1. Pencacah Riak (Ripple Counter)

PERTEMUAN 12
PENCACAH
Sasaran
Pertemuan 12
Mahasiswa diharapkan mengerti tentang
Pencacah yang terdiri dari :
- Riple Counter
- Pencacah Sinkron
- Pencacah Lingkar
- Pencacah Turun naik
- Pencacah Mod 10
PENCACAH
Pencacah merupakan suatu rangkaian
logika(sekuensial)/ rangkaian sirkuit digital
yang kadang-kadang berbentuk chip,yang
berfungsi untuk mencacah jumlah pulsa
pada bagian input dan keluaran berupa digit
biner, dengan saluran tersendiri untuk
setiap pangkat dua 20, 21, 22 dan
seterusnya yang umumnya dihasilkan dari
oskilator.
Penghitung ini bisa menghitung pulsa
secara biner murni (binary counter), atau bisa
menghitung secara desimal terkodekan secara
biner (decimal counter).Hal ini dikarenakan counter
membutuhkan karakteristik memori.
Pewaktu (timer) memegang peranan penting
dalam pengoperasian counter. Counter digital
memiliki karakteristik penting sbb:
1.Jumlah hitungan maksimum (Modulus counter)
2.Menghitung ke atas atau ke bawah
3.Operasi asinkron atau sinkron
4.Bergerak bebas atau berhenti sendiri
Sebagaimana dengan rangkaian sekuensial
yang
lain, untuk menyusun counter digunakan flipflop.
Penggunaan
counter
adalah:
untuk
menghitung banyaknya detak pulsa dalam
waktu yang tersedia (pengukuran frekuensi),
membagi frekuensi dan penyimpan data
seperti dalam clock digital, dan dalam
pengurutan alamat serta dalam beberapa
rangkaian aritmatika
Contoh Rangkaian
Pencacah
1. Pencacah Riak
(Ripple Counter)
Adalah suatu pencacah asinkron yang disusun
dari beberapa flip-flop dalam hubungan kaskade
(seri). Perubahan pada keadaan merupakan suatu
reaksi berantai yang beriak melalui pencacah.
Oleh karena itu pencacah ini disebut pencacah
riak.
High
Q3
J3
Q2
J2
Q1
J1
Q0
J0
Q3
K3
Q2
K2
Q1
K1
Q0
K0
CLR
Diagram pewaktuan ripple counter
Clock
FF1
FF2
FF3
FF4
Contoh Pemakaian Riple
Counter
2. Pencacah
Sinkron(Synchronous
Counter)
Pencacah ini dibuat untuk mengilangkan
penundaan riak pada pencacah riak
Q3
J3
Q2
J2
Q1
J1
Q0
J0
Q3
K3
Q2
K2
Q1
K1
Q0
K0
Tinggi
CLR
Bilamana
bit pindahan merambat melalui
deretan n-buah flip-flop,maka waktu tunda
propagasi total yang
dialaminya adalah
ntp.Oleh sebab itu,pencacah-pencacah riak
merupakan piranti yang terlalu lambat untuk
beberapa pemakaian tertentu.Guna mengatasi
masalah
penundaan-riak
(ripple-delay)
tersebut, dapat digunakan sebuah pencacah
sinkron (synchronous counter).
3. Pencacah
Putar/Lingkar (Ring
Counter)
Adalah
suatu
pencacah
yang
menghasilkan kata dengan 1 bit tinggi, yang
digeser satu posisi pada setiap pulsa detak
Q3
D3
CLR
Q2
D2
CLR
Q1
D1
Q0
PR
D0
CLR
CLR
Gambar diatas memperlihatkan sebuah
pencacah putar yang disusun dari flip-flop D.
Keluaran Q0 memberikan masukan D1,
keluaran Q1 memberikan masukan D2 dan
seterusnya. Karena itu pencacah putar
menyerupai register geser kiri sebab bit-bit
data digeser kekiri 1 posisi bit pada setiap
tepi positif dari detak. Akan tetapi rangkaian
ini mempunyai perbedaannya karena
keluaran akhir dari rangkaian ini diumpan
balikan masukan D0, operasi semacam ini
disebut putar kekiri (rotate left).
Bit-bit data digeser kekiri dan diumpankan
kembali kebagian masukan.
Apabila CRL menjadi rendah dan kemudian
menjadi tinggi lagi maka kata luaran pertama
adalah
Q=0001
Tepi positif pulsa detak yang pertama
menggeser MSB kedalam posisi LSB. Bit-bit
yang lain bergeser kekiri 1 posisi. Dengan ini
keluaran menjadi
Q=0010
Sesudah tepi positif yang ketiga kata keluaran menjadi
Q=1000
Tepi positif yang keempat akan memulai kembali siklus
yang sama, karena pemutaran kekiri menghasilkan
Q=0001
Bit satu yang dimpan berpindah tempat mengikuti
lintasan lingkaran yaitu bergerak kekiri melalui semua
flip-flop sampai dikirimkan kembali oleh flip-flop terakhir
kepada flip-flop pertama. Dengan demikian rangkaian
ini disebut pencacah putar (pencacah lingkar).
