BAHAN AJAR MATAKULIAH ELEKTRONIKA DIGITAL

BAHAN AJAR MATAKULIAH ELEKTRONIKA DIGITAL

Dosen Pembina: Dr. Yulkifli, S.Pd, M. Si

JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2014

KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas karunia dan anugerah Nya penulis dapat menyelesaikan Bahan Ajar Elektronika Digital yang diperuntukan bagi mahasiswa yang mengambil mata kuliah Elektronika Digital jurusan Fisika FMIPA UNP. Bahan ajar ini ini membahas tentang pengertian elektronika analog dan digital, bilangan desimal/binner/heksa, sakelar digital, gerbang logika dasar (AND, NAND, OR , NOR dan XOR), rangkaian dan operasi aritmatik, converters, multiplexer, dan demultiplexer, logic families and their caracteristic, . flip-flop and register, dan pertimbangan praktis desain digital Dalam penyelesaian bahan ajar ini penulis telah dibantu oleh banyak pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada semua komponen termasuk mahasiswa yang membantu memberikan referensi/masukan kepada penulis baik moril maupun materil. Semua pihak yang telah berkontribusi secara langsung maupun tidak langsung baik pada proses penulisan bahan ajar ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Semoga segala amal kebaikan yang telah diperbuat dicatat sebagai amal ibadah oleh Allah SWT dan senantiasa mendapat balasan yang berlipat ganda, Amiin. Penulis menyadari keterbatasan kemampuan dalam mengemas isi bahan ajar ini sehingga memungkinkan terdapat kekurangan dan kelemahan, sehingga masukan dan saran dari semua pembaca sangat kami harapkan demi kesempurnaannya.

Padang, September 2014

Dr. Yulkifli, S.Pd., M.Si.

2

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR............................................................................................................. 2 BAB I. ANALOG DAN DIGITAL ........................................................................................... 8 A.

Sistem Digital dan Sistem Analog.......................................................................... 8

B.

Atematika Era Digital ............................................................................................ 9

C.

Menerapkan Sistem Bilangan Digital .................................................................. 10

D.

Merubah Desimal Ke Biner ................................................................................. 13

E.

Mengkonversi Biner Ke Hexa Decimal ................................................................ 15

F.

KONVERSI HEXADECIMAL KE BINER .................................................................... 16

G.

MENGKONVERSI KE DASAR/BASIS APAPUN ....................................................... 17

BAB II GERBANG LOGIKA DASAR ..................................................................................... 19 A.

AND Gate / Gerbang AND ................................................................................... 19

B.

OR Gate / Gerbang OR ........................................................................................ 19

C.

Analisis Timing .................................................................................................... 20

D.

Fungsi Enabel dan Disabel................................................................................... 21

BAB III. GERBANG LOGIKA INVERTING ............................................................................ 23 A.

Inverter ............................................................................................................... 23

B.

NAND Gate / Gerbang NAND .............................................................................. 23

C.

NOR Gate / Gerbang NOR ................................................................................... 24

BAB IV. ARITMATIKA BINER............................................................................................. 26 A.

Penjumlahan ....................................................................................................... 26

B.

Pengurangan ....................................................................................................... 27

C.

Perkalian ............................................................................................................. 29

D.

Pembagian .......................................................................................................... 30

E.

Opersasi Aritmatika pada bilangan heksa decimal ............................................. 34

F.

Menambah BCD .................................................................................................. 37

G.

Rangkaian penjumlahan dasar (basic adder circuit) ........................................... 39

H.

Penjumlahan 2 komplemen ................................................................................ 48

LAPORAN PRAKTIKUM .................................................................................................... 52 3

A.

TUJUAN ............................................................................................................... 52

B.

ALAT DAN BAHAN ............................................................................................... 52

C.

TEORI DASAR ....................................................................................................... 52

D.

PROSEDUR KERJA ................................................................................................ 54

E.

HASILPENGAMATAN ........................................................................................... 55

F.

PENGOLAHAN DATA ........................................................................................... 57

G.

PEMBAHASAN ..................................................................................................... 58

H.

SIMPULAN ........................................................................................................... 59

BAB V. COMPARATOR ..................................................................................................... 62 A.

PENGERTIAN COMPARATOR ............................................................................... 62

B.

DECODING ........................................................................................................... 63 1.

2 TO 4 DECODER DENGAN ENABLE INPUT...................................................... 63

2.

3-TO-8 DECODER ............................................................................................. 64

C.

ENCODING........................................................................................................... 66

D.

CODE CONVERTERS ............................................................................................. 66

E.

MULTIPLEXERS .................................................................................................... 67

F.

DEMULTIPLEXERS ................................................................................................ 68

LAPORAN PRAKTIKUM .................................................................................................... 69 A.Teori Dasar............................................................................................................... 69 B. CARA KERJA ............................................................................................................. 69 C. TABEL KEBENARAN ................................................................................................. 70 D. Bentuk masukan dan keluaran IC 74LS138............................................................. 71 BAB VI. TRANSISTOR-TRANSISTOR LOGIC (TTL) .............................................................. 89 A.

KELUARGA TTL .................................................................................................... 89

B.

Pertimbangan TTL lain ........................................................................................ 95

C.

Tenaga Disipasi.................................................................................................... 97

D.

Keluaran Kolektor Terbuka ................................................................................. 97

E.

Macam-macam IC TTL ......................................................................................... 98

TRANSISTOR MOSFET................................................................................................ 100 A.

MOSFET Depletion-mode.................................................................................. 100

B.

Pabrikasi MOSFET depletion-mode .................................................................. 101 4

C.

MOSFET Enhancement-mode ........................................................................... 102

D.

Pabrikasi MOSFET enhancement-mode ........................................................... 104

E.

Simbol transistor MOSFET ................................................................................ 105

F.

NMOS dan PMOS .............................................................................................. 105

G.

Transistor CMOS ............................................................................................... 107

H.

Sirkuit Dasar CMOS Membalik .......................................................................... 108

I.

Macam-macam IC CMOS dan Data Sheetnya ................................................... 110

LAPORAN PRAKTIKUM .................................................................................................. 116 A.

TUJUAN PERCOBAAN ........................................................................................ 116

B.

ALAT DAN BAHAN ............................................................................................. 116

C.

LANGKAH KERJA ................................................................................................ 116

D.

DATA HASIL PENGAMATAN .............................................................................. 116

E.

HASIL PERCOBAAN DAN KESIMPULAN ............................................................. 118

BAB VII. FLIP-FLOP ......................................................................................................... 136 A.

RS Flip-Flop........................................................................................................ 137

B.

D Flip-Flop ......................................................................................................... 142

C.

Rangkaian D latch.............................................................................................. 144

D.

Rangkaian D flip flop ......................................................................................... 146

E.

T Flip-Flop .......................................................................................................... 150

F.

Edge-triggered flip-flop JK ................................................................................. 153

G.

J-K Flip-Flop ....................................................................................................... 154

H.

aplikasi mikrokontroler menggunakan octal D flip flop .................................... 157


TUJUAN ............................................................................................................. 159

B.

ALAT DAN BAHAN ............................................................................................. 159

C.

TEORI DASAR ..................................................................................................... 159

D.

PROSEDUR KERJA .............................................................................................. 160

E.

HASILPENGAMATAN ......................................................................................... 161

F.

PEMBAHASAN ................................................................................................... 166

G.

KESIMPULAN ..................................................................................................... 166

H.

DAFTAR PUSTAKA.............................................................................................. 166 5

BAB VIII. PERTIMBANGAN PRAKTIS DESAIN DIGITAL.................................................... 168 A.

Flip-Flop parameter waktu................................................................................ 168

B.

Reset otomatis .................................................................................................. 174

C.

IC Schmitt Trigger .............................................................................................. 175

D.

Ukuran Resistor Pull-Up .................................................................................... 182

E.

Pertimbangan Praktis input dan output ........................................................... 183


TUJUAN PERCOBAAN ........................................................................................ 186

B.

DASAR TEORI ..................................................................................................... 186

C.

ALAT DAN BAHAN ............................................................................................. 188

D.

GAMBAR RANGKAIAN ....................................................................................... 189

E.

LANGKAH KERJA ................................................................................................ 192

F.

DATA HASIL PENGAMATAN .............................................................................. 193

G.

KESIMPULAN ..................................................................................................... 196

BAB IX. GERBANG COUNTER DAN APLIKASI ................................................................. 197 A.

Analisa Sequential Circuits ................................................................................ 197

B.

COUNTER SYNKRON & ASYNKRON ................................................................... 198

C.

Modulo Number................................................................................................ 202

D.

Self-Stopping Ripple Counter ............................................................................ 203

E.

Down Counter ................................................................................................... 203

F.

Conter Asinkron Mod-N .................................................................................... 204

G.

Seven Segment LED Display Decoders .............................................................. 205

H.

Synchronous Counters ...................................................................................... 208

I.

APLIKASI SISTEM DESAIN .................................................................................. 212


TUJUAN ............................................................................................................. 214

B.

ALAT DAN BAHAN ............................................................................................. 214

C.

TEORI DASAR ..................................................................................................... 214

D.

PROSEDUR KERJA .............................................................................................. 218

E.

DATA PENGAMATAN......................................................................................... 219

F.

PEMBAHASAN ................................................................................................... 224 6

G.

KESIMPULAN ..................................................................................................... 225

7

BAB I. ANALOG DAN DIGITAL

A. Sistem Digital dan Sistem Analog Variabel-variabel yang menandai suatu sistem analog mungkin mempunyai jumlah nilai tak terbatas. Sebagai contoh, tangan/penunjuk pada bagian depan jam analog mungkin menunjukkan waktu yang tak terbatas pada hari itu. Gambar 1 menunjukkan sebuah diagram isyarat/sinyal analog.

Gambar 1. Diagram Sinyal Analog

Variabel yang menandai sistem digital menempati jumlah tetap dari nilainilai yang terpisah.Didalam perhitungan biner, seperti yang digunakan didalam komputer, hanya dua nilai yang diijinkan.Nilai-Nilai ini adalah 0 dan 1. Komputer Dan modems kabel adalah contoh dari alat digital. Gambar 2 menunjukkan sebuah diagram sinyal digital.

Gambar 2. Diagram Signal Digital 8

B. Atematika Era Digital Ketika bekerja dalam industri komputer, penting untuk memahami istilah yang digunakan. Apakah membaca spesifikasi tentang sebuah sistem komputer, atau berbicara dengan teknisi komputer yang lain, ada kamus terminology/istilah yang lebih besar yang harus yang diketahui. Teknisi harus mengetahui istilahistilah berikut:  bit- Unit data yang paling kecil di dalam sebuah komputer. Bit dapat mengambil nilai satu atau nol. Bit adalah format biner di mana data diproses oleh komputer.  byte- Suatu satuan ukur yang digunakan untuk menguraikan ukuran suatu data file, jumlah ruang suatu disk atau media penyimpanan lainnya, atau jumlah data yang sedang dikirimkan kepada suatu jaringan. Satu byte terdiri dari delapan bit data.  nibble- Separuh byte atau empat bit.  kilobyte ( KB)- 1024, atau kira-kira 1000bytes.  kilobytes per detik ( kBps)- Sebuah pengukuran jumlah data yang ditransfer pada sebuah koneksi seperti pada sebuah koneksi jaringan. kBps adalah tingkat transfer data kira-kira 1,000 bytes per detik.  kilobit ( Kb)- 1024, atau kira-kira 1000, bit.  kilobits per detik ( kbps)- Suatu pengukuran jumlah transfer data pada sebuah koneksi seperti sebuah koneksi jaringan. kbps adalah tingkat transfer data,kira-kira 1,000 bit per detik.  megabyte ( MB)- 1,048,576 bytes, atau kira-kira 1,000,000 bytes.  megabytes per detik ( MBPS)- Suatu pengukuran umum jumlah transfer data pada sebuah koneksi seperti seperti pada sebuah koneksi jaringan. MBPS adalah tingkatan transfer data kira-kira 1,000,000 bytes atau 106 kilobytes per detik.  megabits per detik ( Mbps)- Suatu pengukuran umum jumlah transfer data pada sebuah koneksi seperti pada sebuah koneksi jaringan. Mbps adalah 9

tingkatan transfer data kira-kira 1,000,000 bit atau 106 kilobits per detik. CATATAN: Suatu kesalahan umum adalh kebingungan antara KB dengan Kb Dan MB dengan Mb. huruf beesar A dan B menandai bytes, sedangkan sebuah huruf kecil b menandai bit.dengan cara yang sama, pengali lebih besar dari satu ditulis dengan huruf besar dan pengali kurang dari satu adalah huruf kecil. Sebagai contoh, M=1,000,000 Dan m=0.001. ingat untuk melakukan kalkulasi kelayakan/kesesuaian ketika membandingkan kecepatan transmisi yang diukur KB dengan yang diukur Kb. Sebagai contoh, software modem pada umumnya menunjukkan kecepatan koneksi pada ukuran kilobits per detik, seperti 45 kbps. Bagaimanapun, browser yang canggih menampilkan kecepatan download-file pada ukuran kilobytes per detik. Oleh karena itu, kecepatan download dengan koneksi 45-kbps akan menjadi maksimum pada 5.76-kBps. Di dalam praktek nyata, kecepatan download dari sebuah koneksi dialup tidak bisa menjangkau 45 kbps karena factor lain yang mengkonsumsi/memakai luas ruang/bidang pada waktu yang sama saat download

itu. Teknisi harus

mengetahui istilah yang berikut:  hertz ( Hz)- Sebuah satuan ukur frekwensi. Itu adalah tingkat perubahan status, atau peredaran, di dalam gelombang suara, arus bolak-balik, atau bentuk lain gelombang siklis. Hertz sama artinya dengan siklus per detik, dan

digunakan untuk mengukur kecepatan suatu mikro prosesor

komputer.  megahertz ( MHZ)- Satu juta siklus/putaran per detik. Ini adalah sebuah ukuran umum kecepatan sebuah pemrosesan chip .  gigahertz ( GHZ)- Satu milyar (Am.) siklus per detik. Ini adalah sebuah ukuran umum kecepatan sebuah pemrosesan chip. C. Menerapkan Sistem Bilangan Digital 1.

