Flip-flop dan pencacah selalu membutuhkan pulsa clock untuk memicunya. Pulsa clock ini bisa dibangkitkan oleh manusia dengan menekan suatu sakelar tekan (push button switch), bisa juga bersumber dari suatu osilator yang membangkitkan deretan pulsa dengan frekuensi tertentu. Syarat yang harus dipenuhi oleh pulsa clock ini antara lain ialah :

· Memiliki simpangan yang sesuai dengan perangkat logika yang digunakan

· Mempunyai frekuensi dalam kisaran sesuai dengan perangkat logika yang digunakan

· Bebas kerut

Agar sesuai dengan perangkat logika yang digunakan maka simpangan tegangan dari pulsa clock harus sesuai dengan kisar tegangan masukan yang dibutuhkan oleh perangkat logika yang digunakan. Sebagai contoh, TTL membutuhkan pulsa clock yang berkisar dari 0 hingga +5 Volt.

Pada CMOS kisar tegangan ini harus sesuai dengan tegangan catu yang digunakan. Jika tegangan catu yang digunakan adalah 15 Volt, maka pulsa clock harus berkisar dari 0 hingga +15 Volt.

Jika pulsa clock yang dibangkitkan oleh osilator, maka frekuensi dari clock ini harus berada dalam kisaran frekuensi yang mampu diikuti oleh perangkat logika yang digunakan. Sebagai contoh, pada TTL standard, frekuensi clock harus < 20 MHz karena perangkat TTL standard mempunyai kecepatan switching maksimum 20 MHz.

Pembangkitan pulsa dengan rangkaian debouncing

Pada beberapa pemakaian, pulsa ini dibangkitkan dengan menekan sebuah sakelar tekan dimana satu pulsa dibangkitkan setiap kali tombol ditekan. Sakelar yang digunakan umumnya adalah sakelar mekanis yang terdiri dari satu pasang atau lebih kontak diam dan kontak gerak. Pada saat sakelar ditekan, kontak gerak akan bergerak dan terhubung dengan kontak diam.  Pada saat menyentuh kontak diam, kontak gerak ini akan dipantulkan beberapa kali sebelum akhirnya diam.  Hal ini disebabkan oleh sifat elastis dari kedua kontak tersebut. Keadaan ini adalah sama dengan sebuah bola yang dibanting ke tanah, dimana bola tersebut akan memantul beberapa kali sebelum akhirnya diam.   Pantulan ini dikenal sebagai bouncing dan meninbulkan masalah pada pembangkitan pulsa clock. Akibat bouncing maka untuk satu kali penekanan sakelar akan dibangkitkan beberapa pulsa clock.  Kondisi ini diperlihatkan pada Gambar 8.1.

Gambar Rangkaian pembengkit clock dan tegangan keluarannya

Jika sakelar pada Gambar 8.1a tidak ditekan maka inverter akan mendapat masukan logika tinggi sehingga keluarannya (V_O) akan rendah.  Jika sakelar ditekan maka masukan inverter akan rendah sehingga keluarannya akan tinggi.  Tetapi jika kontak gerak dipantulkan maka hubungannya dengan kontak diam akan terputus sesaat untuk kemudian tersambung lagi.  Akibatnya keluaran inverter akan rendah sesaat dan kemudian tinggi kembali.  Hal ini akan terulang beberapa kali sampai proses pemantulan ini berakhir.   Akibat pemantulan ini maka bentuk tegangan keluaran adalah seperti yang diperlihatkan pada Gambar 8.1b. Hal ini tentu saja tidak diinginkan karena jika digunakan pada pencacah, satu kali penekanan tombol akan mengakibatkan cacahan naik lebih dari satu.   Untuk mengatasi hal ini dapat digunakan rangkaian debouncing. Rangkaian ini akan mengeliminasi bouncing dengan memanfaatkan sifat flip-flop yang akan mempertahankan suatu keadaan sebelum mendapat perintah untuk berubah ke keadaan lain melalui masukan yang sesuai.  Sebagai contoh, suatu flip-flop akan set dan seterusnya set sebelum mendapat pulsa pada masukan reset-nya.  Demikian pula sebaliknya. Rangkaian debouncing ini diperlihatkan pada Gambar 8.2.

Gambar Rangkaian pembangkit pulsa clock dengan debouncing

Pada rangkaian ini digunakan sebuah sakelar satu kutub dua kedudukan dan dua gerbang NAND jenis TTL yang membentuk sebuah flip-flop. Karena gerbang adalah TTL maka masukan yang terbuka akan berlogika tinggi.  Dalam hal ini jika sakelar tidak ditekan maka kontak gerak selalu terhubung ke kontak-A sehingga kontak ini selalu berlogika rendah dan kontak-B yang terbuka selalu berlogika tinggi. Akibatnya flip-flop selalu akan di-reset.

Jika sakelar ditekan maka kontak gerak akan beralih dari kontak-A ke kontak-B, sehingga flip-flop akan set dan keluaran Q akan tinggi.  Jika kontak gerak dipantulkan beberapa kali oleh kontak-B maka flip-flop akan mendapat pulsa SET sebanyak pantulan ini.  Tetapi hal ini tidak berakibat apa-apa karena flip-flop yang sedang set akan tetap set jika diberi pulsa SET.  Jika sakelar dilepas maka kontak diam akan kembali terhubung dengan kontak-A.  Pada sentuhan pertama dari kedua kontak ini flip-flop akan di-reset.  Jika terjadi pantulan maka flip-flop akan menerima pulsa RESET berulang-ulang namun flip-flop akan tetap dalam keadaan reset karena pemberian pulsa RESET pada flip-flop yang sedang reset tidak akan mempengaruhi keadaan flip-flop.  Bentuk pulsa masukan dan keluaran dari rangkaian ini adalah seperti yang diperlihatkan pada Gambar 8.3.

