Counter Pada Rangkaian Elektronika

1.1. Pengertian Counter

Counter juga disebut pencacah atau penghitung yaitu rangkaian logika sekuensial yang digunakan untuk menghitung jumlah pulsa yang diberikan pada bagian masukan.  Counter tersusun atas sederetan flip-flop yang dimanipulasi sedemikian rupa dengan menggunakan peta Karnough sehingga pulsa yang masuk dapat dihitung sesuai rancangan. Dalam perancangannya counter dapat tersusun atas semua jenis flip-flop, tergantung karakteristik masing-masing flip-flop tersebut.

Dilihat dari arah cacahan, rangkaian pencacah dibedakan atas pencacah naik (Up Counter) dan pencacah turun (Down Counter). Pencacah naik melakukan cacahan dari kecil ke arah besar, kemudian kembali ke cacahan awal secara otomatis. Pada pencacah menurun, pencacahan dari besar ke arah kecil hingga cacahan terakhir kemudian kembali ke cacahan awal.

Ada dua macam counter, yaitu Asinkronous Counter dan Sinkronous Counter. Asinkronous Counter disebut juga Ripple Through Counter atau Counter Serial (Serial Counter), karena output masing-masing flip-flop yang digunakan akan berubah kondisi dari “0” ke “1” dan sebaliknya secara berurutan, hal ini disebabkan karena flip-flop yang paling ujung dikendalikan oleh sinyal clock, sedangkan sinyal clock untuk flip-flop lainnya berasal dari masing-masing flip-flop sebelumnya. Sedangkan pada counter sinkron, output flip-flop yang digunakan bergantian secara serempak. Hal ini disebabkan karena masing-masing flip-flop tersebut dikendalikan secara serempak oleh sinyal clock. Oleh karena itu Counter Sinkron dapat pula disebut sebagai Counter paralel (Parallel Counter).

1.2 Synchronous counter

Counter merupakan aplikasi dari Flip-flop yang mempunyai fungsi menghitung. Proses penghitungan yang dilakukan Counter secara sekuensial, baik menghitung naik (Up Counting) maupun turun (Down Counting).

Berdasarkan pemberian trigger di masing-masing flip-flop penyusun rangkaian Counter, dikenal 2 macam Counter : Counter Sinkron (Synchronous Counter) dan Counter Asinkron (Asynchronous Counter).

Pada Counter Sinkron, sumber clock diberikan pada masing-masing input Clock dari Flip-flop penyusunnya, sehingga apabila ada perubahan pulsa dari sumber, maka perubahan tersebut akan men-trigger seluruh Flip-flop secara bersama-sama.

Gambar 1.1 Contoh Up Counter Sinkron 3 bit

1.2.1 Up Dan Down Counter

Sebuah Counter disebut sebagai Up Counter jika dapat menghitung secara berurutan mulai dari bilangan terkecil sampai bilangan terbesar. Contoh : 0-1-2-3-4-5-6-7-0-1-2-….

Sedangkan Down Counter adalah Counter yang dapat menghitung secara berurutan dari bilangan terbesar ke bilangan terkecil. Tabel PS/NS untuk Up dan Down Counter 3 bit seperti ditunjukan pada Tabel 1.1.

Tabel 1.1 Tabel PS/NS untuk Up dan Down Counter 3 bit.

Untuk membuat sebuah rangkaian Up Counter, lakukan langkah-langkah sintesa rangkaian yang telah dijelaskan sebelumnya. Dari hasil persamaan logika berdasarkan Tabel PS/NS di atas didapatkan rangkaian seperti di bawah ini :

Gambar 1.2 Rangkaian Up Counter Sinkron 3 bit

Berdasarkan Tabel 2.1, dapat dilihat bahwa Down Counting merupakan kebalikan dari Up Counting, sehingga rangkaiannya masih tetap menggunakan rangkaian Up Counter, hanya outputnya diambilkan dari Q masing-masing Flip-flop. Bentuk rangkaian Down Counter adalah seperti gambar 1.3.

Gambar 1.3 Rangkaian Down Counter Sinkron 3 bit

1.2.2 Rangkaian Up/Down Counter

Rangkaian Up/Down Counter merupakan gabungan dari Up Counter dan Down Counter. Rangkaian ini dapat menghitung bergantian antara Up dan Down karena adanya input eksternal sebagai control yang menentukan saat menghitung Up atau Down. Pada gambar 1.4 ditunjukkan rangkaian Up/Down Counter Sinkron 3 bit. Jika input CNTRL bernilai ‘1’ maka Counter akan menghitung naik (UP), sedangkan jika input CNTRL bernilai ‘0’, Counter akan menghitung turun (DOWN).

