Dalam membahas ruang lingkup gerbang logika, kita mengenal sebuah sirkuit elektronika bernama flip flop. Suatu rangkaian sekuensial sederhana yang terdiri dari beberapa gerbang logika.
Pada umumnya flip flop merupakan rangkaian dasar yang digunakan untuk menyimpan memori pada smartphone atau komputer. Flip flop dapat menyimpan nilai dalam rangkaian yang dapat diakses melalui jalur keluarannya (output).
Selain sebagai rangkaian yang berfungsi untuk menyimpan informasi, flip flop juga dapat digunakan sebagai alat penghitung detak. Atau sebagai alat penyinkronisasian input sinyal waktu variabel untuk beberapa sinyal waktu referensi.
Pengertian Flip Flop
Pada dasarnya pengertian flip flop adalah rangkaian gerbang logika yang berfungsi menyimpan data digital meskipun keadaan sinyal masukannya tidak aktif. Dalam sebuah komponen elektronika sederhana, biasanya gerbang dasar tidak dapat menyimpan nilai atau informasi.
Oleh karena itu untuk memenuhi kebutuhan rangkaian elektronika digunakanlah rangkaian sekuensial bernama flip flop. Rangkaian ini terdiri dari 2 nilai keluaran (output) yang stabil dengan nilai komplementer, dilambangkan dengan Q dan Q’.
Artinya salah satu output dari flip flop ini merupakan komplemen nilai keluaran yang lain. Jika nilai logika keluaran yang satu bernilai tinggi (1), maka keluaran lainnya akan benilai rendah (0).
Namun tingkat tegangan pada kedua keluaran flip flop terbilang stabil selama tidak ada pemicu lain (trigger). Hal ini menandakan flip flop merupakan pengaplikasian gerbang logika yang bersifat Multivibrator Bistabil.
Flip flop menyimpan suatu keadaan logika (baik tinggi ‘1’ atau rendah ‘0’) hanya secara sementara (semi permanen). Ketika sumber daya (arus listrik) diputus maka semua data digital yang tersimpan akan hilang. Flip flop akan terus menyimpan data selama tidak ada instruksi khusus untuk merubah atau menghapusnya.
Secara sederhana pengertian flip flop adalah bagian memori dari dari rangkaian sekuensial. Yaitu rangkaian yang outputnya dipengaruhi oleh kombinasi masukan yang diberikan dan keluaran sebelumnya.
Sehingga membutuhkan flip flop sebagai rangkaian penyimpan (memori) untuk menyimpan dan mengakses keluaran yang telah dihasilkan sebelumnya. Selanjutnya keluaran tersebut digabungkan dengan kombinasi masukan terbaru untuk memperoleh keluaran terbaru pula.
SR Flip Flop
SR atau RS flip flop merupakan rangkaian dasar dari semua jenis flip flop yang ada. S (set) dan R (reset) merupakan dua masukan dengan keluarannya diberi label Q dan Q’ yang memiliki nilai berlawanan (komplementer).
Sistem dikatakan berada dalam kondisi stabil I apabila menghasilkan nilai output Q = 1 dan Q’= 0, sebaliknya stabil II apabila nilai Q = 0 dan Q’ = 1. SR Flip-flop dibangun dari beberapa gerbang logika, contoh gerbang logika yang dapat membangun SR flip flop adalah gerbang NAND dan gerbang NOR.
Gerbang NAND memiliki karakteristik satu sinyal output (keluaran) dapat dihasilkan dari dua atau lebih sinyal input (masukan). Apabila sinyal keluaran yang diharapkan bernilai rendah (0) maka semua sinyal input yang dimasukkan harus dalam keadaan tinggi (1).
Jika kedua atau salah satu input bernilai 0 maka output yang dihasilkan akan bernilai 1, begitu pula sebaliknya.
Karakteristik gerbang NOR adalah hanya mengenali sinyal masukan yang semua nilai logikanya rendah (0). Apabila menginginkan keluaran (output) dengan nilai logika yang tinggi (1), maka semua sinyal masukan (input) harus dalam keadaan nilai rendah (0), berlaku sebaliknya.