Gerbang Logika Boolean Komputer dibangun/disusun dari berbagai jenis sirkuit elektronik. Sirkit ini

tergantung pada

apa

yang disebut pintu logika DAN/AND, ATAU/OR, 10

BUKAN/NOT, dan MAUPUN/NOR. Logic gates ini ditandai oleh bagaimana mereka bereaksi terhadap isyarat yang masuk.. gambar menunjukkan logic gates dengan dua masukan. " X" dan " y" yang mewakili data masukan, dan " f" mewakili keluaran/hasil. Pikirkan tentang 0 ( nol) mewakili " mati/keluar (off)" dan 1 mewakili " hidup/menyala (On)".Hanya ada tiga fungsi utama logika/logic.yaitu DAN, ATAU, dan BUKAN(And,Or,Not): •

AND

gates-

Jika

masukan

batal/mulai

(Off),

keluaran

juga

batal/mulai(Off). •

OR gates- Jika masukan On, keluaran juga On.

Gambar 3. Gerbang AND dan OR •

NOT gates- Jika masukan On, keluarannya batal/mulai/Off. Yang sebenarnya adalah kebalikannya.

•

NOR gates adalah suatu kombinasi dari OR dan NOT dan seharusnya tidak disajikan sebagai gates utama. Sebuah NOR gates bertindak jika masukan On, keluarannya Off.

Gambar 4. Gerbang NOT dan NOR •

Tabel kebenaran ditampilkan dibawah ini

dengan berbagai

kombinasi

11

Tabel 1. Tabel Kebenaran Gerbang Logika

2.

Sistim Desimal dan Sistem Angka Biner Sistim desimal, atau 10 angka dasar, adalah sistem angka yang digunakan

tiap hari untuk melakukan penghitungan matematika, seperti menghitung perubahan, mengukur, menyatakan waktu, dan seterusnya.Sistim angka desimal menggunakan sepuluh digit yang mencakup 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, dan 9.Binary , atau berdasar 2/basis 2, sistem angka yang menggunakan dua digit/angka untuk menyatakan semua jumlah kwantitatip. Digit yang digunakan dalam sistem binari adalah

0

dan

1.

contoh

sebuah

angka

biner

adalah

1001110101000110100101.Sistem Desimal dan sistem angka Biner dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Sistem Desimal dan Sistem Angka Biner

Binary, atau berdasar 2/basis 2, sistem angka yang menggunakan dua digit/angka untuk menyatakan semua jumlah kwantitatip.Digit yang digunakan 12

dalam sistem binari adalah 0 dan 1. contoh

sebuah angka biner adalah

1001110101000110100101. Konsep penting yang lain saat bekerja dengan bilangan biner/binari adalah kedudukan angka-angka itu. Angka 20 dan 23 adalah contoh angka-angka yang ditulis berdasarkan kedudukannya. Contoh ini diucapkan " dua ke nol" dan " dua ke tiga". kedudukan adalah jumlah suatu angka jika harus dikalikan dengan dirinya sendiri. Sebagai contoh, 20= 1, 21= 2, 22= 2 x 2= 4, 23= 2 x 2 x 2= 8. Pengambilan kedudukan biasanya dikacaukan dengan perkalian sederhana Sebagai contoh, 24 tidaklah sepadan dengan 2 x 4= 8. Bagaimanapun, 24 adalah sama dengan 2 x 2 x 2 x 2= 16. Penting

untuk mengingat peran angka 0. Tiap-tiap sistem angka

menggunakan angka 0. Bagaimanapun, perhatikan bahwa kapan saja muncul angka 0 pada sisi kirisebuah deretan angka, 0 dapat dihilangkan tanpa mengubah nilai/jumlah deretan itu. Sebagai contoh, pada angka 10, 02947 adalah sama dengan 2947. pada angka 2, 0001001101 sama dengan 1001101. Kadang-Kadang orang-orang memasukkan 0 pada sisi kiri sisi suatu nomor/jumlah untuk menekankan " tempat"

yang tidak diwakili/diisi.Pada dasar 10(puluhan),

kedudukan sepuluh digunakan.Sebagai contoh, 23605 berarti 2 x 10,000+ 3 x 1000+ 6 x 100+ 0 x 10+ 5 x 1.Catat bahwa 100= 1, 101= 10, 102= 100, 103= 1000, dan 104= 10,000.

PERHATIAN: Walaupun 0 x 10= 0, jangan meniggalkannya di luar persamaan itu. Jika itu dihilangkan, dasar tempat

10(puluhan) akan bergeser ke sebelah kanan dan

menghasilkan jumlah 2,365= 2 x 1,000+ 3 x 100+ 6 x 10+ 5 x 1 sebagai ganti 23,605. Sebuah 0 di dalam sebuah nomor/jumlah seharusnya tidak pernah diabaikan. Bagaimanapun, nilai sebuah jumlah tidaklah dipengaruhi dengan menambahkan nol ke permulaan, atau dengan pengabaian nol yang adalah pada permulaan jumlah itu. Sebagai contoh, 23,605 dapat juga ditulis 0023605. D. Merubah Desimal Ke Biner 13

Lebih dari satu metode untuk mengkonversi bilangan biner.Satu metoda diungkapkan di sini. Bagaimanapun, siswa bebas untuk menggunakan metoda lain jika itu lebih mudah. Untuk mengkonversi sebuah jumlah desimal ke biner, pertama temukan kedudukan yang paling besar dari 2 yang akan "cocok" ke dalam jumlah desimal.Gunakan tabel 3 seperti pada Gambar untuk mengkonversi jumlah desimal 35 itu ke dalam biner: Tabel 3. Sistem Desimal dan Sistem Angka Biner

26, atau 64, adalah lebih besar dari 35.tempatkan angka 0 pada kolom.25, atau 32, lebih kecil dibanding 35.tempatkan angka 1 pada kolom. Kalkulasi berapa banyak angka yang tersisa dengan pengurangan 32 dari 35.Hasil adalah 3.24, atau 16, adalah lebih besar dari 3.tempatkan angka 0 pada kolom.23, atau 8, adalah lebih besar dari 3.tempatkan angka 0 pada kolom.22, atau 4, adalah lebih besar dari 3.tempatkan angka 0 pada kolom.21, atau 2, lebih kecil dibanding 3.tempatkan angka 1 pada kolom. Kurangi 2 dari 3.Hasil adalah 1.20, atau 1, ;sama dengan 1. Nempatkan angka 1 pada kolom.Persamaan biner dari jumlah desimal 35 adalah 0100011. Dengan mengabaikan 0 yang pertama, angka biner dapat ditulis 100011. basis 16, atau hexadecimal, adalah sistem angka yang sering digunakan

ketika bekerja dengan komputer karena dapat digunakan untuk

menghadirkan jumlah dalam format yang lebih menarik. Komputer melakukan perhitungan biner. Bagaimanapun, ada beberapa hal ketika sebuah keluaran biner komputer dinyatakan dalam hexadecimal, untuk membuat lebih mudah dibaca. satu cara agar komputer dan software menyatakan keluaran hexadecimal adalah dengan menggunakan "0x" di depan jumlah hexadecimal. Kapan saja " 0x" digunakan, ;jumlah yang dikeluarkan adalah suatu jumlah hexadecimal. Sebagai contoh, 0x1234 berarti 1234 pada basis 16. Ini akan secara khusus ditemukan dalam bentuk sebuah daftar konfigurasi. 14

Basis 16 menggunakan 16 angka untuk menyatakan jumlah kwantitatip. Karakter ini adalah 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, dan F. " A" menghadirkan jumlah sistim desimal itu 10, " B" mewakili 11, " C" mewakili 12, " D" mewakili 13, " E" mewakili 14, dan " F" mewakili 15. Contoh angka-angka hexadecimal adalah 2A5F, 99901, FFFFFFFF, dan EBACD3. Jumlah Hexidecimal B23Cf;sama dengan 730,063 dalam format sistim desimal seperti ditunjukkan Tabel 4. Tabel 4. Sistem Desimal dan Sistem Angka Biner

E. Mengkonversi Biner Ke Hexa Decimal Konversi biner ke hexadecimal sebagian besar adalah tidak rumit. pertama Amati bahwa 1111 yang biner adalah F di dalam hexadecimal seperti ditunjukkan Gambar. Juga, 11111111 yang biner adalah FF di dalam hexadecimal. Satu fakta bermanfaat ketika bekerja dengan dua sistem angka ini adalah karena satu karakter hexadecimal memerlukan 4 bit, atau 4 digit biner, untuk diwakili oleh biner. Untuk mengkonversi sebuah biner ke hexadecimal, pertama bagi angka itu ke dalam empat kelompok

bit pada waktu yang sama, mulai dari kanan.

Kemudian mengkonversi masing-masing kelompok ke dalam hexadecimal. Metoda ini akan menghasilkan sebuah jumlah hexadecimal yang sama dengan biner,

15

Sebagai contoh, lihatlah jumlah biner ini 11110111001100010000. pecahlah ke dalam empat kelompok empat bit untuk menghasilkan 1111 0111 0011 0001 0000. jumlah biner ini setara dengan F7310 didalam hexadecimal, yang mana lebih mudah untuk dibaca. Sebagai contoh lain, jumlah biner 111101 dikelompokkan menjadi 11 1101. Karena kelompok yang pertama tidak berisi 4 bit, itu harus " diisi/ditutupi" dengan 0 untuk menghasilkan 0011 1101. Oleh karena itu, persamaan hexadecimal adalah 3D. F. KONVERSI HEXADECIMAL KE BINER Gunakan metoda seperti pada bagian sebelumnya untuk mengkonversi angka-angka dari hexadecimal ke biner.Konversi masing-masing hexadecimal digit/angka individu ke biner, dan kemudian deretkan menjadi datu hasilhasilnya.].Bagaimanapun, berhati-hatilah untuk mengisi masing-masing tempat biner

dengan

hexadecimal

angka

hexadecimal.Sebagai

contoh,

menghitung

jumlah

FE27. F 1111, E adalah 1110, 2 adalah 10 atau 0010, dan 7

0111.Oleh karena itu, jawaban di dalam biner adalah 1111 1110 0010 0111, atau 1111111000100111.

16

G. MENGKONVERSI KE DASAR/BASIS APAPUN Kebanyakan orang-orang sudah tahu bagaimana cara lakukan konversi angka/jumlah. Sebagai contoh, mengkonversi inci ke yard.pertama Bagi banyaknya inci dengan 12 untuk menentukan banyaknya kaki. Sisa adalah banyaknya inci yang tersisa.berikutnya Bagi banyaknya kaki dengan 3 untuk menentukan banyaknya yard. Sisanya adalah banyaknya kaki. Teknik yang sama ini digunakan untuk mengubah angka-angka ke lain basis. Pertimbangkan sistim desimal itu adalah dasar/basis normal dan octal, Basis 8, adalah basis yang asing. Untuk mengkonversi dari sistim desimal ke octal, bagi dengan 8 berturut-turut dan catat sisa itu mulai dari awal sampai paling belakang

17

Contoh: •

Konversikan jumlah desimal 1234 ke octal. 1234 / 8= 154 R 2 154 / 8= 19 R 2 19 / 8= 2 R 3 2 / 8= 0 R 2

•

Sisa didalam order/ pekerjaan dari paling sedikit ke yang paling penting/besar memberikan hasil oktal 2322l.

•

Untuk mengkonversi balik lagi, kalikan total dengan 8 dan menambahkan masing-masing digit berturut-turut mulai dari nomor/jumlah yang yang paling penting. 2 x 8= 16 16+ 3= 19 19 x 8= 152 152+ 2= 154 154 x 8= 1232 1232+ 2= 1234

•

Hasil yang sama didalam konversi kebalikan dapat dicapai dengan penggunaan kedudukan kwantitatip. 2 x 83+ 3 x 82+ 2 x 81+ 2 x 80= 1024+ 192+ 16+ 2= 1234.

18

BAB II GERBANG LOGIKA DASAR

A. AND Gate / Gerbang AND Operasi gerbang AND merupakan gerbang yang sangat sederhana dan mudah untuk diikuti. Keluaran X akan HIGH jika masukan A DAN masukan B keduanya bernilai HIGH. Dengan kata lain, jika A=1 AND B=1, maka X=1 dan sebaliknya jika A atau B keduanya bernilai LOW, maka keluaran akan menjadi LOW. Untuk membuktikannya kita bisa menggunakan Tabel 1 kebenaran di bawah ini: Tabel 5. Tabel kebenaran gerbang AND Input A

Output X

B

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

Dari tabel dapat kita lihat, output X akan bernilai HIGH hanya ketika kedua input A dan B HIGH. Jika gerbang AND merupakan sebuah sirkuit terintegrasi TTL, HIGH diartikan sebagai +5 V dan LOW diartikan sebagai 0 V (itu artinya 1 dengan defenisi +5 V dan 0 dengan defenisi 0 V). Adapun simbol gerbang AND adalah sebagai berikut:

Gambar 5. Simbol gerbang AND

B.