Gambar 8.3 Bentuk pulsa masukan dan keluaran rangkaian debouncing

Pembangkitan pulsa dengan MMV

Pada pembangkitan pulsa yang dibahas sebelumnya, panjang pulsa yang dihasilkan adalah sama dengan lamanya penekanan sakelar.  Jika sakelar ditekan untuk waktu singkat maka pulsa yang dihasilkan juga akan singkat.  Jika sakelar ditekan untuk waktu yang terlalu singkat maka ada kemungkinan bahwa lebar pulsa yang dihasilkan tidak cukup untuk memicu rangkaian yang harus dipicu. Untuk mengatasi masalah ini harus digunakan suatu rangkaian MMV (monostable multi vibrator). Rangkaian MMV ini aka membangkitkan satu pulsa setiap kali dipicu dimana lebar pulsa adalah tetap dan tidak tergantung pada lamanya penekanan sakelar. Beberapa keluarga logika menyediakan piranti yang khusus dirancang untuk keperluan ini. Salah satu contohnya ialah SN74121 dari keluarga TTL yang diperlihatkan pada Gambar 8.4.

Gambar Rangkaian SN74121

Pada IC ini disediakan tiga masukan untuk pemicuan, yaitu A1, A2 dan B. Persamaan untuk pemicuan ini adalah :

Jadi untuk memicu MMV ini A1 atau A2 atau keduanya harus rendah dan B harus tinggi. Jika sumber pemicuan adalah tinggi maka sumber dapat dihubungkan B sementara A1 atau A2 atau keduanya dibuat rendah. Sealiknya jika sumber pemicuan rendah maka sumber dapat dihubungkan ke A1 atau A2 ata keduanya sementara B dibuat tinggi.

Lebar pulsa yang dihasilkan ditentukan oleh nilai tahanan dan kapasitor eksternal ( R_X dan C_X) dan dapat dinyatakan sebagai :

t_W = 0,69 R_X C_X

Selain dari SN74121 dari keluarga TTL, IC jenis LM555 juga dapat digunakan sebagai MMV untuk membangkitkan pulsa. IC ini pada awalnya dirancang untuk digunakan sebagai pewaktu tetapi belakangan ternyata bahwa IC ini memiliki banyak sekali kegunaan lain sehingga dapat dianggap sebagai IC serbaguna.  Contoh rangkaian penggunaan IC ini dapat dilihat pada Gambar 8.5.

Lebar pulsa yang dihasilkan ialah :

t_W = 0,693 R_X C_X

IC ini mempunyai banyak kelebihan, antara ialah kisar catu dayanya yang lebar, yaitu dari 5 sampai 15 Volt sehingga dapat digunakan pada rangkaian TTL atau CMOS. Kelebihan lain ialah keluarannya yang dapat mengeluarkan atau menarik arus sampai 200 mA.

Gambar Rangkaian LM555

Rangkaian MMV dapat juga dibangun dengan menggunakan gerbang logika standard seperti NAND atau NOR.  Contoh rangkaian dengan menggunakan gerbang NAND dapat dilihat pada Gambar 8.6.

Gambar Rangkaian MMV dengan gerbang NAND

Gerbang-gerbang yang digunakan disini adalah jenis CMOS untuk mendapatkan impedansi masukan yang besar. Ini perlu agar arus pengisian dan pengosongan dari kapasitor C hanya ditentukan oleh tegangan keluaran gerbang dan tahanan R. Pada saat tidak menerima trigger, keluaran N2 selalu tinggi karena kedua masukannya dibumikan oleh tahanan R sehingga berlogika rendah.  Karena keluaran ini diumpanbalikkan ke N1 dan masukan kedua diberi logika tinggi oleh tahanan R1 maka keluaran N1 akan rendah.  Begitu masukan trigger rendah maka masukan-2 dari N1 akan rendah selama t1 sehingga keluaran N1 akan naik.  Lamanya t1 ini rendah ditentukan oleh nilai R1 dan C1. Kenaikan keluaran N1 akan membuat kedua masukan N2 tinggi selama t2 sehingga keluarannya menjadi rendah.  Lamanya t2 ditentukan oleh nilai R_X dan C_X. Rendahnya keluaran N2 ini akan membuat masukan-1 dari N1 rendah sehingga keluarannya tetap tinggi walaupun masukan-2 telah tinggi kembali.  Dengan demikian maka lebar pulsa yang dihasilkan tidak tergantung pada R1 dan C1, tetapi hanya ditentukan oleh R_X dan C_X. Lebarnya pulsa ini adalah sekitar :

t_W ? 0,7 R_X C_X

Rangkaian ini dapat juga diimplementasikan dengan menggunakan gerbang NOR seperti yang diperlihatkan pada Gambar

Gambar Rangkaian MMV dengan gerbang NOR

Prinsip kerja rangkaian ini sama dengan rangkaian pada Gambar 8.6.  Perbedaannya ialah pada rangkaian ini dibutuhkan pulsa trigger positip dan pulsa keluaran yang dihasilkan adalah pulsa positip.  Lebar pulsa yang dihasilkan adalah :

tW ? 0,7 R_X C_X