubung dengan kapasitor tersebut akan berada dalam kondisi on sementara transistor tersebut on akan menyebabkan kapasitor yang terhubung dengan
kaki kolektor akan terisis muatan, jika salah satu transistor dalam kondisi on maka transistor yang lain akan berada pada kondisi off. Hal ini akan berlaku terus menerus secara bergantian sehingga terjadilah pergiliran lampu yang disebut lampu flip-flop. Saat transistor 1 dalam IC pada kondisi on (disebabkan C1 melepas muatan) maka kolektor dan emitor akan terhubung sehingga LED 1 mendapat arus listrik sehingga LED 1 menyala, pada saat yang sama C1 kembali mengisi muatan, setelah penuh maka akan melepaskan muatannya sehingga transistor 2 dalam IC berada dalam kondisi on sementara transistor 1 berubah ke kondisi off. Pada saat transistor 2 dalam kondisi on akan menyebabkan kolektor dan emitor terhubung sehingga LED 2 mendapat arus dan menyala, pada saat yang sama C1 kembali mengisi muatan, demikian seterusnya selama rangkaian flip flop ini mendapat arus listrik, maka peristiwa tersebut akan berulang. II.
Tujuan Tujuan dari eksperimen ini adalah untuk memenuhi nilai mata kuliah Eksperimen Fisika juga memanfaatkan IC 555 untuk membuat rangkaian flip-flop.
III.
IC 555 IC timer 555 atau sering disebut dengan IC 555 adalah salah satu IC yang sangat populer. Populer disini karena banyak sekali kegunaan dari IC ini, dan banyak orang tertarik menggunakannya dengan berbagai fungsi yang ada didalamnya. Bagi penggemar elektronika pastinya sudah banyak tau dan tidak asing lagi dengan IC yang satu ini. IC ini pertama kali diperkenalkan oleh signetics corporation sebagai SE555/NE555 dan disebut “The IC Time Machine” yang merupakan mesin timer pertama dan dikomersialkan. Sampai saat ini, sudah berpuluh-puluh tahun, IC ini masih tetap populer walaupun sudah banyak variasinya. Ada yang membuat versi CMOS nya, contohnya dari Motorola MC1455 yang cukup populer juga karena sering digunakan. Seperti yang kita ketahui bahwa rangkaian dengan transistor berteknologi CMOS sangat sedikit dalam hal konsumsi daya, dengan kata lain tidak boros energy, selain itu CMOS juga lebih cepat dalam hal switching dari high ke low dan juga sebaliknya(responsenya cepat, secara logika rangkaian tidak ada time constant). Selain NE555, saat ini banyak dipasaran adalah dari National yaitu LM555. Adapun 556 yang merupakan versi dual dari 555. Kalau pada 555 terdapat 8-pin dalam packagenya, 556 tampil dengan 14-pin. Akan tetapi IC556 ini tidak mudah untuk didapatkan.
Gambar 1. IC 555
Definisi dan fungsi masing-masing pin : 1. ground, adalah pin input dari sumber tegangan DC paling negative 2. trigger, input negative dari lower komparator (komparator B) yang menjaga osilasi tegangan terendah kapasitor di 1/3 Vcc dan mengatur RS flip-flop 3. output, pin ini disambungkan ke beban yang akan diberi pulsa dari keluaran IC ini. IC555 bisa mengeluarkan arus 100mA pada outputnya 4. reset, adalah pin yang berfungsi untuk me reset latch didalam IC yang akan berpengaruh untuk me-reset kerja IC. Pin ini tersambung ke suatu gate transistor bertipe PNP, jadi transistor akan aktif jika diberi logika low. Biasanya pin ini langsung dihubungkan ke Vcc agar tidak terjadi reset latch, yang akan langsung berpengaruh mengulang kerja IC555 dari keadaan low state 5. control voltage, pin ini berfungsi untuk mengatur kestabilan tegangan referensi input negative upper comparator (komparator A). pin ini bisa dibiarkan digantung, tetapi untuk menjamin kestabilan referensi komparator A, biasanya dihubungkan dengan kapasitor berorde sekitar 10nF ke pin ground 6. threshold, pin ini terhubung ke input positif upper comparator(komparator A) yang akan me-reset RS flip-flop ketika tegangan pada kapasitor mulai melebihi 2/3 Vcc 7. discharge, pin ini terhubung ke open collector transistor Q1 yang emitternya terhubung ke ground. Switching transistor ini berfungsi untuk meng-clamp node yang sesuai ke ground pada timing tertentu
8. vcc, pin ini untuk menerima supply DC voltage (most positive) yang diberikan. Biasanya akan bekerja optimal jika diberi 5 – 15V(maksimum). supply arusnya dapat dilihat di datasheet, yaitu sekitar 10 -15mA. IV.