OR Gate / Gerbang OR

19

Gerbang OR memiliki dua atau lebih input dan satu keluaran. Operasi dua input gerbang logika OR ini didefenisikan sebagai berikut: Output X akan bernilai HIGH kapanpun input A ATAU input B bernilai HIGH atau dengan kata lain keduanya bernilai HIGH. Jadi, output X akan bernilai HIGH jika ada salah satu saja dari input bernilai HIGH, atau kedua input bernilai HIGH. Untuk lebih jelasnya, perhatikan tabel kebenaran di bawah ini: Tabel 6. Tabel kebenaran gerbang OR Input A

Output X

B

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

Dari tabel dapat kita lihat, output X akan bernilai 1 jika A ATAU B bernilai 1 atau kedua A dan B bernilai 1. Sedangkan simbol gerbang OR adalah sebagai berikut:

Gambar 6. Simbol Gerbang OR C. Analisis Timing Untuk melihat ilustrasi grafik bagaimana perubahan respon level keluaran menjadi level masukan digunakan timing diagram. Gambar timing diagram di bawah memperlihatkan dua buah gelombang input (A dan B) yang diaplikasikan pada dua input gerbang AND output X yang dihasilkan dari operasi AND. Dapat kita lihat, analisis timing sangat membantu untuk melihat ilustrasi visual perubahan level pada keluaran menjadi level masukan.

20

Gambar 7. Timing Analisis pada Gerbang AND

D. Fungsi Enabel dan Disabel Fungsi Enabel dan Disabel menggunakan gerbang AND dan OR. 

AND gate

Gambar 8. Fungsi Enabel dan Disabel pada Gerbang AND

21



OR

Gambar 9. Fungsi Enabel dan Disabel pada Gerbang OR Kesimpulan: 

AND gate Output enable  enable sinyalnya HIGH, selebihnya disable



OR gate Output enable  enable sinyalnya LOW, selebihnya disable

22

BAB III. GERBANG LOGIKA INVERTING

A. Inverter Inverter digunakan untuk complement, atau invert, sebuah sinyal digital. Inverter memiliki satu input dan satu output. Jika sebuah level HIGH (1) dimasukkan dalam sebuah inverter, maka akan dihasilkan sebuah level keluaran LOW (0) dan begitu sebaliknya. Operasi pada inverter sangat sederhana dan dapat diilustrasikan dengan mempelajari timing diagram. Timing diagram merupakan grafik yang dapat memperlihatkan kepada kita operasi dari sebuah inverter. Jika input HIGH, maka output akan LOW, dan jika input LOW maka akan dihasilkan output HIGH. Di bawah ini dapat kita lihat simbol dan tabel kebenaran dari sebuah inverter:

Gambar 10. Simbol Inverter Tabel 7. Tabel kebenaran Inverter Input A

Output X

0

1

1

0

B. NAND Gate / Gerbang NAND Operasi gerbang NAND adalah sama dengan gerbang AND kecuali outputnya di invert. Kita bisa berfikir sebuah gerbang NAND sebagai sebuah gerbang AND dengan sebuah inverter pada keluarannya. Simbol sebuah gerbang NAND terbuat dari sebuah gerbang AND dengan sebuah bulatan kecil pada outputnya. 23

Gambar 11. Simbol gerbang NAND Perhitungan Boolean untuk sebuah gerbang NAND ditulis X=AB. Garis inversi di atas A dan B mengartikan keluaran dari NAND adalah complement dari A dan B. Oleh karena kita menginverting keluaran, maka keluaran tabel kebenaran gerbang NAND akan menjadi complement dari keluaran

tabel

kebenaran dari gerbang AND. Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel kebenaran di bawah: Tabel 8. Tabel Kebenaran gerbang NAND A

B

X

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

Dari tabel dapat kita lihat keluaran akan LOW jika kedua input A dan B bernilai HIGH Dengan demikian, keluaran akan bernilai HIGH jika ada salah satu input yang bernilai LOW. C. NOR Gate / Gerbang NOR Operasi gerbang NOR sama dengan gerbang OR kecuali keluarannya di invert. Kita bisa berfikir bahwa sebuh gerbang NOR merupakan sebuah gerbang OR dengan sebuah inverter pada keluarannya. Simbol gerbang NOR dapat dilihat pada gambar di bawah:

Gambar 12. Simbol Gerbang NOR Perhitungan Boolean untuk fungsi NORadalah X = A + B. funsi ini dibaca “X lsama dengan not (A atau B)”. Dengan kata lain, X akan bernilai LOW jika A atau B bernilai HIGH. Tabel kebenarannya dapat dilihat pada tabel berikut: 24

Tabel 9. Tabel Kebenaran Gerbang NOR A

B

X=A+B

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

Dari tabel kebenaran di atas, dapat kita lihat bahwa kolom keluaran tabel kebenaran gerbang NOR merupakan complement

dari kolom keluaran tabel

kebenaran gerbang OR.

25

BAB IV. ARITMATIKA BINER Operasi aritmatika untuk bilangan biner dilakukan dengan cara hampir sama dengan oparasi aritmatika untuk bilangan desimal. Penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian dilakukan digit per digit. Kelebihan nilai suatu digit pada proses penjumlahan dan perkalian akan menjadi bawaan (carry) yang nantinya ditambahkan pada digit di sebelah kirinya. Demikian pula sebaliknya kurangnya nilai suatu digit pada proses pengurangan akan „dipinjami‟ oleh digit di sebelah kirinya. A. Penjumlahan Penjumlahan pada sistem bilangan biner dilakukan dengan cara hampir sama dengan penjumlahan pada sistem bilangan desimal. Bilangan dijumlahkan per bit dari paling kanan hingga paling kiri. Hal ini berlaku untuk penjumlahan bilangan biner bulat maupun pecahan. Pada operasi penjumlahan, hasil penjumlahan akan mempunyai panjang bit minimal sama dengan bilangan yang dijumlahkan. Tabel 1. Tabel kebenaran untuk penjumlahan dua angka: A0

B0

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

0

1

0

Cout

26

Contoh: Desimal

Biner

31

0001 1111

7+

0000 0111+

38

0010 0110 = 3810 1+1=0, carry(bawaan 1)

untuk tambahan pada penjumlahan disebelah kirinya. 1+1+1(carry)=1 yang kemudian memiliki carry 1, sebagai tambahan pada penjumlahan disebelah kirinya begitu juga seterusnya. Tabel 2. Tabel kebenaran untuk penjumlahan tiga angka: A1

B1

Cin

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

1

Cout

Cara penjumlahan menggunakan tiga bilangan ini adalah dijumlahkan terlebih dahulu A1 dengan B1 kemudian hasilnya dijumlahkan dengan Cin B. Pengurangan Pengurangan pada sistem bilangan biner dilakukan dengan cara hampir sama dengan pengurangan pada sistem bilangan desimal. Bilangan dikurangkan per bit dari paling kanan hingga paling kiri. Hal ini berlaku untuk pengurangan 27

bilangan biner bulat maupun pecahan. Pada operasi pengurangan, hasil pengurangan akan mempunyai panjang bit minimal sama dengan bilangan yang dikurangkan.

Tabel 3. Tabel kebenaran untuk pengurangan dua angka: A0

B0

Cout

0

0

0

0

0

1

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

0

Cara melakukan operasi pengurangan bilangan biner: 0

2

0

A1

A0

1

B1

B0 -

1 dari A1

R1

R0

0

1

0

1

meminjam

-

Contoh: Desimal

Biner 192

3 -

1100 0000 0000 0011 -

189

1011 1101

0-1 2-1=1 angka nol meminjam 2 dari angka disebelah

kirinya, begitupun

sebaliknya.

Tabel 4. Tabel kebenaran untuk pengurangan tiga angka: A1

B1

Bin

R1

Bout

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

0

1

0

1

1

0

1

1

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0 28

1

1

0

0

0

1

1

1

1

1

Cara pengurangan menggunakan tiga bilangan ini adalah dikurangkan terlebih dahulu A1 dengan B1 kemudian hasilnya dikurangkan dengan Bin C. Perkalian Perkalian pada sistem bilangan biner dilakukan dengan cara hampir sama dengan perkalian pada sistem bilangan desimal. Perbedaan hanya terdapat pada bilangan yang dioperasikan. Perkalian Bilangan biner: 1x1=1 1x0=0 0x1=0 0x0=0 Setelah operasi perkalian biner mengikuti aturan perkalian bilangan decimal biasa, selanjutnya dilakukan penjumlahan mengikuti aturan penjumlahan bilangan biner. Contoh: Desimal

Biner

13

0000 1101

11

x

13 13

0000 1011 x 0000 1101

+

143

00001 101 000000 00 0000110 1

+

0001000 1111 (hasil)

Hasilnya adalah 0001000 1111, memiliki 11 bit. Untuk mendapatkan jawaban 8 bit, maka 3 bilangan biner yang paling depan dihilangkan sehingga jawaban menjadi 1000 1111. 29

D. Pembagian Pembagian pada sistem bilangan biner dilakukan dengan cara hampir sama dengan pembagian pada sistem bilangan desimal. Perbedaan hanya terdapat pada bilangan yang dioperasikan. Cari beberapa angka paling depan bilangan biner yang dapat dibagi dengan bilangan biner pembagi. Angka paling depan bilangan biner tersebut tidak termasuk beberapa angka nol paling depan. Untuk memahaminya, sebaiknya kita lihat contoh berikut: Contoh: Desimal

Biner 3

3

9

11 = 310 0000 0011

0000 1001

9 -

11 -

0

11 11 – 0

Penjabaran: Angka pembagi pertama adalah 100. 100 dibagi 11 hailnya 1. 1 dikali 11 adalah 11. 100 di kurangi 11 (mengikuti aturan pengurangan bilangan biner) hasilnya 11. 11 dibagi 11 hasilnya 1. 1 yang kemudian dikali 11 hasilnya 11. 11 dikurangi 11 hasilnya 0. 1.

Representasi Dua Komplemen Interval bilangan positif 8-bit adalah dari 0000 0000 sampai 0111 1111 atau dari 1 sampai 127. Interval bilangan negative 8-bit adalah dari 1111 1111 ke 1000 0000 atau dari -1 sampai -128. Rumus: Maksimum bilangan positif: 2(N-1) – 1

 2(8-1) – 1 = 128 – 1 = 127

Maksimum bilangan negatif: -(2(N-1))

 -(2(8-1)) = -128

Tabel berikut menggambarkan dua komplemen dari +7 hingga -8 30

Tabel 5. Tabel dua komplemen +7 hingga -8

Desimal

Bilangan Dua Komplemen

+7

0000 0111

+6

0000 0110

+5

0000 0101

+4

0000 0100

+3

0000 0011

+2

0000 0010

+1

0000 0001

0

0000 0000

-1

1111 1111

-2

1111 1110

-3

1111 1101

-4

1111 1100

-5

1111 1011

-6

1111 1010

-7

1111 1001

-8

1111 1000

Contoh untuk merubah Bilangan decimal menjadi bilangan dua komplemen +3510 diubah menjadi bilangan dua komplemen Solusi: Bilangan biner Bilangan dua komplemen

= 0010 0011 = 0010 0011 (jawaban)

Contoh untuk merubah Bilangan dua komplemen menjadi bilangan desimal 1101 1101 diubah menjadi bilangan decimal Solusi: 31

Bilangan dua komplemen

= 0010 0011

Bilangan komplemen Tambah 1 Bilangan biner Bilangan decimal

= 0010 0010 =

+1 = 0010 0011

= -35 (jawaban)

Aritmatika Komplemen-2 Metode komplemen-2 merupakan metode yang paling banyak digunakan untuk operasi aritmetika bilangan biner dalam sistem komputer. Sistem komputer ada yang menggunakan sistem bilangan 8-bit, yang berarti ada 28 = 256 bilangan , dan 16-bit, yang berarti ada 216 = 65536 bilangan. Untuk melambangkan bilangan positif dan negatif, metode komplemen-2 menggunakan MSB sebagai bit tanda (sign bit). • MSB 0 dinyatakan sebagai bilangan positif • MSB 1 dinyatakan sebagai bilangan negatif. Sehingga dalam sistem bilangan 8-bit, • bilangan positif dimulai dari 0000 0000 – 0111 1111 = 0 – 127 • bilangan negatif dimulai dari 1111 1111 - 1000 0000 = -1 – (-128). Bilangan biner komplemen 2 dapat diperoleh dengan cara menambah 1 pada bilangan biner komplemen 1. Contoh : Berapakah bilangan komplemen 2 dari bilangan biner 10101 Penyelesaian : Bilangan biner : 10101 Bilangan Biner komplemen 1 : 01010 + 1 Bilangan biner komplemen 2 : 01011 Bilangan biner komplemen 2 dapat digunakan sebagai pengurang bilangan biner. Aritmatika Heksa Desimal Heksadesimal atau sistem bilangan basis 16 adalah sebuah sistem bilangan yang menggunakan 16 simbol. Berbeda dengan sistem bilangan desimal,

32

simbol yang digunakan dari sistem ini adalah angka 0 sampai 9, ditambah dengan 6 simbol lainnya dengan menggunakan huruf A hingga F. Bilangan biner dapat diubah menjadi hexadecimal begitupun sebaliknya. Cara mengkonversinya adalah sebagai berikut: 

Mengubah bilangan heks 5D9316 menjadi bilangan biner heks 5

0101

D

1101

9

1001

3

0011

biner

Note: ·

Jadi bilangan biner untuk heks 5D9316 adalah

0101110110010011 

Mengubah bilangan biner 101101011011001011 menjadi bilangan heks

Biner

Heks

0010

2

1101

D

0110

6

1100

C

1011

B

Jadi bilangan heks untuk biner 101101011011001011 adalah 2D6CB

Tabel 10. Tabel Digit Hexadesimal

33

E. Opersasi Aritmatika pada bilangan heksa decimal a.

Penjumlahan

Penjumlahan bilangan hexadesimal dapat dilakukan secara sama dengan penjumlahan bilangan octal, dengan langkah-langkah sebagai berikut : Langkah-langkah penjumlahan hexadesimal : -

tambahkan masing-masing kolom secara desimal

-

rubah dari hasil desimal ke hexadesimal

-

tuliskan hasil dari digit paling kanan dari hasil hexadesimal

-

kalau hasil penjumlahan tiap-tiap kolom terdiri dari dua digit, maka

digit paling kiri merupakan carry of untuk penjumlahan kolom selanjutnya.