Jenis-jenis Flip-Flop atau Latch
Berikut adalah beberapa jenis flip-flop atau latch yang umum ditemukan dalam rangkaian elektronik:
1. Flip-Flop D (Data)
Flip-flop D adalah jenis flip-flop yang paling umum digunakan. Flip-flop D memiliki input data (D) yang digunakan untuk mengatur nilai data yang akan disimpan dan input kontrol CLK (Clock) untuk mengatur kapan data tersebut akan disimpan. Flip-flop D dapat digunakan sebagai elemen memori sederhana yang dapat menyimpan nilai data yang dapat berubah pada setiap tik clock.
2. Flip-Flop JK
Flip-flop JK adalah jenis flip-flop yang memiliki input data (J dan K) yang dapat digunakan untuk mengatur nilai data yang akan disimpan. Flip-flop JK juga memiliki input kontrol CLK (Clock) yang digunakan untuk mengatur kapan data akan disimpan. Keunikan dari flip-flop JK adalah adanya input kontrol J dan K yang memungkinkan untuk mengatur operasi khusus seperti mengatur ulang nilai data yang sudah disimpan atau menggantikan nilai data yang sudah ada.
3. Flip-Flop T (Toggle)
Flip-flop T adalah jenis flip-flop yang memiliki input data T yang digunakan untuk mengatur operasi toggle atau penukaran nilai data yang sudah disimpan. Ketika input data T bernilai 1, maka nilai data yang disimpan akan berubah menjadi nilai komplementernya. Jika input data T bernilai 0, maka nilai data yang disimpan tidak berubah.
4. Flip-Flop SR (Set-Reset)
Flip-flop SR adalah jenis flip-flop yang memiliki input kontrol Set (S) dan Reset (R) yang digunakan untuk mengatur operasi mengatur ulang nilai data yang sudah disimpan. Jika input S bernilai 1 dan input R bernilai 0, maka nilai data yang disimpan akan diatur ulang menjadi 1. Sebaliknya, jika input R bernilai 1 dan input S bernilai 0, maka nilai data yang disimpan akan diatur ulang menjadi 0.
5. Latch D
Latch D adalah jenis latch yang mirip dengan flip-flop D, namun tidak memerlukan input kontrol CLK (Clock). Latch D dapat menyimpan data pada setiap perubahan input data (D) tanpa memerlukan sinyal clock eksternal, sehingga dapat bekerja secara asinkron. Namun, latch D juga lebih rentan terhadap masalah metastabilitas, di mana nilai data yang disimpan dapat menjadi ambigu atau tidak stabil dalam keadaan tertentu.
6. Latch JK
Latch JK adalah jenis latch yang mirip dengan flip-flop JK, namun tidak memerlukan input kontrol CLK (Clock). Latch JK dapat mengatur ulang nilai data yang sudah disimpan atau menggantikan nilai data yang sudah ada secara asinkron tanpa memerlukan sinyal clock eksternal. Namun, latch JK juga memiliki masalah metastabilitas yang sama seperti latch D.
7. Latch SR (Set-Reset)
Latch SR adalah jenis latch yang mirip dengan flip-flop SR, namun tidak memerlukan input kontrol CLK (Clock). Latch SR dapat mengatur ulang nilai data yang sudah disimpan secara asinkron berdasarkan input S (Set) dan R (Reset) tanpa memerlukan sinyal clock eksternal. Namun, latch SR juga memiliki masalah metastabilitas yang perlu diperhatikan.
Kesimpulan
Flip-flop atau latch adalah elemen penting dalam rangkaian elektronik digital yang digunakan untuk menyimpan dan mengganti nilai data. Jenis-jenis flip-flop atau latch yang ada, seperti flip-flop D, flip-flop JK, flip-flop T, flip-flop SR, serta latch D, latch JK, dan latch SR, masing-masing memiliki karakteristik dan aplikasi yang berbeda. Pemilihan jenis flip-flop atau latch yang sesuai sangat penting tergantung pada kebutuhan dan desain rangkaian elektronik yang diinginkan. Penting untuk memahami prinsip kerja serta kelebihan dan kekurangan dari setiap jenis flip-flop atau latch untuk menghindari masalah yang mungkin muncul dalam implementasi mereka dalam rangkaian elektronik.
Nah, dari penjelasan mengenai pengertian flip flop di atas sudah dapat sedikit pencerahan dong ya. Jika masih bingung maka baca dulu artikel sebelumnya mengenai pengertian gerbang logika. Semoga berfaedah ya.