Multivibrartor Astablish Rangkaian Astable agak berbeda dari rangkaian monostable. Rangkaian astable akan menghasilkan sinyal kotak yang terus berdetak dengan duty cycle tertentu selama catu tegangan tidak dilepaskan. Prinsip kerjanya, jika pada rangkaian monostable dipicu dengan tegangan berlogika high ke low (kurang dari 1/3 Vcc) pada pin-2, rangkaian astable ini dibuat untuk memicu dirinya sendiri. Rangkaian ini memanfaatkan osilasi tegangan pada kapasitor disekitar 1/3 Vcc sampai 2/3 Vcc. Komponen eksternal yang diperlukan adalah sebuah kapasitor (C1) dan dua buah resistor (RAdan RB). Adapun untuk kestabilan tegangan referensi komparator-A, digunakan sebuah kapasitor lagi (C2) pada pin-5 sebesar 10nF ke ground. Sedikit terkait dengan deskripsi pin yang telah dibahasi diatas, saat transistor Q1 ON maka resistansi menuju ground pada emitternya sangat kecil, sehingga ground seakan-akan tersambung diantara kedua resistor. Namun ketika transistor Q1 off, resistansi antara collector dan emitternya sangat besar dan sulit dilewati arus, seakan terjadi open circuit. Pada akhirnya output yang terjadi berupa sinyal kotak akan mendetak secara kontinu dengan frekuensi tertentu seiring dengan berosilasinya tegangan pada kapasitor di 1/3 Vcc sampai 2/3 Vcc. Osilasi yang dimaksud disini dapat dijelaskan yaitu, sesaat tegangan kapasitor melebihi 2/3 Vcc komparator-A mengeluarkan output high yang akan me-reset RS flip-flop dan tegangan pada kapasitor akan turun(discharging) secara transient. Sesaat tegangan pada kapasitor C1 berkurang dari 1/3 Vcc, output komparator-B akan berlogika high dan men-set RS flip-flop, selanjutnya tegangan kapasitor akan naik secara transient (charging) dan begitu seterusnya berosilasi menghasilkan pulsa. Jadi, saat berosilasi tegangan kapasitor tidak akan kurang dari 1/3 Vcc dan melebihi 2/3 Vcc.
V.
Rangkain Flip Flop Rangkaian flip flop adalah rangkaian elektronika yang tersusun dari beberapa rangkaian dimana output dari rangkaian ini akan ditampilkan oleh dua buah Light Emitting Diode (LED) yang akan menyala berkedip secara bergantian. Karena nyala yang berkedip bergantian inilah banyak orang menyebutnya dengan nama flip flop.
Gambar 2. Rangkaian Flip Flop dengan IC 555 VI.