34

b.

Pengurangan

Pengurangan bilangan hexadesimal dapat dilakukan secara sama dengan pengurangan bilangan desimal.

c.

Perkalian

Langkah – langkah : -

kalikan masing-masing kolom secara desimal

-

rubah dari hasil desimal ke octal

-

tuliskan hasil dari digit paling kanan dari hasil octal

-

kalau hasil perkalian tiap kolol terdiri dari 2 digit, maka digit paling kiri merupakan carry of untuk ditambahkan pada hasil perkalian kolom selanjutnya.

35

d.

2.

Pembagian

Aritmatika BCD Elektronika digital secara alamiah bekerja pada bilangan biner, dan kita mempunyai empat kelompok digit biner bersama untuk mendapatkan kombinasi yang cukup untuk menampilkan 10 digit desimal yang berbeda. Kekempat kode ini disebut kode desimal binary (BCD). Jadi kita memiliki 4- bit kode yang bisa digunakan untuk menampilkan digit desimal yang kita butuhkan ketika membaca sebuah tampilan pada 36

kalkulator atau komputer. Masalah yang muncul ketika kita mencoba untuk menambah atau mengurangi nomor BCD. F. Menambah BCD Penambahan adalah operasi yang sangat penting karena pengurangan, perkalian, pembagian dapat diselesaikan dengan penambahan atau pemanbahan dua komplement Langkah untuk penambahan BCD adalah sebagai berikut: 1.

Masukan nomor BCD seperti bilangan biner biasa

2.

Jika bilangan adalah 9(1001) atau leibh , maka jawabannya tepat

3.

Jika bilangan lebih 9 atau jika ada yang keluar dari MSB bearti tidak berlaku nomor BCD, lanjut ke langkah 4

4.

Jika dia tidak valid. Semua yang keluar dari MSB adalah berlaku untuk makna lebih lanjutan nomor BCD

5.

Ulangi langkah 1 sampai 4 untuk masing-masing kelompok pada bit BCD

Contoh Konfersikan bilangan desimal dibawah ini menjadi BCD. Konfersikan kembali hasil yang anda dapatkan untuk mengoreksi jawabanmu. (a)

8+7

(b)

9+9

(c)

52 + 63

(d)

78 + 69

Penyelesaian (a) 8

=

1000

+7

=

0111

Sum

=

1111

Add 6

=

0110

1

0101

=

=

37

(b) 9

=

1001

+9

=

1001

Sum

=

0010

(invalid because of carry)

1 cy Add 6

0110 1

1000

=

0101 0010

+63

=

0110 0011

Sum

=

1011 0101

Add 6

=

0110

1

0001 0101 = 0001 0001 0101 =

=

0111 1000

+69

=

0110 1001

Sum

=

1110 0001 (dua kelompok dari 4 BCD yang tidak

(c) 52

(d) 78

=

=

invalid

valid) Cy Add 6

=

0110 1110 0111

Add 6

=

0110

1

0100 0111 = 0001 0100 0111 =

Jika satu dari nomor yang dimasukkan adalah negatif. Langkah ini sulit tapi pada dasarnya mengikuti complement-then-add- prosedur.

3.

Arithmetic Circuit Semua operasi penjumlahan dan procedure mencakup pada seksi sebelumnya bisa di digunakan bentuk penjumlahan dari gerbang logika 38

dasar. Dari digit bilangan yang kecil kta bisa menggunakan penyatuan rangkaian angka sedang (MSI), sebenarnya ada beberapa penjumlahan dalam paket penyaruan tunggal. G. Rangkaian penjumlahan dasar (basic adder circuit) Dengan melihat tabel kebenaran pada gambar 7-5, kita bisa menentukan kondisi masukan yang menghasilkan masing-masing kombinasi dari bit penjumlahan dan keluaran carry . gambar 7-5 menampilkan penjumlahan dari 2 bit angka. Ini bisa dengan mudah di kembangkan untuk cakupan 4-, 8-,atao 16- bit penjumlahan Diberitahukan bahwa penjumlahan di bobot yang paling kecil – kolom bit hanya bisa menganalisa dua masukan (A0 ditambah B0) untuk menentukan keluaran penjumlahan (∑0) dan carry (C out). tetapi setiap kolom lebih signifikan (21 kolom dan up) memerlukan dimasukkannya input ketiga, yang merupakan carry (C in) dari kolom di sebelah kanannya. Misalnya, carry-out (Cout) dari kolom 20 menjadi carry-in (C in) ke 21column. Gambar 7-5 (c) menunjukkan dimasukkannya masukan ketiga untuk tabel kebenaran dari penambahan kolom lebih signifikan.

Cin

+

Cin A1

A0

Ao

Bo

∑0

Cout

B1

B0

0

0

0

0

∑1

∑0

0

1

1

0

+

+

1

0

1

0

Cout

Cout

1

1

0

1

(a)

(b) 39

3 input A1

B1

Cin

∑1

Cout

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

(C) Gambar 1. (a) penjumlahan dua bit asignifikanngka biner. (b) tabel kebenaran dari penjumlahan LSB. (c) tabel kebenaran untuk kolom yang lebih Half adder Merancang rangkaian logika yang dengan otomatis menganalisa keluaran yang diinginkan untuk tabel kebenaran yang ini cukup sederhana. Perhatikan tabel kebenaran LSB; apa kondisi keluarannya dari ∑0 bit HIGH. Jawabannya adalah A atau B HIGH tapi tidak keduanya (fungsi OR khusus). Apa kondisi masukan pada Cout bit HIGH. Jawabannya adalah A dan B HIGH (fungsi AND). Oleh karena itu, rancangan rangkaian untuk menjalankan penjumlahan pada kolom LSB bisa menggunakan X-OR dan gerbang AND.

Cout = Tabel 11. half adder untuk kondisi kolom LSB 40

Tabel 7. Tabel kebenaran

Penambahan biner dari dua 2-bit angka. kolom Dari tabel kebenaran

Mekanisasi dari persamaan kedua ditunjukkan pada Gambar 3.

Tabel 12. Sebuah mekanisasi penambah setengah menggunakan EOR dan sebuah gerbang AND. Sirkuit ini dikenal sebagai penambah setengah. Hal ini tidak bisa menangani penambahan setiap dua nomor sewenang-wenang karena tidak memungkinkan masukan dari sedikit carry dari penambahan dua angka sebelumnya. Sebuah sirkuit yang dapat menangani tiga input dapat melakukan penambahan setiap dua bilangan biner. Tabel kebenaran untuk tiga variabel masukan ditunjukkan pada Gambar 7.8.

41

Gambar 13. Penambahan biner dari dua 2-bit nomor. Kolom. Dari tabel kebenaran

Hal ini dikenal sebagai logika mayoritas. Dan detektor mayoritas ditunjukkan pada gambar 7,9

Gambar 14. Sebuah mekanisasi detector

Full adder Perangkat berikut (gambar 7.10) dikenal sebagai penambah penuh dan mampu menambah tiga bit tunggal informasi dan mengembalikan sedikit jumlah dan

42

sedikit membawa-out.

Gambar 15. The mekanisasi adder penuh

Rangkaian yang diperlihatkan pada gambar 7.11 mampu menambahkan dua angka dari berbagai ukuran. Para input dan, dan output.

Contoh: Jika input ke sirkuit pada gambar 7.12 ditulis sebagai ABCD nomor, menulis sembilan nomor yang akan menghasilkan Q. Benar

Gambar 16. Sebuah fungsi logika yang khas.

43

Tabel 8. Tabel kebenaran untuk contoh fungsi logika yang khas.

ABCD = (2,3,6,7,11,12,13,14,15) memberikan Q benar. Contoh: Menggunakan konvensi komplemen 2, jumlah 3-bit ABC dapat mewakili angka dari -3 ke 3 seperti yang ditunjukkan dalam tabel 7.7 (mengabaikan -4). Dengan asumsi bahwa A, B, C dan tersedia sebagai masukan, tujuannya adalah untuk merancang sebuah sirkuit yang akan menghasilkan 2-bit output EF yang merupakan nilai absolut dari nomor ABC. Anda memiliki hanya tersedia dua dan tiga-masukan gerbang AND dan OR. 1.

Isi

tabel

kebenaran

dengan

bit

ABC

dan

EF.

Tabel kebenaran ditunjukkan dalam tabel 7.7.

Tabel 9. Kebenaran meja dengan bit untuk ABC dan EF. 2.

Menulis sebuah ekspresi aljabar Boolean untuk E dan F. untuk

44

3.

Mekanisasi tersebut ekspresi. Ekspresi mekanik ditunjukkan pada gambar 7.13.

Gambar 17. Mekanisasi untuk bit ABC dan EF.

Contoh: Misalkan bahwa 2-bit biner AB nomor harus ditransmisikan antara perangkat di lingkungan yang bising. Untuk mengurangi kesalahan terdeteksi diperkenalkan oleh transmisi, sebuah P sedikit tambahan sering dimasukkan untuk menambah redundansi informasi. Asumsikan bahwa P diatur benar atau salah yang diperlukan untuk membuat ganjil bit yang benar dalam ABP 3-bit nomor yang dihasilkan. Ketika nomor tersebut diterima, sirkuit logika yang dibutuhkan untuk menghasilkan sebuah E sinyal kesalahan setiap kali ganjil kondisi bit tidak terpenuhi.

45

1.

Mengembangkan tabel kebenaran E dalam hal A, B dan P.

Tabel kebenaran ditunjukkan dalam tabel 10.

Tabel 10. Kebenaran meja untuk E dalam hal A, B dan P.

2. Menulis sebuah ekspresi Boolean untuk E yang ditentukan langsung dari

3.

tabel

kebenaran.

Menggunakan teorema De Morgan dua kali, mengurangi ekspresi ini untuk satu EOR dan satu operasi NEOR. (Ini sangat mirip dengan masalah setengah-penambah.)

Gambar 18 Mekanisasi untuk E. Blok diagram 46

Sekarang kita tau bahwa pembangun rangkaian half adder dan full adder, kita tau tampilan sederhana gambar box dengan garis input dan output.seperti pada gambar 7-12. Ketika menggambar multibit adder, sebuah blok yang digunakan sebagai tampilan penambahan masingmasing kolom. Misalnya, kota di 4 bit adder, kolom 20 hanya dibutuhkan half adder, karena disana akan ada carry-in. Masing-masng dari kolom yang signifikan mengharuskan sebuah full adder. Seperti yang ditampilkan pada gambar 7-13.

Gambar 19. Blok diagram dari (a) half-adder,(b)full adder.

Gambar 11. Blok diagram untuk 4 bit penjumlahan biner 47

Dari gambar 7-13 bahwa LSB half adder tidak memiliki carry-in. Carry-out (C out) pada LSB menjadi carry-in untuk untuk full adder selanjutnya.carry-out pada MSB full-adder sangat tinggi penjumlahan outputnya (∑4) IC 4 bit full adder MSI (Medium Scale Integration) adalah persediaan dengan 4 full adder paket yang sederhana. Pada tabel 7-5 adalah IC yang populer. Masingmasing adder pada tabel berisikan 4 full adder, dan semuanya berfungsi equivalen. Bagaimanapun, tata letaknya berbeda. Masing-masingnya akan menambah 4 bit kata biner ditambah satu carry yang datang. Penjulahan binary ini akan menhasilkan keluran penjumlahan total. (∑1 to ∑4 )dan carry out. Tabel 11. Penjelasan mengenai IC

4.

device

Family

description

7483

TTL

4-bit binary full- adder, fast carry

74HC283

CMOS

4-bit binary full adder, fast carry

4008

CMOS

4-bit binary full adder, fast carry

Aplikasi Desain Sistem Masing-masing operasi penjumlahan yang didiskusikan ada bagian 7-1 sampai 7-5 bisa ditunjukkan dengan menggunakan rangkaian bangunan dari rangkaian integrasi penjumlahan dan gerbang logika. Pertama, kita akan merancang rangkaian untuk menampilkan enjumlahan 2 komplemen, dan selanjutnya kita akan merancang sebuah penjumlahan BCD. H. Penjumlahan 2 komplemen Pada bagian 7-3 mengingatkan kita pada angka 2 komplemen tepat sama seperti bilangan biner biasa dan bisa ditambahkan menggunakan 48

penambahan biner biasa. Juga, pengurangan pada 2 komplement penjumlahan adalah menampilkan dengan mengkonversikan bilangan menjadi pengurangan berbentuk bilangan negatif pada tampilan 2 komplement dan dengan menggunakan penjulahan bilangan biner biasa.sehingga, bilangan penuh adalah tampilan bilangan 2 komplemen, kita bisa menggunakan penjumlahan biner untuk memperoleh jawaban kita menambahkan atau mengurangkan. Misalnya, pengurangan 18 dengan -9, kita pertama kali akan mengkonversikan 9 menjadi bilangan negatif dari bilangan 2 komplemen dengan mengkomplemenkan masing-masing bit dan selanjutnya menjumlahkan. Kita akan menjumlahkan 18 + (-9) : 2 komplemen dari 18 = 0001 0010 + 2 komplement dari -9= 1111 0111 Sum= 0000 1001 = +910 Jadi, seperti yang terlihat, kita membutuhkan penjumlahan kombinasi penghubung masukan atau sinyal untuk penumlahkan atau mengurangkan seperti yang kta tahu apakah untuk menampilkan positif atau negatif pada bilangan 2 komplemen berikutnya. Selanjutnya kita akan menggunakan penjumlahan biner untuk memperoleh hasil akhir. 5.

