Chapter 7.5

 [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Example

6. problem

7. pilihan ganda

8. Percobaan

9. Download File

SOAL 7. 5 

Synchronous MOD-16 counter

1. Pendahuluan[Kembali]

Synchronous MOD-16 counter merupakan rangkaian pencacah digital yang mampu menghitung dari 0 hingga 15 (16 keadaan) dengan seluruh flip-flop bekerja secara serempak menggunakan sinyal clock yang sama. Berbeda dengan asynchronous counter, jenis counter ini memiliki waktu propagasi yang lebih cepat dan akurat. Pada blog ini akan dibahas konsep dasar, cara kerja, serta karakteristik dari synchronous MOD-16 counter secara singkat dan mudah dipahami.

2. Tujuan[Kembali]

1. Memahami prinsip kerja synchronous counter (counter yang dikendalikan oleh clock serempak).

2. Merancang dan mengimplementasikan counter biner 4-bit (MOD-16).

3. Mengetahui perbedaan antara synchronous dan asynchronous counter.

4. Mengamati urutan output biner dari 0000 hingga 1111 (0–15 desimal).

5. Menggunakan IC flip-flop (misalnya JK atau D) atau IC counter synchronous seperti 74LS161/74LS163.

3. Alat dan Bahan[Kembali]

ALAT:

    1. Logicprobe

BAHAN:

 

    1. IC 74148

Spesifikasi :

• Tipe IC: Decoder-to-Binary Encoder
• Jumlah Jalur Masukan: 8 jalur
• Jumlah Jalur Keluaran: 3 jalur
• Tegangan Operasional: IC 74148 biasanya beroperasi pada tegangan 5V DC.
• Package: IC 74148 tersedia dalam berbagai paket, seperti DIP (Dual Inline Package) dengan 16 pin.
• Tegangan Tingkat Logika: IC ini bekerja dengan logika TTL (Transistor-Transistor Logic).
• Fungsi Utama: IC 74148 digunakan untuk mengonversi data input biner menjadi keluaran kode biner yang sesuai.

    2. Gerbang Logika Not (7404)

Spesifikasi: 

    3. Gerbang NAND 4011

spesifikasi:

    4. Gerbang Logika AND 7408

Spesifikasi :

• Supply Voltage 7V

• Input Voltage 5.5V

• Operating Free Air Temperature Range 0°C to +70°C

• Storage Temperature Range −65°C to +150°C

4. Dasar Teori[Kembali]

    1. Logicprobe

Logic probe atau logic tester adalah alat yang biasa digunakan untuk menganalisa dan mengecek status logika (High atau Low) yang keluar dari rangkaian digital. Objek yang diukur oleh logic probe ini adalah tegangan oleh karena itu biasanya rangkaian logic probe harus menggunakan tegangan luar (bukan dari rangkaian logika yang ingin diukur) seperti baterai. Alat ini biasa digunakan pada IC TTL ataupun CMOS (Complementary metal-oxide semiconductor).

Logic probe menggunakan dua lampu indikator led yang berbeda warna untuk membedakan keluaran High atau Low. Yang umum dipakai yaitu LED warna merah untuk menandakan output berlogika HIGH (1) dan warna hijau untuk menandakan output berlogika LOW(0).

 

    2. IC 74148

Encoder IC 74148 merupakan priority encoder dengan karakter aktif LOW untuk jalur input maupun data outputnya sehingga untuk mengaktifkan jalur input encoder maka tombol S1 – S7 pada rangkaian keypad diatas terhubung ke ground pada saat tombol S1 – S7 ditekan.

Spesifikasi :

• Tipe IC: Decoder-to-Binary Encoder
• Jumlah Jalur Masukan: 8 jalur
• Jumlah Jalur Keluaran: 3 jalur
• Tegangan Operasional: IC 74148 biasanya beroperasi pada tegangan 5V DC.
• Package: IC 74148 tersedia dalam berbagai paket, seperti DIP (Dual Inline Package) dengan 16 pin.
• Tegangan Tingkat Logika: IC ini bekerja dengan logika TTL (Transistor-Transistor Logic).
• Fungsi Utama: IC 74148 digunakan untuk mengonversi data input biner menjadi keluaran kode biner yang sesuai.