Gambar 1.4 Rangkaian Up/Down Counter Sinkron 3 bit.

1.3 Asynchronous counter

Pencacah asinkron yaitu pencacah yang disebut juga ripple trough counter atau serial counter karena masing – masing flip flop yang digunakan akan berguling (berubah kondisi dari 0 ke 1) atau sebaliknya. Secara berurutan atau langkah demi langkah hal ini disebabkan karena hanya flip flop yang paling ujung saja yang dikendalikan oleh sinyal clock. Sedangkan sinyal untuk flip flop yang lainya diambil dari masing – masing flip flop sebelumnya.

Gambar 1.5. Asynchronous counter

1.3.1 Counter up asinkron 

Counter up asinkron adalah rangkaian digital yang mencacah pulsa listrik dari nilai terendah ke nilai tertinggi dengan clock secara asinkron. 

Gambar 1.6. Skema rangkaian counter up asinkron

Tabel kebenaran rangkaian counter up asinkron

Clock	A4	A3	A2	A1
0	0	0	0	0
1	0	0	0	1
2	0	0	1	0
3	0	0	1	1
4	0	1	0	0
5	0	1	0	1
6	0	1	1	0
7	0	1	1	1
8	1	0	0	0
9	1	0	0	1
10	1	0	1	0
11	1	0	1	1
12	1	1	0	0
13	1	1	0	1
14	1	1	1	0
15	1	1	1	1

 Berdasarkan bentuk timing diagram di atas, output Q dari flip-flop 1 menjadi clock dari flip-flop 2, sedangkan output Q dari flip-flop 2 menjadi clock dari flip-flop 3 dan seterusnya. Perubahan pada negatif edge di masing-masing clock flip-flop sebelumnya menyebabkan flip-flop sesudahnya berganti kondisi (toggle), sehingga input-input J dan K di masing-masing flip-flop diberi nilai ”1” (sifat toggle dari JK flip-flop).

 1.3.2 Counter down asinkron

Counter down asinkron adalah rangkaian digital yang mencacah pulsa listrik dari nilai tertinggi ke nilai terendah dengan clock secara asinkron.

Gambar 1.7. Skema rangkaian counter down asinkron 

Tabel kebenaran rangkaian counter down asinkron

Clock	A4	A3	A2	A1
0	1	1	1	1
1	1	1	1	0
2	1	1	0	1
3	1	1	0	0
4	1	0	1	1
5	1	0	1	0
6	1	0	0	1
7	1	0	0	0
8	0	1	1	1
9	0	1	1	0
10	0	1	0	1
11	0	1	0	0
12	0	0	1	1
13	0	0	1	0
14	0	0	0	1
15	0	0	0	0

 Berdasarkan bentuk timing diagram di atas, output Q-not dari flip-flop 1 menjadi clock dari flip-flop 2, sedangkan output Q-not dari flip-flop 2 menjadi clock dari flip-flop 3. Perubahan pada negatif edge di masing-masing clock flip-flop sebelumnya menyebabkan flip-flop sesudahnya berganti kondisi (toggle), sehingga input-input J dan K di masing-masing flip-flop diberi nilai ”0” (sifat toggle dari JK flip-flop).

1.3.3 Counter up/down asinkron

Counter up/down asinkron adalah rangkaian digital gabungan dari Up Counter dan Down Counter. Rangkaian ini dapat menghitung bergantian antara Up dan Down karena adanya input eksternal sebagai control yang menentukan saat menghitung Up atau Down. Pada rangkaian Up/Down Counter Asinkron, output dari flip-flop sebelumnya menjadi input clock dari flip-flop berikutnya. 

Gambar 1.8. Rangkaian Up/Down Counter

Tabel kebenaran rangkaian counter up/down asinkron

Clock	A4	A3	A2	A1	Control
0	0	0	0	0	1
1	0	0	0	1	1
2	0	0	1	0	1
3	0	0	1	1	1
4	0	1	0	0	1
5	0	1	0	1	1
6	0	1	1	0	1
7	0	1	1	1	1
8	1	0	0	0	1
9	0	1	1	1	0
10	0	1	1	0	0
11	0	1	0	1	0
12	0	1	0	0	0
13	0	0	1	1	0
14	0	0	1	0	0
15	0	0	0	1	0