1. Pendahuluan[kembali]
Johnson counter, yang juga dikenal sebagai twisted ring counter, merupakan salah satu jenis counter digital yang sering digunakan dalam sistem elektronik untuk menghasilkan urutan logika yang unik dan teratur. Berbeda dengan counter biner biasa, Johnson counter menggunakan umpan balik dari keluaran terakhir yang di-invert dan dimasukkan kembali ke input flip-flop pertama. Konfigurasi ini menghasilkan rangkaian yang lebih efisien dalam memanfaatkan jumlah state dengan jumlah flip-flop yang sama.
Penggunaan Johnson counter sangat luas dalam dunia elektronika digital, terutama dalam aplikasi seperti pembangkit pola bit, pencacah, pengendali urutan, dan rangkaian scanning. Karena kemampuannya menghasilkan 2n state unik dengan hanya n buah flip-flop, Johnson counter menjadi solusi hemat ruang dan sederhana dalam desain perangkat logika digital. Selain itu, rangkaian ini juga relatif mudah diimplementasikan menggunakan JK atau D flip-flop.
2. Tujuan[kembali]
Memahami prinsip kerja Johnson counter dan perbedaan dasarnya dengan counter biner biasa.
Menganalisis urutan output dan pola logika yang dihasilkan oleh Johnson counter berdasarkan jumlah flip-flop yang digunakan.
Mengimplementasikan rangkaian Johnson counter menggunakan flip-flop dan mengamati hasilnya melalui simulasi atau praktik langsung.
3. Alat dan Bahan[kembali]
1. IC 74LS74
IC 74LS74 adalah Dual D-Type Positive-Edge-Triggered Flip-Flop dengan Preset dan Clear. Artinya, dalam satu chip terdapat dua buah D flip-flop yang bekerja saat sinyal clock naik (rising edge). IC ini juga memiliki input asinkron untuk preset (set) dan clear (reset), yang memungkinkan output diatur secara manual tanpa menunggu sinyal clock.
IC ini digunakan secara luas dalam sistem digital untuk menyimpan satu bit data, membuat counter, register, dan rangkaian sekuensial lainnya.
2. Signal Generator
Signal generator adalah alat elektronik yang digunakan untuk menghasilkan sinyal listrik berbentuk gelombang dengan frekuensi, amplitudo, dan bentuk gelombang tertentu. Sinyal ini digunakan untuk keperluan pengujian, pengukuran, kalibrasi, serta sebagai sumber sinyal pada rangkaian elektronik.
Signal generator sangat penting dalam dunia teknik elektro dan komunikasi, karena dapat digunakan untuk menguji respons rangkaian terhadap sinyal tertentu tanpa perlu sinyal asli dari lingkungan.
4. Dasar Teori[kembali]
Johnson counter, atau dikenal juga sebagai twisted ring counter, merupakan salah satu jenis pencacah (counter) yang menggunakan flip-flop sebagai elemen penyimpanan bit. Berbeda dengan ring counter biasa yang hanya memiliki satu logika ‘1’ yang berputar, Johnson counter bekerja dengan mengumpan balik (feedback) output komplemen (Q̅) dari flip-flop terakhir ke input flip-flop pertama. Hal ini menciptakan urutan bit yang lebih panjang dan efisien, yakni 2n state untuk n buah flip-flop, menjadikannya lebih hemat penggunaan perangkat keras dibandingkan dengan pencacah biner atau ring counter.
IC 74LS74 adalah jenis D flip-flop tepi naik (positive-edge-triggered) yang terdiri dari dua buah D flip-flop dalam satu kemasan. Masing-masing flip-flop memiliki input D, clock (CLK), preset (PRE), clear (CLR), serta output Q dan Q̅. Dalam aplikasi Johnson counter, flip-flop ini disusun secara berantai (cascade), di mana output Q dari satu flip-flop dihubungkan ke input D flip-flop berikutnya. Output Q̅ dari flip-flop terakhir kemudian diumpankan kembali ke input D flip-flop pertama untuk membentuk umpan balik yang membedakan Johnson counter dari jenis lainnya.
Pada setiap pulsa clock, data yang ada pada input D akan ditransfer ke output Q jika sinyal clock mengalami transisi dari rendah ke tinggi (rising edge). Karena adanya umpan balik Q̅ dari flip-flop terakhir, maka urutan data pada flip-flop akan membentuk pola logika ‘1’ dan ‘0’ secara bergantian, misalnya dalam sistem 4-bit: 0000 → 1000 → 1100 → 1110 → 1111 → 0111 → 0011 → 0001 → kembali ke 0000. Pola ini memberikan urutan bit yang khas dan sering dimanfaatkan dalam aplikasi seperti pengendali urutan, pemindai (scanner), serta indikator LED sekuensial.