Aritmatika/ Logika Unit Arithmatic and Logic Unit (ALU), adalah salah satu bagian/komponen dalam sistem http://id.wikipedia.org/wiki/Mikroprosesor di dalam sistem komputer berfungsi melakukan operasi/perhitungan aritmatika dan logika (seperti penjumlahan, pengurangan dan beberapa logika lain), AlU bekerja besama-sama memori. Dimana hasil dari perhitungan di dalam ALU di simpan ke dalam memori. Perhitungan dalam ALU menggunakan kode biner, yang merepresentasikan instruksi yang akan dieksekusi (opcode) dan data yang diolah (operand). ALU biasanya menggunakan sistem bilangan biner two’s complement. 49

ALU mendapat data dari register. Kemudian data tersebut diproses dan hasilnya akan disimpan dalam register tersendiri yaitu ALU output register, sebelum disimpan dalam memori. Pada saat sekarang ini sebuah chip/IC dapat mempunyai beberapa ALU sekaligus yang memungkinkan untuk melakukan kalkulasi secara paralel. Salah satu chip ALU yang sederhana (terdiri dari 1 buah ALU) adalah IC 74LS382/HC382ALU (TTL). IC ini terdiri dari 20 kaki dan beroperasi dengan 4x2 pin data input (pinA dan pinB) dengan 4 pin keluaran (pinF).

Daftar Pustaka Anonim. 2010. Unit Logika Penjumlahan (ALU). Akses tanggal 25 oktober 2012 Anonim. 2011. Rangkaian Penjumlahan Dasar. Akses tanggal 14 oktober 2012. Anonim. 2011. Operasi Bilangan. http://devamelodica.com/operasi-bilangan/. Akses tanggal 25 oktober 2012 Imadewira. 2012. Sistem bilangan binary. http://kuliah.imadewira.com/. Akses tanggal 25 oktober 2012 Kleitz, William.1996. Digital Electronics: A Practical Approach (4th Edition).s Mustafarizal. 2012. Sistem Oktal dan Heksadesimal. http://mustafarizaldi.blogspot.com/. Akses tanggal 25 oktober 2012 Simbolon, Medison. 2008. BCD Binary Coded Decimal. http://medisonsimbolon.com. Akses tanggal 25 oktober 2012 50

Wibowo, Teguh. 2011. Bilangan Hexadesimal. http://artikelcomputers.blogspot.com. Akses tanggal 25 oktober 2012 Yodimada. 2010. Dasar Operasi Aritmatika. http://yodymada.blogspot.com/. Akses tanggal 25 oktober 2012

51

LAPORAN PRAKTIKUM A. TUJUAN Menentukan aritmatika biner yang terdapat pada IC 7483 B. ALAT DAN BAHAN No

Alat

Bahan

1

Multimeter Digital

IC 7483

2

Mikro kontroler

Kabel Penghubung

3

Projectboard

C. TEORI DASAR Menurut data sheet, IC 7483 mempunyai nama PIN seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar 1. Data Sheet mengenai nama PIN IC 7483 Keterangan: A1 – A4

Input (A)

B1 – B4

Input (B)

C0

Carry Input

∑1 - ∑4

Hasil penjumlahan (sebagai output)

C4

Carry Output Untuk memahami penjelasan mengenai nama IC 7483 dapat kita

lihat contoh hasil percobaan input A dan B, serta hasil penjumlahan A dengan B yang memiliki carry input dan output pada tabel berikut: 52

Tabel 1. Data Sheet mengenai input dan output IC 7483

Penjelasan tabel: Carry input = 0

Carry input = 1

A (Input)

A (Input)

1010 = 10 B (Input)

0101 = 5 B (Input)

1001 = 9

0110 = 6

∑ = Carry + A + B = 19

∑ = Carry + A + B = 12

IC 7483 memiliki 4 input A dan 4 input B, yang memiliki 4 output. Di dalam IC tersebut terdapat beberapa gerbang logika yang dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 2. Data Sheet mengenai gerbang logika IC 7483

53

Dari gerbang logika di atas, dihasilkan tabel kebanaran seperti berikut ini:

Tabel 2. Tabel kebenaran IC 7483

D. PROSEDUR KERJA 1.

Menyediak an alat dan bahan yang akan digunakan

2.

Menancapk an IC 7483 pada projectboard

3.

Menghubu ngkan pin nomor 5 ke VCC pada mikro kontroler

4.

Menghubu ngkan pin nomor 12 ke ground pada mikro kontroler

5.

Menghubu ngkan kabel konektor pada mikro kontroler ke input A dan B IC 7483 sesuai nomor PIN pada gambar 1

6.

Menyalaka n mikro kontroler

54

7.

Salah seorang praktikan menekan tombol isyarat input pada mikro kontroler sesuai input yang diinginkan

8.

Seorang praktikan yang lain mengukur tegangan pada output dan carry out sesuai dengan nomor PIN pada gambar 1

9.

Memvariasi kan input A dan B

10.

Mengulang i langkah 7 dan 8

E. HASILPENGAMATAN

Gambar 3. Gambaran rangkaian praktikum

55

Gambar 4. Pemberian Isyarat low pada A1, A2, B1, dan B2

Gambar 5. Nilai tegangan yang dihasilkan pada output sinyal HIGH

56

Gambar 6. Nilai tegangan yang dihasilkan pada output sinyal LOW

Tabel 3. Hasil Pengamatan isyarat keluaran IC 7483

F. PENGOLAHAN DATA 

Untuk A = 1010 dan B = 1001 C0 = 0 Maka keluarannya adalah C0 + A+B 1010 1001 + 0011



 carry out 1 (S1 = 1, S2= 1, S3= 0, S4= 0, C4= 1)

Untuk A = 0101 dan B = 0110 C0 = 1 57

Maka keluarannya adalah C0 + A+B 0101 0110 + 1100  carry out 0 (S1 = 0, S2= 0, S3= 1, S4= 1, C4= 0) 

Untuk A = 0110 dan B = 1001 C0 = 0 Maka keluarannya adalah C0 + A+B 0110 1001 + 1111  carry out 0 (S1 = 1, S2= 1, S3= 1, S4= 1, C4= 0)



Untuk A = 0011 dan B = 1010 C0 = 1 Maka keluarannya adalah C0 + A+B 0011 1010 + 1110  carry out 0 (S1 = 0, S2= 1, S3= 1, S4= 1, C4= 0)

G. PEMBAHASAN IC 7483 memiliki empat input A dan B, serta 4 output. Hasil penjumlahan dipengaruhi oleh carry input. Apabila carry input bernilai 0, maka output hanya dipengaruhi oleh input A dan B. Tetapi, jika carry input bernilai 0, maka hasil penjumlahan dipengaruhi oleh carry input dan input A dan B. Sistematikanya adalah carry input + A1 + B1 menghasilkan S1. Jika

58

penjumlahannya memiliki carry, maka C1 + A2+ B2 menghasilkan S2, begitu seterusnya hingga penjumlahan C3 + A4 + B$ menghasilkan C4. Dari hasil percobaan menggunakan mikro kontroler, didapatkan hasil yang sama dengan data sheet mengenai input dan output IC 7483 yang terdapat pada tabel 1. Setelah dilakukan sebanyak 4 kali percobaan, maka terdapat hubungan aritmatika antara dua buah input 4-bit dengan output. Aritmatika yang sesuai adalah penjumlahan. Sebelum mendapatkan data output yang sesuai dengan data sheet pada tabel 1, kami mengalami kesalahan yang menyebabkan data yang didapat jauh berbeda dengan yang sebenarnya. Kendalanya adalah tidak menentukan nilai carry input (C0). Seperti yang telah disebutkan di atas, nilai C0 mempengaruhi hasil output. Setelah C0=nomor pin 13 dihubungkan dengan A1=nomor pin 10 (lihat gambar 1) dihubungkan dengan jumper, maka barulah didapatkan data sesuai data sheet pada tabel 1.

H. SIMPULAN Aritmatika yang sesuai dengan IC 7483 adalah penjumlahan dua buah bilangan biner yang memiliki 4 bit.

DAFTAR PUSTAKA Imadewira. http://kuliah.imadewira.com/sistem-bilangan-binary/ akses tanggal 25 Oktober 2012 Kleitz, William. 2007. Digital Electronics: A Pratical Approach (8th Edition) Motorola. 2012. Fast and LS TTL Data. Akses tanggal 18 Desember 2012 Simbolon, Medison. 2008. http://medisonsimbolon.com/2008/bcd-binarycoded-decimal/ akses tanggal 25 Oktober 2012 LAMPIRAN 59

60

61

BAB V. COMPARATOR

A. PENGERTIAN COMPARATOR Comparator merupakan perbandingan dua buah tegangan listrik yang masuk dalam dua buah terminal input Op-amp dan mengubah keluarannya untuk menunjukkan tegangan mana yang lebih tinggi serta untuk menunjukkan cara kerja open-loop gain suatu Op-amp dimana dengan adanya perbedaan tegangan pada input-inputnya akan menyebabkan tegangan output berada dalam keadaan saturasi. comparator ini sistem kerjanya memanfaatkan bati simpal terbuka (openloop gain) penguat operasional yang sangat besar.

Gambar 20. Tabel kebenaran Sebuah rangkaian Comparator berfungsi membandingkan dua buah Bilangan input / kode. Jika digunakan untuk membandingkan dua input dan kemudian menyatakan apakah kedua input tersebut sama, lebih besar atau lebih kecil, maka rangkaian tersebut dinamakan Magnitude Comparator

62

Gambar 21. Rangkaian comparator

B. DECODING Binary decoding mengkonversi sebuah n-bit code (satu) output yang aktif (low/high)Rangkaiannya dapat dibentuk menggunakan AND atau OR gate.Jumlah masukan (input) < Jumlah Keluaran (Output). 1) OktaldecoderIC adalah sebuah decoder 74138 oktal yang mampu merubah kode output oktal menjadi delapan output yang terpisah RENDAH aktif.Diagram logika dalam Gambar 8-7 menunjukkan logika kombinasional yang sebenarnya internal yang diperlukan untuk melakukan inverter tambahan decoding.Pada input yang diperlukan untuk mencegah pembebanan berlebihan dari inverter internal yang berasal dari sumber tetapi untuk pasokan input arus pendorong pada delapan gerbang NAND tidak berasal pasokan input arus pendorong yang sama. 2) 7442 adalah desimal BCD untuk decoder.IC ini memiliki empat pin untuk bit masukan BCD (0000-1001) dan 10 keluaran RENDAH aktif untuk angka desimal diterjemahkan.Heksadesimal 1 dari 1 decoder IC yang 74154 adalah 1 dari 16 decoder.IC ini memiliki 4 bit biner masukan (0000-1111), decode itu memberikan output RENDAH aktif untuk 1 dari 16 output pin.IC ini juga memiliki dua input aktif LOW yang dapat mengaktifkan gerbang untuk menonaktifkan output . 1. 2 TO 4 DECODER DENGAN ENABLE INPUT

63

Gambar 22. 2 to 4 decoder dengan enable input

gambar 23. tabel kebenaran 2 to 4 decoder dengan enable input

2. 3-TO-8 DECODER Enable dapat bernilai„active high Pada contoh dibawah, hanya1 decoder dapat aktif setiap saat. Input x, y, z dipilih lewat w untuk memilih decoder yang mana yang aktif.

64

Gambar 24. 3-to-8 decoder

Gambar 25. Rangkaian penghasil output high

Gambar 26. Decoding biner ke oktal 65

C. ENCODING Encoding adalah proses yang berlawanan dari decoding.Encoding digunakan untuk menghasilkan kode output dari input desain line.Nilai tunggal encoders didapat dengan

menggunakan logika kombinasional yang dapat

dilakukan dengan meninjau tabel kebenaran. BINARY ENCODING

-Mengkonversi 2n input dan dikeluarkan kedalam bentuk n bit output-Banyak digunakan untuk kompresi data.Dapat dibangun menggunakan AND atau OR Gate-Jumlah masukan (input) > Jumlah Keluaran (Output).

gambar 27. tabel kebenaran D. CODE CONVERTERS Converter adalah suatu cara untuk mengkonversi suatu kode bilangan ke suatu kode bilangan lainnya. Ada beberapa jenis converter, antara lain adalah BCD to Excess Three, BCD to seven segment, atau kode-kode lainnya. BCD itu sendiri adalah suatu istilah untuk mewakili sepuluh digit decimal dalam bentuk biner, dalam kata lain menghitung dlam biner. Jenis-jenis Converter : BCD to Excess Three, BCD to seven segment, Dalam elektronik, sebuah konverter digital-ke-analog (DAC atau D-to-A) adalah perangkat yang mengubah kode (biasanya biner) digital ke sinyal analog (arus, muatan tegangan, atau listrik). Sebuah konverter analog-ke-digital (ADC) melakukan operasi mundur. Sinyal mudah disimpan dan ditransmisikan dalam bentuk digital, namun DAC diperlukan untuk sinyal yang akan diakui oleh indera 66

manusia

atau

non-sistem

digital.