Contoh berikut Pencacah putar dengan jumlah
bit lebih besar
Tambahkan lagi sejumlah flip-flop maka
anda dapat membangun sebuah pencacah
putar yang lebih panjang. Dengan enam buah
flip-flop kita memperoleh sebuah pencacah
putar 6bit.Disini,sinyal CLR mereset semua
flip-flop kecuali flip-flop LSB.Kata keluaran
berturut-turut adalah:
Q =000001
Q =000010
Q =000100
(0)
(1)
(2)
Q = 001000
Q = 010000
Q = 100000
(3)
(4)
(5)
Setiap kata diatas hanya memiliki 1 bit
tinggi. Kata pertama menyatakan angka
decimal 0 dan kata terakhir bersesuaian
dengan angka decimal 5.Jika pencacah
putar memiliki n buah flip-flop,maka kata
terakhir merupakan representasi biner dari
angka decimal n-1
4. Pencacah Mod-10
Modulus dari suatu pencacah adalah
jumlah keadaan keluaran yang dimilikinya.
Sebuah pencacah riak 4-bit mempunyai
modulus 16, yang menyatakan adanya 16
keadaan keluaran berbeda dengan nomor
dari 0000 sampai 1111. Dengan mengubah
desain, dapat dibuat sebuah pencacah
dengan modulus yang diinginkan.
Berikut
ini
adalah
rangkaian
pencacah bermodulus 10 (mod-10).
Pencacah mod-10 dikenal juga sebagai
rangkaian
pembagi-10
(divide-by-10
circuit) atau pencacah dekade (decade
counter).
High
Q3
J3
Q2
J2
Q1
J1
Q0
J0
CLK
Q3
K3
Q2
K2
Q
K1
Q0
K0
CLR
Y
Pencacahan sekuensial berurutan dari
counter modulo-10 adalah dari 0000 sampai
1001 (0 hingga 9 desimal). Counter mod-10
memiliki 4 bit dengan harga: 8-an, 4-an, 2-an
dan 1-an. Untuk itu dibutuhkan empat flip-flop
yang dihubungkan seperti ripple counter. Kita
harus menambahkan gerbang NAND untuk
menghapus (clear) semua flip-flop kembali ke
keadaan nol segera sesudah hitungan ke 10.
Karena modulus-10 menghitung hingga 9
(1001),
maka hitungan berikut (10 - 1010) digunakan
untuk menghasilkan pulsa reset. Hal ini
dilakukan dengan mengumpankan kedua
logika 1 pada 1010 kedalam gerbang NAND
yang akan mereset seluruh flip-flop kembali ke
0000 lagi. Maka counter akan menghitung
mulai
0000
hingga
1001
lagi.
Counter jenis ini juga disebut decade counter
(decade
berarti
sepuluh).
Dengan
menggunakan gerbang NAND, kita dapat
membuat sejumlah counter modul yang lain,
dengan tetap memperhatikan logika 1 sebagai
“tanda” tercapainya batas penghitungan.
Counter ini dapat dibangun dari berberapa flip-flop
individual, namun juga diproduksi keempat flip-flop
dalam satu paket IC, yang bahkan sudah menyertakan
gerbang reset NAND seperti IC 7493.
Urutan pencacahan Counter modul-10:
Q =0000 (0) Q =0110 (6)
Q =0001 (1) Q =0111 (7)
Q =0100 (2) Q =1000 (8)
Q =0011 (3) Q =1001 (9)
Q =0100 (4) Q =0000 (0)
Q =0101 (5)
5. Pencacah Turun (Down Counter)
Pencacah turun (down counter) dapat melakukan
pencacahan dari 1111 sampai 0000 atau secara desimal
dari 9 sampai dengan hitungan 0
Pencacah ini hampir sama dengan up counter.
Perbedaanya hanya dalam muatan dari flip flop
pertama ke flip flop kedua ke flip flop ke tiga. Up counter
membawa dari Q ke masukan CLK dari flip flop
selanjutnya. Pencacah ke bawah membawa komplemen
Q (bukan Q) ke masukan CLK dari flip flop selanjutnya.
PRE
High
Q3
J3
Q2
J2
Q1
J1
Q0
J0
CLK
Q3
K3
Q2
K2
Q
K1
Q0
K0
Counter yang menghitung dari bilangan besar ke
kecil disebut down counter. Pada rangkaian
counter asinkron diatas, hal itu dapat dibangun
dengan mudah dengan memindahkan input clock
dari Q menjadi Q.
Sedangkan contoh untuk down counter sinkron
modulus-8 adalah seperti gambar 6.5 berikut.
6. Pencacah Naik-Turun (Up-down counter)
Pencacah ini dapat menghitung naik (up
counter) yang menghitung dari bilangan yang
kecil ke bilangan yang lebih besar, juga dapat
menghitung turun (down counter) yang
menghitung dari bilangan yang besar ke
bilangan yang lebih kecil.