Implementasi Johnson counter menggunakan IC 74LS74 memiliki keunggulan dalam hal kesederhanaan dan kestabilan logika karena sifat flip-flop yang sinkron terhadap clock. Selain itu, fitur preset dan clear pada IC 74LS74 dapat dimanfaatkan untuk mengatur kondisi awal counter, seperti reset ke 0000 sebelum mulai pencacahan. Oleh karena itu, kombinasi antara prinsip kerja Johnson counter dan kemampuan IC 74LS74 menjadikan rangkaian ini efektif dalam berbagai aplikasi logika digital yang membutuhkan urutan kontrol yang sistematis dan berulang.
5. Percobaan[kembali]
a) Prosedur[kembali]
- Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus
- Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
- Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
- Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh
- Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka rangkaian akan berfungsi yang berarti rangkaian bekerja.
b) Rangkaian simulasi [kembali]
Rangkaian ALU 8-bit ini bekerja dengan menggabungkan dua buah IC 74382 yang masing-masing menangani 4-bit data. IC pertama mengolah bit 0 sampai bit 3, sedangkan IC kedua mengolah bit 4 sampai bit 7. Kedua IC menerima sinyal kontrol (S0–S3) secara paralel, sehingga operasi yang dilakukan pada kedua bagian selalu sama. Masukan data A dan B dibagi sesuai bit-nya, kemudian dihubungkan ke masing-masing IC. Output carry-out dari IC pertama dihubungkan ke input carry-in dari IC kedua, sehingga memungkinkan propagasi carry antar bagian bawah dan atas dalam operasi penjumlahan berantai.
Setelah proses berlangsung, masing-masing IC menghasilkan 4-bit output yang digabungkan menjadi hasil akhir 8-bit, yaitu dari sumout0 hingga sumout7. Bit carry-out dan overflow dari IC kedua menjadi indikator penting untuk mengetahui apakah hasil operasi melebihi kapasitas atau terjadi kesalahan logika dalam bilangan bertanda. Rangkaian ini secara sederhana meniru prinsip kerja ALU pada sistem komputer, di mana operasi dilakukan secara paralel dan bertingkat. Dengan desain modular ini, pengguna dapat memahami bagaimana unit-unit kecil saling terhubung membentuk sistem pemrosesan data yang lebih besar.
c) Video Simulasi[kembali]
d) Example[kembali]
1.
2.
e) Problem[kembali]
Rancanglah sebuah Johnson counter 2-bit menggunakan IC 74LS74, yang terdiri dari dua D flip-flop. Gambarkan koneksi antar flip-flop dan tentukan output Q1 Q0 untuk setiap siklus clock, mulai dari kondisi awal 00.
Jawaban:
Koneksi:
Q̅ dari flip-flop kedua (Q̅1) diumpankan ke input D dari flip-flop pertama (D0)
Q0 (output dari flip-flop pertama) diumpankan ke input D dari flip-flop kedua (D1)
Clock diberikan serentak ke kedua flip-flop
Output Q1 Q0 untuk setiap clock:
00
10
11
01
Setelah 4 siklus, pola kembali ke 00 → menghasilkan 4 state unik (2 × 2).
Soal 1
Sebuah Johnson counter 4-bit dibuat menggunakan 4 buah D flip-flop. Berapa banyak state unik yang dihasilkan oleh counter tersebut?
A. 4
B. 8
C. 16
D. 10Jawaban: B. 8
Penjelasan: Johnson counter menghasilkan 2n state unik, di mana n adalah jumlah flip-flop. Maka, untuk 4 flip-flop: 2 × 4 = 8 state.
Soal 2
Apa perbedaan utama antara Johnson counter dan ring counter?
A. Johnson counter tidak menggunakan clock
B. Johnson counter menggunakan output Q sebagai umpan balik
C. Johnson counter menggunakan output Q̅ dari flip-flop terakhir sebagai input ke flip-flop pertama
D. Johnson counter hanya memiliki satu ‘1’ yang berpindahJawaban: C. Johnson counter menggunakan output Q̅ dari flip-flop terakhir sebagai input ke flip-flop pertama
Penjelasan: Perbedaan utama Johnson counter adalah feedback dari Q̅ (komplemen) dari flip-flop terakhir menuju input D flip-flop pertama. Ini menciptakan pola yang berbeda dari ring counter biasa.
6. Download File[kembali]
0 comments:
Posting Komentar