Penggunaan umum dari digital-ke-analog konverter adalah generasi dari sinyal audio dari informasi digital dalam pemutar musik. Sinyal video digital ke analog dikonversi di televisi dan ponsel untuk menampilkan warna dan nuansa. Digital ke analog konversi dapat menurunkan sinyal, sehingga rincian konversi biasanya dipilih

sehingga

kesalahan

yang

sepel

Karena biaya dan kebutuhan untuk komponen cocok, DAC hampir secara eksklusif diproduksi di sirkuit terpadu (IC). Ada banyak arsitektur DAC yang memiliki kelebihan dan kekurangan yang berbeda. Kesesuaian DAC khusus untuk aplikasi ditentukan oleh berbagai pengukuran termasuk kecepatan dan resolusi. atau code-code lainnya .Sistem BCD Excess-3 dibentuk dengan menambahkan 0011 untuk setiap nilai BCD seperti dalam Tabel 2. Sebagai contoh, angka desimal 7, yang dikodekan sebagai 0111 dalam BCD, dikodekan sebagai 0011 = 0111 1010 di BCD Excess-3. E. MULTIPLEXERS Multiplekser yang dapat juga disingkat MUX adalah suatu alat atau sebuah komponen yang bisa memilih masukan ( Input ) yang akan diteruskan kebagian keluaran ( Output ), dan inputan itu sendiri dipilh atau ditentukan oleh suatu sinyan kendali select.

gambar 28. Diagram fungsi multoplexers MUX juga merupakan suatu pengisian data, dan jumlah inputanlebih besar daripada jumlah keluaran. Mempunyai dua atau lebih signal digit sebagai input

67

dan control sebagai pemilih (selector) Merupakan Data Selector ( Pemilih data) Jumlah Masukan (Input) > Jumlah Keluaran (1 Output).

gambar 29. simbol logika mutiplexers F. DEMULTIPLEXERS Setelah mengenal kata multiplekser atau MUX, maka kita harus tahu juga tentang Demultilekser atau kita singkat DEMUX. Fungsi DEMUX itu kebalikan dari MUX, DEMUX merupakan suatu pendistribusian data dan juga merupakan suatu alat atau sebuah komponen yang jumlah masukannya (input) hanya satu, namun keluarannya ( Output ) banyak.

gambar 30. Diagram fungsi demultiplexers

Signal yang ada pada masukan disalurkan ke bagian keluaran tergantung dari kendali pada bagian selectnya.(menentukan keluaran yang diinginkan ).Merupakan kebalikan dari Multiplexer Mempunyai satu input data dan beberapa output ( yang dicontrol oleh selector untuk menentukan keluaran yang diinginkan. 68

gambar 31. simbol logika demultipxers

LAPORAN PRAKTIKUM

A.Teori Dasar IC 74LS138 merupakan ic decoder yang terdiri dari 6 input dan 8 output dan ic ini dirancang untuk kecepatan tinggi seperti memory dekoder dan sistem transmisi data. Dalam IC dekoder ini memiliki 3 input select dan 3 input enable. IC 74LS138 mempunyai kaki yang terdiri dari : Kaki 1,2,3 : merupakan kaki input select A,B,C Kaki 4,5,6 : merupakan kaki input enable G1,G2,G3 atau G1,dan G2note1 Kaki 8 : merupakan ground Kaki 7,8,9,10,11,12, 13,14,15 : merupakan output Kaki 16 : merupakan VCC. B. CARA KERJA

69



Apabila salah satu input berlogika 1 maka output akan berlogika 1,dan apabila 3 input disatukan yang select maupun enable maka salah satu output atau Y akan berlogika 0.



Jika A,B,C diberi tegangan Low, maka Y0 akan berlogika 0.



Jika B,C diberi tegangan Low, maka Y1 akan berlogika 0.



Jika A,C diberi tegangan Low, maka Y2 akan berlogika 0.



Jika C diberi tegangan Low, maka Y3 akan berlogika 0.



Jika A,B diberi tegangan Low, maka Y4 akan berlogika 0.



Jika B diberi tegangan Low, maka Y5 akan berlogika 0.



Jika A diberi tegangan Low, maka Y6 akan berlogika 0.



Jika A,B,C diberi tegangan High, maka Y7 akan berlogika 0.

C. TABEL KEBENARAN

70

gambar 32. IC 74LS138

D. Bentuk masukan dan keluaran IC 74LS138

gambar 33. Bentuk masukan ic74ls138 dikaki E1 atau pin 4(high) 71

Dari gambar 13 dapat diliha bahwa bentuk masukkan IC 74138 adalah high dan berada di pin 4. Kemudian untuk keluarannya berada dikaki pin 15 yaitu:

Gambar 34 .Bentuk keluaran ic74ls138 di pin 15 (high)

Bentuk masukan kedua yaitu di E2 yaitu pin 5 :

Gambar 35.Bentuk keluaran pada pin 15 yaitu high 72

Gambar 36. Bentuk keluaran di pin 14 high

Gambar 37. Bentuk masukkan pada pada pin E3 yaitu kaki 6 adalah high

73

Gambar 38. Bentuk keluaran di pin 13 yaitu low

IC74LS148 IC 74LS148 merupakan ic encoder yang terdiri dari 9 input dan 5 output dan ic ini dirancang untuk kecepatan rendah dan dalam ic encoder ini dalam 9 input ke 5 output dengan menggabungkan 1-9 akan terjadi masukan atau input untuk menyederhanakan cascanding (EI Input dan EO Enable Output akan aktif) ,Dan sirkuit cascanding ini tidak memerlukan sirkuit eksternal . Encoder itu sendiri adalah alat yang digunakan untuk mengubah sinyal seperti data ke dalam bentuk yang dapat diterima untuk transmisi data atau penyimpanan data . LS148 ini adalah Encode dari 8 jalur data ketiga baris (4,2,1) Biner (Oktal) . Cara Kerja IC 74LS148 

Jika Input pda EI diberikan logika H dan pada input yang lain diberi logika X maka pada output A2,A1,A0,GS, Dan E0 akan menyala . 74



Jika input pada EI di berikan logika L dan pada input yang lain diberi logika H maka pada output A2,A1,AO,GS Akan menyala dan output yang lain mati.



Jika input pada EI dan 7 diberikan logika L dan pada input yang lain diberi logika X maka output A2,A1,AO,GS, Akan mati dan E0 akan menyala.



Jika input EI,6 diberi logika L dan 7 diberi logika H dan input yang lain diberi logika X maka pada output A0 dan E0 akan menyala maka output yang lain mati.



Jika input EI dan 5 diberi logika L dan 6,7 diberi logika H dan nput yang lain diberi logika X maka pada output A1 dan EO akan menyala dan output yang lain mati.



Jika input EI dan 4 diberi logika L dan 5,6,7, diberi logika Hdan input yang lain di beri logika X maka pada output A1,A0,dan E0 akan menyala dan output yang lain akan mati.



Jika input EI dan 3 diberikan logika L dan 4,5,6,7, diberi logika H dan input yang lain diberi logika X maka pada output A2 Dan E0 akan menyala dan yang lain mati.



Jika input EI dan 2 diberi logika L dan 3,4,5,6,7, dibei logika H dan yang lain diberi logika X maka output A2,A0 dan EO akan menyala dan yang lain mati.



Jika input EI dan 1 diberi logika L dan 2,3,4,5,6,7, diberi logika H dan yang lain dibei logika X maka pada output A2,A1 dan EO akan menyala dan yang lain mati. •Jika input EI dean O dibei logika L dan yang lain diberi logika H mak pada outp[ut A2,A1,AO dan EO akan menyala dan GS mati.

Bentuk masukan dan keluaran IC74LA148

75

Gambar 39. rangkaian IC74LS148

Gambar 40. Bentuk masukan ic74ls148

76

Gambar 41. Bentuk keluaran ic74ls148

77

IC 74LS139 IC demultiplekser 74LS139 merupakan demultiplekser 2 input dengan 4 output. IC ini terdiri dari dua buah demultiplekser dengan 16 buah pin. Konfigurasi dari masing-masing Pin dapat dilihat pada gambar berikut :

Sebagaimana IC digital lainnya, VCC dari IC ini memerlukan tegangan sebesar 5 V. Fungsi kerja dari IC 74139 ini dapat dilihat pada tabel berikut:

Bentuk masukan dan keluaran IC74LS139

78

Gambar 42. rangkaian IC74LS139

Gambar 43. Bentuk masukan ic74ls139

79

Gambar 44. Bentuk keluaran ic74ls139

80

LAPORAN PRAKTIKUM IC MULTIPLEXER DM74LS151N

A. TUJUAN Mengamati keluaran pada multiplexer dengan variasi input dan selector.

B. ALAT DAN BAHAN -

IC DM74LS151N

-

Multicontroller

-

Kabel Penghubung

-

Projectboard

-

LED

C. TEORI DASAR Sebuah Multiplexer adalah rangkaian logika yang menerima beberapa input data digital dan menyeleksi salah satu dari input tersebut pada saat tertentu, untuk dikeluarkan pada sisi output.

Seleksi data-data input dilakukan oleh selector line, yang juga merupakan input dari multiplexer tersebut.

Gambar 45. Bagan Multiplexer 81

IC DM74LS151N Datasheet Tabel Kebenaran IC 74151

Gambar 46. Konfigurasi Pin IC 74151 D. PROSEDUR KERJA -

Memasang IC DM74LS151N pada projectboard

-

Menghubungkan kaki-kaki IC dengan multicontroller 82

-

Memberi masukan pada kaki input dan selector

-

Melihat keluaran yang dihasilkan

-

Melakukan praktikum secara berulang dengan memberikan variasi nilai pada input dan selector

E. HASIL DAN PEMBAHASAN Lampu LED yang dipasang pada pin keluaran akan menunjukkan apakah keluaran HIGH atau LOW. Setelah melakukan praktikum sebanyak 6 kali variasi input dan selector diperoleh hasil sebagai berikut: Percobaan ke: 1. Untuk nilai selector S0=LOW, S1=LOW, S2=LOW, I0=LOW, I1=I2=I3=HIGH Keluaran pada Y adalah LOW ( terlihat dari matinya LED)

83

2. Untuk

nilai

selector

S0=LOW,

S1=LOW,

S2=LOW,

I0=I1=I2=I3=HIGH Keluaran pada Y adalah HIGH ( terlihat dari hidupnya LED)

3. Untuk nilai selector S0=HIGH, S1=LOW, S2=LOW, I1=LOW, I0=I2=I3=HIGH Keluaran pada Y adalah LOW ( terlihat dari matinya LED)

84

4. Untuk

nilai

selector

S0=HIGH,

S1=LOW,

S2=LOW,


5. Untuk nilai selector S0=LOW, S1=HIGH, S2=LOW, I2=LOW, I0=I1=I3=HIGH 85

Keluaran pada Y adalah LOW ( terlihat dari matinya LED)

6. Untuk

nilai

selector

S0=LOW,

S1=HIGH,

S2=LOW,


86

7. Untuk

nilai

selector

S0=HIGH,

S1=HIGH,

S2=LOW,

I0=I1=I2=HIGH, I3=LOW Keluaran pada Y adalah LOW ( terlihat dari matinya LED)

8. Untuk nilai

87

selector S0=HIGH, S1=HIGH, S2=LOW, I0=I1=I2=I3=HIGH Keluaran pada Y adalah HIGH ( terlihat dari hidupnya LED)

Secara ringkas hasil percobaan adalah sebagai berikut: Tabel 2. Hasil percobaan Perc.ke- Ē

S0 S1 S2 I0

I1

I2

I3

Y

1

L

L

L

L

L

H

H

H

L

2

L

L

L

L

H

H

H

H

H

3

L

H

L

L

H

L

H

H

L

4

L

H

L

L

H

H

H

H

H

5

L

L

H

L

H

H

L

H

L

6

L

L

H

L

H

H

H

H

H

7

L

H

H

L

H

H

H

L

L

8

L

H

H

L

H

H

H

H

H

Untuk semua Selektor bernilai LOW, maka keluaran akan bergantung pada masukan I0. Seperti pada percobaan 1 dan 2, ketika I0 LOW (Percobaan 1) maka keluaran Y juga akan LOW. Sebaliknya, ketika masukan I0 HIGH (Percobaan 2), maka keluaran Y juga akan HIGH.

Untuk selektor S2 dan S1 bernilai LOW, S0 bernilai HIGH, maka keluaran akan bergantung pada masukan I1. Seperti pada percobaan 3 dan 4, ketika I1 LOW (Percobaan 3) maka keluaran Y juga akan LOW. Sebaliknya, ketika masukan I1 HIGH (Percobaan 4), maka keluaran Y juga akan HIGH. Untuk selektor S0 dan S2 bernilai LOW, S1 bernilai HIGH, maka keluaran akan bergantung pada masukan I2. Seperti pada percobaan 5 dan 6, ketika I2 LOW (Percobaan 5) maka keluaran Y juga akan LOW. Sebaliknya, ketika masukan I2 HIGH (Percobaan 6), maka keluaran Y juga akan HIGH. Untuk selektor S0 dan S1 bernilai HIGH S2 bernilai LOW, maka keluaran akan bergantung pada masukan I3. Seperti pada percobaan 7 dan 8,

88

ketika I3 LOW (Percobaan 7) maka keluaran Y juga akan LOW. Sebaliknya, ketika masukan I3 HIGH (Percobaan 8), maka keluaran Y juga akan HIGH.