    3. Gerbang Logika Not (7404)

Spesifikasi: 

    4. Gerbang NAND 4011

spesifikasi:

    5. Gerbang Logika AND 7408

Spesifikasi :

• Supply Voltage 7V

• Input Voltage 5.5V

• Operating Free Air Temperature Range 0°C to +70°C

• Storage Temperature Range −65°C to +150°C

5. Example[Kembali]

1. Membuat rangkaian Synchronous MOD-16 Counter menggunakan IC TTL.
Jawab:
Simbol IC counter sinkron dipanggil dari library TTL, kemudian pin clock dihubungkan ke sumber clock, pin enable diatur pada kondisi aktif, dan pin reset dibuat tidak aktif. Keempat output (Q0, Q1, Q2, dan Q3) dihubungkan ke LED indikator. Setelah wiring selesai dilakukan assignment pin dan proses compile. Rangkaian akan menghitung secara biner dari 0000 hingga 1111 (0–15) secara sinkron.

2. Mengamati cara kerja Synchronous MOD-16 Counter.
Jawab:
Semua flip-flop pada counter menerima sinyal clock yang sama secara bersamaan. Setiap kali pulsa clock diberikan, nilai keluaran berubah secara serentak mengikuti urutan hitungan biner dari 0000 sampai 1111. Setelah mencapai nilai 1111 (15), counter akan kembali ke 0000 dan mengulangi proses pencacahan.

3. Menghubungkan output Synchronous MOD-16 Counter ke LED sebagai indikator.
Jawab:
Keempat output counter (Q0, Q1, Q2, dan Q3) dihubungkan ke LED sehingga perubahan nilai biner dapat diamati secara langsung. Saat clock bekerja, LED akan berubah mengikuti urutan hitungan biner dari 0 hingga 15. Contoh ini menunjukkan keunggulan synchronous counter, yaitu seluruh output berubah secara bersamaan karena dipicu oleh satu sinyal clock yang sama, sehingga mengurangi keterlambatan propagasi (ripple delay).

6. Problem[Kembali]

1. Apa yang dimaksud dengan Synchronous MOD-16 Counter? Jelaskan prinsip kerjanya!

Jawab:

1. Synchronous MOD-16 Counter adalah pencacah digital yang mampu menghitung 16 keadaan, yaitu dari 0000 hingga 1111.
2. Semua flip-flop menerima sinyal clock yang sama secara bersamaan (synchronous).
3. Setiap pulsa clock menyebabkan perubahan output sesuai urutan hitungan biner.
4. Setelah mencapai keadaan 1111 (15), counter kembali ke 0000 (0) dan mengulangi proses pencacahan.

2. Mengapa Synchronous MOD-16 Counter memiliki performa yang lebih baik dibandingkan Asynchronous (Ripple) Counter?

Jawab:

1. Semua flip-flop dipicu oleh clock yang sama sehingga perubahan output terjadi secara serentak.
2. Tidak terjadi perubahan berantai (ripple) antar flip-flop.
3. Propagation delay lebih kecil dibanding asynchronous counter.
4. Cocok digunakan pada sistem digital yang bekerja pada frekuensi tinggi.

3. Sebutkan kelebihan dan kekurangan Synchronous MOD-16 Counter!

Jawab:

Kelebihan:

1. Kecepatan kerja lebih tinggi.
2. Propagation delay lebih kecil.
3. Output berubah secara bersamaan sehingga lebih stabil.
4. Cocok untuk aplikasi digital berkecepatan tinggi.

Kekurangan:

1. Rangkaian lebih kompleks dibanding asynchronous counter.
2. Membutuhkan lebih banyak gerbang logika dan koneksi.
3. Konsumsi daya relatif lebih besar.

7. Pilihan Ganda[Kembali]

1. Synchronous MOD-16 counter adalah rangkaian pencacah yang…

A. Menggunakan satu flip-flop saja untuk menghitung hingga 16
B. Semua flip-flop menerima sinyal clock secara bersamaan dan menghitung dari 0 sampai 15
C. Menggunakan sinyal analog sebagai masukan utama
D. Menghasilkan keluaran acak setiap pulsa clock

Jawaban yang benar: B

Penjelasan: Synchronous MOD-16 counter menggunakan empat flip-flop yang menerima clock secara bersamaan (synchronous) sehingga mampu menghitung 16 keadaan, yaitu dari 0000 hingga 1111.