Hasil dan Pembahasan Nilai yang ditunjukkan osiloskop pada saat digunakan kapasitor 100µF untuk frekuensinya adalah 20,41 Hz. Pada kapasitor 220 µF didapatkan frekuensinya 9,52 Hz. Ketika kapasitor 470 µF, nilai frekuensi yang ditunjukkan adalah 4,926 Hz. Pada saat kapasitor diubah menjadi 1000 µF maka frekuensinya menjadi 2,25 Hz. Dan untuk kapasitor yang bernilai 4700 µF, frekuensinya adalah 4,095 mHz. Dalam rangkaian flip flop besar kapasitor yang digunakan akan memepengaruhi jalanannya LED. Semakin besar kapasitor yang digunakan akan semakin kecil frekuensinya sehingga waktu yang dibutuhkan LED yang satu ke LED yang lainnya akan semakin lama. Kapasitor ialah dua plat sejajar yang berfungsi untuk menyimpan muatan. Kapasitor dalam rangkaian ini yang mengakibatkan nyalanya LED secara bergantian. Pada dasarnya, rangkaian flip flop sederhana ini menggunakan transistor sebagai saklar. Jika rangkaian diberi tegangan maka salah satu dari transistor pada IC akan berada dalam kondisi on. Kondisi ini akan tergantung pada kapsitor mana yang memiliki muatan lebih tinggi dibandingkan dengan kapasitor lain. Kapasitor yang memiliki muatan yang lebih tinggi akan melepaskan muatan listrik lebih dahulu sehingga transistor yang kaki basisnya terhubung dengan kapasitor tersebut akan berada dalam kondisi on sementara transistor tersebut on akan menyebabkan kapasitor yang terhubung dengan kaki kolektor akan terisis muatan, jika salah satu transistor dalam kondisi on maka transistor yang lain akan berada pada kondisi off. Hal ini akan berlaku terus menerus secara bergantian sehingga terjadilah pergiliran lampu yang disebut lampu flip-flop.
Saat transistor 1 dalam IC pada kondisi on (disebabkan C1 melepas muatan) maka kolektor dan emitor akan terhubung sehingga LED 1 mendapat arus listrik sehingga LED 1 menyala, pada saat yang sama C1 kembali mengisi muatan, setelah penuh maka akan melepaskan muatannya sehingga transistor 2 dalam IC berada dalam kondisi on sementara transistor 1 berubah ke kondisi off. Pada saat transistor 2 dalam kondisi on akan menyebabkan kolektor dan emitor terhubung sehingga LED 2 mendapat arus dan menyala, pada saat yang sama C1 kembali mengisi muatan, demikian seterusnya selama rangkaian flip flop ini mendapat arus listrik, maka peristiwa tersebut akan berulang. Gelombang yang tampak pada osiloskop adalah gelombang kotak. Hal ini sesuai dengan fungsi dari IC555 yang mempunyai keluaran berupa sinyal kotak. Untuk masingmasing kapasitor bentuk kotak berubah-ubah karena pengaruh kapasitor dalam rangkaian ini. VII.
Kesimpulan
Besar kapasitas pada kapasitor mempengaruhi lama nyalanya LED secara bergantian.
Semakin besar kapasitas kapasitor yang digunakan maka semakin kecil frekuensi yang dihasilkan sehingga lamanya waktu yang diperlukan untuk LED 1 berpindah ke LED 2 akan lebih besar.
Pada dasarnya, rangkaian flip flop menggunakan transistor sebagai saklar. Dalam rangkaian ini yang digunakan adalah IC timer 555.
Kapasitor ialah dua plat sejajar yang berfungsi sebagai menyimpan muatan. Kapasitor (C1) yang mengakibatkan LED nyala secara bergantian dengan frekuensi tertentu. Sedangkan kapasitor C2 digunakan untuk kestabilan tegangan komparator.
VIII.
Daftar Pustaka Anonim. Flip-flop.http://x-one-modulelektronik.blogspot.com/2009/12/flip-flop.html diunduh pada 12 Maret 2012 jam 13.00 Anonim. Mebuat rangkaian lampus flip flop sangat sederhana. http://duniaelektro.tk/2011/09/membuat-rangkaian-lampu-flip-flop-sangatsederhana/ diunduh pada 12 Maret 2012 jam 13.00 Anonim. IC 555. http://en.wikipedia.org/wiki/555_timer_IC diunduh pada 10 Maret 2012 jam 13.00 Chandra. Skematic Flip Flop. http://chandra.staf.isi-ska.ac.id/2010/11/skematic-flip-flop/ diunduh pada 13 Maret 2012 jam 09.00