Kedelapan percobaan diatas menghasilkan kecocokan dengan tabel kebenaran pada Tabel 1. Terlihat bahwa multiplexer akan memberikan keluaran yang nilainya bergantung pada pilihan selektor. Agar keluaran yang diinginkan sama dengan masukan I0 maka masukan selektornya adalah LOW untuk S0, S1 dan S2. Agar keluaran yang diinginkan sama dengan masukan I1 maka masukan selektornya adalah LOW untuk S0 dan S1 sedangkan S2 HIGH. Agar keluaran yang diinginkan sama dengan masukan I2 maka masukan selektornya adalah LOW untuk S0 dan S2 sedangkan S1 HIGH. Dan seterusnya seperti yang tertera pada tabel kebenaran Tabel 1.

F. KESIMPULAN Keluaran pada Multiplexer ditentukan oleh input pada ketiga selektor. Untuk S0=S1=S2=LOW, maka keluaran akan tergantung pada masukan I0. Untuk S0=S1=LOW, S2=HIGH, maka keluaran tergantung masukan I1. Untuk S0=S2=LOW, S1=HIGH, maka keluaran tergantung masukan I2. Dan untuk S0=S1=HIGH, S2=LOW, maka keluaran tergantung masukan I3.

BAB VI. TRANSISTOR-TRANSISTOR LOGIC (TTL)

A. KELUARGA TTL Keluarga logika yang paling banyak digunakan saat ini adalah transistortransistor logic (TTL) dan logika complementary metal okside coupled logic (CMOS). Rangkaian gerbang NAND dengan logika TTL ditunjukan gambar 9.1 dibawah. 89

Gambar 47. Rangkaian internal 7400 dua input gerbang NAND

Dari gambar terlihat bahwa TTL menggunakan transistor bipolar. Transistor Q1 adalah transistor dengan emitor ganda, sedangkan D1 dan D2 adalah diode sebagai pengapit yang berfungsi sebagai proteksi terhadap masukan dengan tegangn negative. Misalkan masukan A (HIGHT) dan B(LOW) maka salah satu emitor Q1 akan mendapatkan panjar maju dan pada transistor Q1 ditaik arus kolektor. Arus ini berasal dari basis transistor Q2. Akan tetapi untuk Q2 arus panjar ini berarah terbalik sehingga transistor Q2 akan terputus. Akibatnya Vbe pada Q3 =0 sehingga Q3 akan terputus juga. Hal tersebut mengakibatkan Q4 saturasi dan tegangan keuaran akan sama dengan Vcc (HIGHT). Transistor Q4 dikatakan sebagai perangkat aktif, transistor Q3, diode D3 dan transistor Q4 dikatakan sebagaithap keluaran totem pole.

Gambar 9-3 menyatakan rangkaian eqivalen dari sebuah jembatan TTL NAND pada kondisi HIGHT(1)

90

Gambar 48. Rangkaian eqivalen TTL NAND pada kondisi HIGHT

Pada saat input A=0 B=0 maka dioda dari base menuju emittor Q1 akan bias maju, Q1 saturasi (aktif) dan menempatkan tegangan 0,3 Volt menuju base Q2. Tegangan 0,3V tidak cukkup untuk mengaktifkan Q2 sehingga arus akan mengalir melalui R 1,6 K menuju base Q3, mengaktifkan Q3. Biasanya tegangan keluaran dari level HIGH adalah 3,4V, dimana teganagn 4,8 pada base Q3 akan dikurangi jatuh dioda pada base menuju emittor dan 0,7V pada D3 sehingga . Untuk daerah keluaran LOW dapat dilihat pada gambar 9-3 (b)

Gambar 49. Daerah keluaran output LOW 91

Dengan masukan A=1 B=1 dioda base menuju emittor Q1 akan bias mundur, tapi tegangan dari base menuju kolektor akan bias maju. Arus akan mengalir turun melewati base menuju kolektor Q1, mengaktifkan Q2. Q2 akan aktf dengan tegangan positif pada base dan mengaktifkan Q4 . tegangan keluaran biasanya sekita 0,3V. Q3 akan tetap mati karena tidak cukup tegangan antara base Q3(1V) menuju katoda dari D3 (0,3V) untuk mengatasi tegangan yang jatuh pada kedua dioda sebesar 0,7V sehingga memungkinkan arus keluar. Tegangan TTL dan Tingkat arus 1. Arus masukan atau keluaran dan fan-out Fan-out dari subfamili didefenisikan sebagai nomor masukan gerbang dari subfamili yang sama dan bisa dihubungkan dengan keluaran tunggal melebihi tingkat arusdari jembatan. Gambar 9-4 menunjukan 10 gerbang yang didorong satu sumber.

Untuk mengetahui fan-out kita harus mengetahui banyak arus masukan sebuah gerbang (Ii ) dan berapa banyak arus keluaran yang dihasilkan (IO ). Pada gambar diatas 7400 tunggal adalah jembatan pendorong, menyuplai arus menuju 10 jembatan lainnya. kemampuan arus keluaran untuk kondisi HIGH ditulis IoH dan biasa disebut arus sumber. IoH untuk 7400 adalah masimal pada -400µA

92

Gambar 50. Totem pole output dari gerbang TTL

Arus masukan yang dibutuhkan untuk kondisi HIGH ditulis IiH dan untuk 74xx maksimal pada 40µA. Untuk mencari nilai fan-out maka bagi arus sumber dengan sarat masukan , dapat dirumuskan :

Untuk kondisi LOW arus keluaran dari 74xx maximal 16mA. Karena level keluaran LOW mendekati 0V, arus sebenarnya mengalir melalui terminal keluaran dan tenggelam menuju grond. Ini dinamakan arus terbenam. Gambar 9-5 merupakan dua jembatan yang dihubungkan kepada keluaran sebuah jembatan. Arus total pada jembatan 1 harus terbenam, pada kasus ini 2x1,6 mA =3,2mA. Karena arus maksimal sebuah jembatan bisa terbenam pada kondisi LOW sebesar 16 mA. Untuk kondisi keluaran HIGH rangkaian yang sama. Arus akan akan kembali, dapat dilihat pada gambar 9-6 .

Pada gambar dapat kita lihat bahwa arus 40µA kembali pada masing-masing masukan, sebenarnya sebuah arus balikan kecil yang bocor kembali mengikuti arah emitor. Kesimpulan dari teganagn masukan/keluaran dan fan-out 1. Arus maksimal pada masukan standar gerbang TTL bisa terbenam atau menjadi sumber adalah : a. IIL=>low level input current= -1,6 mA 93

b. IIIH=>high level input current=40 2. Arus maksimal pada keluaran TTL standar yang bisa terbenam atau menjadi sumber : a. IOL=> low level output current=16 mA b. IOH=>highnlevel output current=-400

(-800µA untuk beberapa

jembatan) 3. Nomer maksimal dari masukan gerbang yang bisa dihubungkan ke keluaran standar TTL adalah 10( fan out=10). Fan-out diartikan sebagai hasil terkecil dari IIL/ IOL, IIIH/v Seri Tegangan standar 74xxal Prameter

Minimum

VoL

Typical

Maximum

0,2V

0,4V 0,8V

Vil VoH

2,4V

ViH

2,0V

3,4V

Contoh soal Tentukan tegangan dan arus yang ditunjukan pada gambar dibawah jika jebatan menggunakan IC TTL 74xx

a. Tentukan Va dan Ia pada gambar a b. Tentukan Va dan Ia pada gambar b c. Tentukan Va dan Ia pada gambar c Jawab : 94

a. Pada asukan menuju gerbang 3 adalah 1-1 jadi keluaran akan LOW. Dengan nilai umum Va=0,2V. karena jembatan 3 LOW, maka aka nada arus yang terbenam melalui 3 gerbang lain : 4,5,6. Dengan nilai Iil adalah 1,6mA b. Resistor 100 ohm akan membuat kondisi LOW. Iil umumnya adalah 1,6mA dengan arus mengalir melalui resistor 100 ohm, membuat tegangan Va = 0,16V (1,6Vx100ohm). Tegangan 0.16Vpada Va akan diartikan sebagai kondisi LOW sehingga geebang AND akan memiliki keluaran dalam kondisi LOW, Vb=0.2V. gerbang AND akan membenamkan arus dari resistor 1k ,Ib=4.8mA{(5V-0.2V)/1k. arus 4.8mA diizinan karena arus maksimum yang diperbolehkan untuk IC TTL adalah 16mA, sehingga IC tidak akan terbaakar. c. Iih menuju gerbang OR adalah 40µA, tegangan pada Va=4.6V{5V-(10k x 40µA}. teganagan keluaran dari gerbang akan HIGHT membuat tegangan Vb=3.4V dan Ib =3.4V/4.7=723µA, arus ini diizinkan untuk gerbang OR karena arus maksimal adalah -800µA IC,sehingga tidak terbakar B. Pertimbangan TTL lain Parameter pulsa waktu: waktu naik, waktu jatuh dan waktu tunda.

Gambar 51. Tampilan osiloskop keaikan pulsa dan waktu jatuh

Dari gambar dapat dilihat bahwa waktu naik (tr) ad lah panjangwaktu yang diambil dari sebuah pulsa untuk naik dari titik 10% naik 90% . Untuk pulsa 5V, titik 10% adalah 0.5V (10%/50V) dan titik90% adalah 4,5V(90%x50V). Waktu jatuh (tf) adalah panjang dari waktu untuk jatuh dari titik 90% ke titik 10%. Tidak 95

hanya gelombang masukan dan keluaranmiring pada ujung-ujung yang naik dan ujung –ujung yang turun, tapi disini juga terdapat waktu tunda untuk masukan gelombang rambatmelalui IC menuju keluaran , ini dikenal dengan rambatan tunda( tPLH dan tPHL).

Gambar diataas menunjukan sebuah panjang yang pasti pada masukan pulsa menujukan jangkauan keluaran dari gerbang IC. Titik pengukuran spesifik (1,5V untuk seri TTL standar) digunakan sebagai sebuah referensi. Perkembangan waktu tunda untuk respon keluaran dalam arah LOW menuju HIGH dapat ditulis tPLH dan untuk arah HIGH menuju LOW ditulis tPHL. Contoh soal: Waktu tunda dari IC 7402 NOR ditunjukan pada gambar dengan data manual tplh=22ns dan tphl = 15ns. Sketsa dan beri tanda pada masukan dan keluaran

96

C. Tenaga Disipasi Karakteristik operasi lain dari rangkaian integral dipertimbangkan tenaga dissipation. Tenaga yang didisipasi (dikonsumsi) oleh IC samadengan total tenaga yang disediakan menuju terminal power supply IC(Vcc menuju ground).arus yang masuk menuju terminal supply Vcc disebut Icc. Dua nilai dapat dituliskan Icch dan Iccl digunakan ketika keluaran HIGH atau ketika keluaran LOW. Karena keluaran biasanya diswitch antara HIGH dan LOW jika kita asumsikan duty cicle 50%, maka nilai rata-rata Icc bisa digunakan, dan tenaga disipasi dapat ditentukan dengan rumusan :

D. Keluaran Kolektor Terbuka sebagai ganti dari menggunakan sebuah pengaturan totem-pole pada tingkat keluaran dari gerbang TTL, disebut keluaran kolektor terbuka (OC) .

97

Gambar 52. Keluarga logika dan karakteristiknya

Gambar diatas menunjukan keluaran akan LOW ketika Q4 aktif dan keluaran akan mengambang (Not LOW and NOT HIGH) ketika Q4 mati. Maksudnya pada keluaran open kolektor (OC) bisa menjadi arus terbenam tapi tidak bisa menjadi arus sumber. Untuk mendapatkan keluaran OC kondisi HIGH harus digunakan sebuah resistor eksternal(Pull-up resistor). Dapat dilihat pada gambar 9-14

Gambar 53. Penggunaan sebuah resistor dengan keluaran kolektor terbuka

Sekarang ketika Q4 mati keluaran biasanya adalah 5V(HIGH), dan ketika Q4 hidup keluaran biasanya 0V(LOW). E. Macam-macam IC TTL a. DM74LS02 Quad 2-Input NOR Gates

98

b. HD74LS32 Quad 2-Input OR Gates

99

TRANSISTOR MOSFET Transistor MOSFET (Metal oxide FET) memiliki drain, source dan gate. Namun perbedaannya gate terisolasi oleh suatu bahan oksida. Gate sendiri terbuat dari bahan metal seperti aluminium. Oleh karena itulah transistor ini dinamakan metal-oxide. Karena gate yang terisolasi, sering jenis transistor ini disebut juga IGFET yaitu insulated-gate FET. Ada dua jenis MOSFET, yang pertama jenis depletion-mode dan yang kedua jenis enhancement-mode. Jenis MOSFET yang kedua adalah komponen utama dari gerbang logika dalam bentuk IC (integrated circuit), uC (micro controller) dan uP (micro processor) yang tidak lain adalah komponen utama dari komputer modern saat ini. A. MOSFET Depletion-mode Gambar berikut menunjukkan struktur dari transistor jenis ini. Pada sebuah kanal semikonduktor tipe n terdapat semikonduktor tipe p dengan menyisakan sedikit celah. Dengan demikian diharapkan elektron akan mengalir dari source menuju drain melalui celah sempit ini. Gate terbuat dari metal (seperti aluminium) dan terisolasi oleh bahan oksida tipis SiO2 yang tidak lain adalah kaca.

