Rangkaian lampu flip-flop merupakan sebuah rangkaian yang terdiri dari dua bagian driver yang saling mentriger satu sama lain sehingga akan menghasilkan dua kondisi 1 dan 0 secara bergantian dan terus menerus. Pada rangkaian lampu flip-flop sederhana ini, pengkondisian antara 1 dan 0 di beritahukan lewat lampu led indikator.
Rangkaian lampu flip-flop sederhana ini banyak digunakan sebagai bahan untuk belaja elektronika pertama kali, ataupun belajar menganalisa rangkaian elektronika. Karena konstruksinya yang sederhana dan mudah untuk dipahami, bahkan sebelum ditemukan transistor, rangkaian flip-flop ini sudah banyak digunakan sebagai rangkaian dasar dari rangkaian digital.
Rangkaian lampu flip-flop analog dapat dikatakan rangkaian yang paling dasar dari sebuah memori 1 bit, karena rangkaian flip-flop ini bekerja sebagai astabil multivibrator, yang mana kondisi output tergantung dari kondisi inputnya. Tantu pada rangkaian memori 1 bit yang sebenarnya diperlukan modifikasi rangkaian lebih lanjut dari rangkaian flip-flop yang ditampilkan pada artikel ini. Namun acuan dasar dari memori satu bit adalah rangkaian flip-flop analog yang terdiri dari dua transistor dan beberapa komponen pendukung sederhana.
Berikut adalah rangkaian lampu flip-flop sederhana dengan menggunakan dua transistor:
Daftar komponen yang digunakan:
R1, R2 = 470Ω
R3, R4 = 10kΩ
C1, C2 = 100 uF
T1, T2 = BC547
Rangkaian lampu flip-flop diatas dapat bekerja dengan tegangan catu antara 6 sampai 9 VDC, sehingga dapat dengan mudah dioperasikan dengan baterai. Kapasitor C1 dan C2 dapat diganti sesuai dengan kondisi pewaktuan nyala LED yang diinginkan.
Prinsip kerja rangkaian lampu flip-flop sederhana berdasarkan komponen yang digunakan
Cara kerja rangkaian lampu flip-flop dengan dua transistor cukup sederhana. Pada rangkaian diatas terdapat resistor R2 dan R3 yang berfungsi untuk memberikan tegangan bias pada basis transistor melalui jalur Vcc. Tegangan yang ada pada resistor akan menjadi sebesar Vcc dikurangi dengan tegangan drop antara basis dengan emitor transistor (VBE), namun jika tidak dilakukan pengukuran secara pasti akan dihasilkan kurang lebih antara 0,6 hingga 0,7 V.
Dioda LED1 dan LED2 berfungsi sebagai beban yang terhubung melalui kolektor setiap transistor T1 dan T2. Selain sebagai beban, Dioda LED1 dan LED2 juga akan berfungsi sebagai pembatas arus pada transistor sehingga ketika terjadi tegangan yang melampaui batas tidak akan menyebabkan transistor dalam kondisi breakdown atau rusak.
Arus akan mengalir dari tegangan Vcc ke dioda LED, dan kemudian memasuki kaki kolektor transistor dan kemudian terhubung ke ground melalui emitor ketika transistor dalam keadaan aktif. Fungsi transistor pada rangkaian lampu flip-flop ini adalah sebagai saklar elektronik karena beroperasi pada daerah saturasi (jenuh), seperti pada kondisi “ON” bagian arus dari kolektor akan mengalir ke emitor seperti keadaan terhubung singkat. Sedangkan pada kondisi “OFF” bagian arus dari kolektor transistor tidak mengalir ke emitor atau tertahan sehingga arus seperti diputuskan dari emitor. Untuk itulah mengapa transistor ini berfungsi sebagai saklar atau switching.
Ketika transistor dalam keadaan saturasi, Dioda LED akan menyala karena terdapat tegangan. Tegangan yang terdapat pada dioda led ini adalah sebesar tegangan Vcc dikurangi tegangan drop dari kolektor-emitor transistor (VCE). Biasanya pada saat transistor mengalami saturasi, tegangan VCE akan menjadi sangat kecil, berkisar kurang lebih 0,2 VDC.
Kapasitor C1 dan C2 seperti ditunjukan pada skema rangkaian berfungsi sebagai umpan balik dari salah satu “output” ke bagian “input” lainnya dan sebaliknya, yang mana output keluar dari kaki kolektor transistor, sedangkan bagian input masuk melalui kaki basis. Prinsip kerja dari fungsi transistor ini cukup sederhana. Secara umum fungsi kapasitor ini selain sebagai umpan balik, namun secara prinsip kerja, kapasitor ini akan bersifat seperti terhubung singkat (short) pada saat keadaan arus pengosongan. Dan kapasitor akan bersifat seperti terbuka (terputus) pada saat keadaan arus terisi penuh.
Prinsip kerja rangkaian lampu flip-flop secara keseluruhan
Pada saat tegangan Vcc masuk pada rangkaian, maka kondisi transistor T1 dan T2 masih dalam keadaa off. Kedua kapasitor akan membantu mentrigger tegangan bias transistor yang lain sehingga transistor yang terkena trigger melalui salah satu kapasitor akan mengalami saturasi.
Setelah salah satu transistor mengalami saturasi, maka output dari kapasitor tersebut diumpanbalikan kembali ke bagian basis transistor yang lainnya sehingga akan memicu trigger transistor berikutnya. Setelah itu transistor yang terkena trigger tersebut akan mengalami saturasi, sedangkan kapasitor sebelumnya sudah terisi arus dan akan mengalami pengosongan. Jadi ketika C1 terjadi pengisian arus, maka C2 terjadi pengosongan. Begitu seterusnya. Sedangkan ketika transistor T1 dalam keadaan saturasi, maka T2 berada salam keadaan off, dan seterusnya. Terjadinya pengosongan kapasitor C1 terjadi akibat kolektor transistor T1 mengalir ke emitor (T1 saturasi), sedangkan pengosongan kapasitor C2 terjadi akibat kolektor transistor T2 mengalir ke emitor (T2 saturasi). Dan seterusnya secara bergantian.
Ketika terjadi proses pengisian dan pengosongan kapasitor, diperlukan waktu tertentu tergantung lamanya pengisian dan pengosongan kapasitor. Semakin tinggi nilai kapasitansi dari kapasitor umpan balik, maka semakin lama pula proses pengisian dan pengosongan arus kapasitor. Proses lamanya waktu pengisian dan pengosongan ini mengakibatkan semakin lama dioda LED nyala dan mati seperti berkedip.