ATAS
Q2
Q2
Q1
Q1
Q0
Q0
High
Q3
J
Q2
J
Q1
J
Q0
J
CLK
Q3
K
Q2
K
Q1
K
Q0
K
CLR
Skema diatas menunjukan cara menyusun
sebuah pencacah naik-turun.Keluaran flip-flop
dihubungkan
dengan
jaringan
pengarah
pengemudi (steering network ),sebuah sinyal
kendali UP menghasilkan baik pencacahan
turun
maupun
naik.Apabila
sinyal
UP
merupakan tingkat logika rendah..Q2,Q1 dan
Q0 akan disalurkan ke masukan-masukan
detak,ini
akan
menghasilkan
pencacah
turun,dipihak lain,apabila UP tinggi,Q2,Q1 dan
Q0
menggerakkan
masukan-masukan
detak,dan rangkaian menjadi sebuah pencacah
naik.
7. Counter Berhenti Sendiri (PRESET)
Counter yang kita bicarakan selama ini
merupakan counter yang terus menghitung
dalam siklus yang terus berputar. Kadang kala
dibutuhkan counter yang berhenti menghitung
ketika hitungan yang diinginkan tercapai. baik
counter naik maupun turun dapat dihentikan
setelah
hitungan
tertentu
dengan
menggunakan gerbang logika atau gerbang
kombinasional
Output dari gate diumpan balikkan ke input J
dan K dari flip-flop pertama pada ripple
counter. Logika 0 - 0 pada input J dan K dari
FF1 akan menahan output tetap sama. Hal ini
menghentikan togel dari FF1. Contoh
rangkaian digambarkan pada Gambar 6.6,
dimana counter turun berhenti pada 000, dan
untuk memulai lagi penghitungan harus
dengan memberi logika 0 pada preset.
LATIHAN SOAL-SOAL
Ketentuan Pilihan :
a. Jika Pernyataan (1) dan (2) benar
b. Jika Pernyataan (1) dan (3) benar
c. Jika Pernyataan (2) dan (3) benar
d. Jika Pernyataan (1), (2), dan (3) benar
01. Pencacah Sinkron memiliki fungsi (Synchronous Counter)
(1).Mengilangkan penundaan riak pada Ripple Counter
(2).Pencacah-pencacah riak merupakan piranti yang terlalu
lambat untuk beberapa pemakaian tertentu
(3).Flip-flop dihubungkan kaskade (seri)
02. Pencacah Turun (Down Counter)
(1). Dapat menurunkan cacah dari 15 atau 9 sampai 0
(2). Membawa dari Q ke masukan CLK dari flip flop
selanjutnya
(3). Membawa komplemen Q (bukan Q) ke masukan CLK
dari flip flop selanjutnya
02. Pencacah Turun (Down Counter)
(1). Dapat menurunkan cacah dari 15 atau 9 sampai 0
(2). Membawa dari Q ke masukan CLK dari flip -flop
selanjutnya
(3). Membawa komplemen Q (bukan Q) ke masukan CLK
dari flip flop selanjutnya
03.Counter digital memiliki karakteristik penting antara lain
(1). Operasi asinkron atau sinkron
(2). Jumlah hitungan maksimum (Modulus counter)
(3). Menghitung ke atas atau ke bawah
03. Counter digital memiliki karakteristik penting antara lain
(1).Operasi asinkron atau sinkron
(2).Jumlah hitungan maksimum (Modulus counter)
(3).Menghitung ke atas atau ke bawah
04. Untuk membuat rangkaian pencacah yang dapat
mencacah 8 angka desimal
(1).Dibutuhkan 2 buah flip flop JK
(2).Sebuah flip flop dapat menyimpan 4 bit
(3).Gerbang NAND menghapus (clear) semua flip-flop
kembali ke keadaan nol segera sesudah hitungan ke 8
04. Untuk membuat rangkaian pencacah yang dapat
mencacah 8 angka desimal
(1).Dibutuhkan 2 buah flip flop JK
(2).Sebuah flip flop dapat menyimpan 4 bit
(3).Gerbang NAND menghapus (clear) semua flip-flop
kembali ke keadaan nol segera sesudah hitungan ke 8
05. Register Ring Counter memiliki fungsi yang benar yaitu
(1).Keluaran akhir dari rangkaian ini diumpan balikan
masukan Do
(2).Mengatasi masalah penundaan-riak (ripple-delay).
(3).Tidak mencacah dengan bilangan biner tetapi bekerja
dengan kata-kata yang hanya memiliki 1 bit tinggi
05. Register Ring Counter memiliki fungsi yang benar
adalah yaitu
(1). Keluaran akhir dari rangkaian ini diumpan balikan
masukan Do
(2). Mengatasi masalah penundaan-riak (ripple-delay).
(3). Tidak mencacah dengan bilangan biner tetapi bekerja
dengan kata-kata yang hanya memiliki 1 bit tinggi
THE
END