2. Jumlah flip-flop yang diperlukan untuk membentuk synchronous MOD-16 counter adalah…

A. 2 flip-flop
B. 3 flip-flop
C. 4 flip-flop
D. 16 flip-flop

Jawaban yang benar: C

Penjelasan: Karena MOD-16 memiliki 16 keadaan, maka diperlukan $2^4 = 16$ kombinasi yang dibentuk oleh empat flip-flop.

3. Pada synchronous counter, semua flip-flop menerima…

A. Clock yang berbeda-beda
B. Clock dari output flip-flop sebelumnya
C. Clock yang sama secara bersamaan
D. Sinyal reset sebagai clock

Jawaban yang benar: C

Penjelasan: Semua flip-flop dihubungkan ke sumber clock yang sama sehingga perubahan output terjadi secara serempak.

8. Percobaan[Kembali]

1) Prosedur Percobaan

A. Persiapan Komponen

Bisa dilakukan di Proteus atau praktikum nyata, siapkan komponen berikut:

• 4x JK Flip-Flop (misal IC 7476) atau 1x IC 74LS161 (synchronous binary counter)

• 1x Clock Generator (frekuensi 1Hz untuk observasi LED)

• 4x LED + 4x Resistor 220Ω

• Ground (GND) dan VCC (5V)

• Push Button (opsional untuk reset)

---

B. Langkah Penyusunan Rangkaian

Jika menggunakan IC 74LS161:

1. Sambungkan clock ke pin CLK (pin 2).

2. Sambungkan CLR (pin 1) ke VCC melalui tombol untuk reset manual.

3. Sambungkan LOAD (pin 9) ke VCC (disable parallel load).

4. Sambungkan ENP (pin 7) dan ENT (pin 10) ke VCC (aktifkan count enable).

5. Hubungkan output Q0–Q3 (pin 15, 1, 10, 9) ke LED.

6. Berikan clock, dan amati urutan biner dari 0000 hingga 1111.

Jika menggunakan 4 JK Flip-Flop:

1. Gunakan clock generator (misal square wave 1Hz).

2. Semua flip-flop mendapat clock secara serempak (clock input terhubung bersama).

3. Atur koneksi J = K = 1 (untuk toggle).

4. Output Q dari FF0 menjadi input kontrol (J/K) FF1, dan seterusnya.

5. Output: Q0, Q1, Q2, Q3 sebagai bit-bit counter.

2) Rangkaian Percobaan

3) Prinsip Kerja Rangkaian

A. Persiapan Komponen

Bisa dilakukan di Proteus atau praktikum nyata, siapkan komponen berikut:

• 4x JK Flip-Flop (misal IC 7476) atau 1x IC 74LS161 (synchronous binary counter)

• 1x Clock Generator (frekuensi 1Hz untuk observasi LED)

• 4x LED + 4x Resistor 220Ω

• Ground (GND) dan VCC (5V)

• Push Button (opsional untuk reset)

---

B. Langkah Penyusunan Rangkaian

Jika menggunakan IC 74LS161:

1. Sambungkan clock ke pin CLK (pin 2).

2. Sambungkan CLR (pin 1) ke VCC melalui tombol untuk reset manual.

3. Sambungkan LOAD (pin 9) ke VCC (disable parallel load).

4. Sambungkan ENP (pin 7) dan ENT (pin 10) ke VCC (aktifkan count enable).

5. Hubungkan output Q0–Q3 (pin 15, 1, 10, 9) ke LED.

6. Berikan clock, dan amati urutan biner dari 0000 hingga 1111.

Jika menggunakan 4 JK Flip-Flop:

1. Gunakan clock generator (misal square wave 1Hz).

2. Semua flip-flop mendapat clock secara serempak (clock input terhubung bersama).

3. Atur koneksi J = K = 1 (untuk toggle).

4. Output Q dari FF0 menjadi input kontrol (J/K) FF1, dan seterusnya.

5. Output: Q0, Q1, Q2, Q3 sebagai bit-bit counter.

simulasi:

                                      

9. Download File[Kembali]

• File Rangkaian klik disini
• Datasheet AND 7408 klik disini
• Datasheet NAND 4011klik disini
• Datasheet NOT 7404 klik disini
• Datasheet IC 74148 klik disini
• Datasheet Logicprobe klik disini