Gambar 54. struktur MOSFET depletion-mode

Semikonduktor tipe p di sini disebut subtrat p dan biasanya dihubung singkat dengan source. Ingat seperti pada transistor JFET lapisan deplesi mulai membuka jika VGS = 0. Dengan menghubung singkat subtrat p dengan

source diharapkan

ketebalan lapisan deplesi yang terbentuk antara subtrat dengan kanal adalah 100

maksimum. Sehingga ketebalan lapisan deplesi selanjutnya hanya akan ditentukan oleh tegangan gate terhadap source. Pada gambar, lapisan deplesi yang dimaksud ditunjukkan pada daerah yang berwarna kuning. Semakin negatif tegangan gate terhadap source, akan semakin kecil arus drain yang bisa lewat atau bahkan menjadi 0 pada tegangan negatif tertentu. Karena lapisan deplesi telah menutup kanal. Selanjutnya jika tegangan gate dinaikkan sama dengan tegangan source, arus akan mengalir. Karena lapisan deplesi muali membuka. Sampai di sini prinsip kerja transistor MOSFET depletion-mode tidak berbeda dengan transistor JFET. Karena gate yang terisolasi, tegangan kerja VGS boleh positif. Jika VGS semakin positif, arus elektron yang mengalir dapat semakin besar. Di sini letak perbedaannya dengan JFET, transistor MOSFET depletion-mode bisa bekerja sampai tegangan gate positif. B. Pabrikasi MOSFET depletion-mode

Gambar 55. Penampang D-MOSFET (depletion-mode)

Struktur ini adalah penampang MOSFET depletion-mode yang dibuat di atas sebuah lempengan semikonduktor tipe p. Implant semikonduktor tipe n dibuat sedemikian rupa sehingga terdapat celah kanal tipe n. Kanal ini menghubungkan drain dengan source dan tepat berada di bawah gate. Gate terbuat dari metal aluminium yang diisolasi dengan lapisan SiO2 (kaca). Dalam beberapa buku, transistor MOSFET depletion-mode disebut juga dengan nama DMOSFET. Kurva drain MOSFET depeletion mode Analisa kurva drain dilakukan dengan mencoba beberapa tegangan gate VGS konstan, lalu dibuat grafik hubungan antara arus drain ID terhadap tegangan VDS. 101

Gambar 56. Kurva drain transistor MOSFET depletion-mode

Dari kurva ini terlihat jelas bahwa transistor MOSFET depletion-mode dapat bekerja (ON) mulai dari tegangan VGS negatif sampai positif. Terdapat dua daerah kerja, yang pertama adalah daerah ohmic dimana resistansi drain-source adalah fungsi dari : RDS(on) = VDS/IDS Jika tegangan VGS tetap dan VDS terus dinaikkan, transistor selanjutnya akan berada pada daerah saturasi. Jika keadaan ini tercapai, arus IDS adalah konstan. Tentu saja ada tegangan VGS(max), yang diperbolehkan. Karena jika lebih dari tegangan ini akan dapat merusak isolasi gate yang tipis alias merusak transistor itu sendiri. C. MOSFET Enhancement-mode Jenis transistor MOSFET yang kedua adalah MOSFET enhancementmode. Transistor ini adalah evolusi jenius berikutnya setelah penemuan MOSFET depletion-mode. Gate terbuat dari metal aluminium dan terisolasi oleh lapisan SiO2 sama seperti transistor MOSFET depletion-mode. Perbedaan struktur yang mendasar adalah, subtrat pada transistor MOSFET enhancement-mode sekarang dibuat sampai menyentuh gate, seperti terlihat pada gambar beritu ini. Lalu bagaimana elektron dapat mengalir ?. Silahkan terus menyimak tulisan berikut ini.

102

Gambar 57. Struktur MOSFET enhancement-mode

Gambar atas ini adalah transistor MOSFET enhancement mode kanal n. Jika tegangan gate VGS dibuat negatif, tentu saja arus elektron tidak dapat mengalir. Juga ketika VGS=0 ternyata arus belum juga bisa mengalir, karena tidak ada lapisan deplesi maupun celah yang bisa dialiri elektron. Satu-satunya jalan adalah dengan memberi tegangan VGS positif. Karena subtrat terhubung dengan source, maka jika tegangan gate positif berarti tegangan gate terhadap subtrat juga positif. Tegangan positif ini akan menyebabkan elektron tertarik ke arah subtrat p. Elektron-elektron akan bergabung dengan hole yang ada pada subtrat p. Karena potensial gate lebih positif, maka elektron terlebih dahulu tertarik dan menumpuk di sisi subtrat yang berbatasan dengan gate. Elektron akan terus menumpuk dan tidak dapat mengalir menuju gate karena terisolasi oleh bahan insulator SiO2 (kaca). Jika tegangan gate cukup positif, maka tumpukan elektron akan menyebabkan terbentuknya semacam lapisan n yang negatif dan seketika itulah arus drain dan source dapat mengalir. Lapisan yang terbentuk ini disebut dengan istilah inversion layer. Kira-kira terjemahannya adalah lapisan dengan tipe yang berbalikan. Di sini karena subtratnya tipe p, maka lapisan inversion yang terbentuk adalah bermuatan negatif atau tipe n. Tentu ada tegangan minimum dimana lapisan inversion n mulai terbentuk. Tegangan minimun ini disebut tegangan threshold VGS(th). Tegangan VGS(th) oleh pabrik pembuat tertera di dalam datasheet.

103

Di sini letak perbedaan utama prinsip kerja transitor MOSFET enhancement-mode dibandingkan dengan JFET. Jika pada tegangan VGS = 0 , transistor JFET sudah bekerja atau ON, maka transistor MOSFET enhancementmode masih OFF. Dikatakan bahwa JFET adalah komponen normally ON dan MOSFET adalah komponen normally OFF. D. Pabrikasi MOSFET enhancement-mode Transistor MOSFET enhacement mode dalam beberapa literatur disebut juga dengan nama E-MOSFET.

Gambar 58. Penampang E-MOSFET (enhancement-mode)

Gambar diatas adalah bagaimana transistor MOSFET enhancement-mode dibuat. Sama seperti MOSFET depletion-mode, tetapi perbedaannya disini tidak ada kanal yang menghubungkan drain dengan source. Kanal n akan terbentuk (enhanced) dengan memberi tegangan VGS diatas tegangan threshold tertentu. Inilah struktur transistor yang paling banyak di terapkan dalam IC digital. Kurva Drain MOSFET enhacement-mode Mirip seperti kurva D-MOSFET, kurva drain transistor E-MOSFET adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut. Namun di sini VGS semua bernilai positif. Garis kurva paling bawah adalah garis kurva dimana transistor mulai ON. Tegangan VGS pada garis kurva ini disebut tegangan threshold VGS(th).

104

Gambar 59. Kurva drain E-MOSFET

Karena transistor MOSFET umumnya digunakan sebagai saklar (switch), parameter yang penting pada transistor E-MOSFET adalah resistansi drain-source. Biasanya yang tercantum pada datasheet adalah resistansi pada saat transistor ON. Resistansi ini dinamakan RDS(on). Besar resistansi bervariasi mulai dari 0.3 Ohm sampai puluhan Ohm. Untuk aplikasi power switching, semakin kecil resistansi RDS(on) maka semakin baik transistor tersebut. Karena akan memperkecil rugi-rugi disipasi daya dalam bentuk panas. Juga penting diketahui parameter arus drain maksimum ID(max) dan disipasi daya maksimum PD(max). E. Simbol transistor MOSFET Garis putus-putus pada simbol transistor MOSFET menunjukkan struktur transistor yang terdiri drain, source dan subtrat serta gate yang terisolasi. Arah panah pada subtrat menunjukkan type lapisan yang terbentuk pada subtrat ketika transistor ON sekaligus menunjukkan type kanal transistor tersebut.

Gambar 60. Simbol MOSFET, (a) kanal-n (b) kanal-p

Kedua simbol di atas dapat digunakan untuk mengambarkan D-MOSFET maupun E-MOSFET. F. NMOS dan PMOS 105

Transistor MOSFET dalam berbagai referensi disingkat dengan nama transistor MOS. Dua jenis tipe n atau p dibedakan dengan nama NMOS dan PMOS. Simbol untuk menggambarkan MOS tipe depletion-mode dibedakan dengan tipe enhancement-mode. Pembedaan ini perlu untuk rangkaian-rangkaian rumit yang terdiri dari kedua jenis transistor tersebut.

Gambar 61. Simbol transistor (a)NMOS (b)PMOS tipe depletion mode

Gambar 62. Simbol transistor (a)NMOS (b)PMOS tipe enhancement mode

Transistor MOS adalah tipe transistor yang paling banyak dipakai untuk membuat rangkaian gerbang logika. Ratusan bahkan ribuan gerbang logika dirangkai di dalam sebuah IC (integrated circuit) menjadi komponen yang canggih seperti mikrokontroler dan mikroposesor. Contoh gerbang logika yang paling dasar adalah sebuah inverter.

Gambar 63. Gerbang NOT Inverter MOS Gerbang inverter MOS di atas terdiri dari 2 buah transistor Q1 dan Q2. Transistor Q1 adalah transistor NMOS depletion-mode yang pada rangkaian ini berlaku sebagai beban RL untuk transistor Q2. Seperti yang sudah dimaklumi, beban RL ini tidak lain adalah resistansi RDS(on) dari transistor Q1. Transistor Q2 adalah transistor NMOS enhancement-mode. Di sini transistor Q2 berfungsi 106

sebagai saklar (switch) yang bisa membuka atau menutup (ON/OFF). Transistor ON atau OFF tergantung dari tegangan input. Jika tegangan input A = 0 volt (logik 0), maka saklar Q2 membuka dan tegangan output Y = VDD (logik 1). Dan sebaliknya jika input A = VDD (logik 1) maka saklar menutup dan tegangan output Y = 0 volt (logik 0). Inverter ini tidak lain adalah gerbang NOT, dimana keadaan output adalah kebalikan dari input. Gerbang dasar lainnya dalah seperti gerbang NAND dan NOR. Contoh diagram berikut adalah gerbang NAND dan NOR yang memiliki dua input A dan B.

Gambar 64. Gerbang NAND transistor MOS

Gambar 65. Gerbang NOR transistor MOS

Bagaimana caranya membuat gerbang AND dan OR. Tentu saja bisa dengan menambahkan sebuah inverter di depan gerbang NAND dan NOR. G. Transistor CMOS CMOS adalah evolusi dari komponen digital yang paling banyak digunakan karena memiliki karakteristik konsumsi daya yang sangat kecil. CMOS adalah singkatan dari Complementary MOS, yang strukturnya terdiri dari 107

dua jenis transistor PMOS dan NMOS. Keduanya adalah transistor MOS tipe enhacement-mode. Inverter gerbang NOT dengan struktur CMOS adalah seperti gambar yang berikut ini. Beban RL yang sebelumnya menggunakan transistor NMOS tipe depletion-mode, digantikan oleh transistor PMOS enhancement-mode.

Gambar 66. Gerbang NOT inverter CMOS

Namun disini Q1 bukan sebagai beban, tetapi kedua transistor berfungsi sebagai complementrary switch yang bekerja bergantian. Jika input 0 (low) maka transistor Q1 menutup dan sebaliknya Q2 membuka, sehingga keluaran tersambung ke VDD (high). Sebaliknya jika input 1 (high) maka transistor Q1 akan membuka dan Q2 menutup, sehingga keluaran terhubung dengan ground 0 volt (low). H. Sirkuit Dasar CMOS Membalik

Jika input 0 (low) maka transistor Q1 menutup dan sebaliknya Q2 membuka, sehingga keluaran tersambung ke VDD (high). Sebaliknya jika input 1 (high) maka transistor Q1 akan membuka dan Q2 menutup, sehingga keluaran terhubung dengan ground 0 volt (low).

108

a. CMOS NOR Gate

b. CMOS NAND Gate

109

I. Macam-macam IC CMOS dan Data Sheetnya

110

111

112

113

114

115

LAMPIRAN LAPORAN PRAKTIKUM A. TUJUAN PERCOBAAN

1. Mempraktekkan Rangkaian IC TTL dan CMOS. 2. Dapat merangkai rangkaian gerbang logika yang ada pada IC TTL dan CMOS yang dicobakan dengan panduan data sheet. 3. Dapat membuktikan gerbang logika yang ada pada IC TTL dan CMOS yang dicobakan dengan panduan data sheet dan table kebenaran gerbang logika. B. ALAT DAN BAHAN 1. DC Power Supply 5V : 1 set 2. Multimeter : 1 buah 3. osiloskop: 2 buah 4. Pulsa Generator (audio generator) : 2 buah 5. Projectboard : 1 buah 6. IC TTL (DM74LS00N) dan CMOS (CD4001BE) : masing-masing 1 buah 7. Kabel Penghubung : secukupnya C. LANGKAH KERJA 1. Cek semua alat dan dikalibrasi. 2. Buat rangkaian sesuai dengan data sheet IC pada projectboard. 3. Hidupkan power suply, pastikan tegangan ≤ 5 V, kemudian sambungkan pada rangkaian. 4. Menghubungkan Audio generator pada masukan gerbang logika. 5. Cek masukan dan keluaran rangkaian dengan 2 buah osiloskop. 6. Plot gambar hasil pengamatan dan interprestasikan hasil. D. DATA HASIL PENGAMATAN 1. Data Sheet IC 1.1.

IC 7400

116

1.2.

IC 400BE

117

E. HASIL PERCOBAAN DAN KESIMPULAN Berdasarkan prkatikum yang telah dilakukan didapatkan data untuk ic ttl dan cmos 1. IC TTL DM 74LS00N 118

IC TTL 7400 terdiri dari 4 gerbang NAND dengan dua masukan (quad two-input NAND). Dari percobaan yang dilakukan didapatkan data keluaran IC seperti berikut : Ketika

kedua masukan

diberi tegangan 0V(LOW) maka

didapatkan tegangan seperti pada gambar :

Oscilloscope 1

CH 1 : Input A diambil dari kaki 12 dengan kondisi LOW

CH 2 : Input B diambil dari kaki 13 dengan kondisi LOW

Oscilloscope 2

CH 1 : Output diambil dari kaki 11 didapatkan kondisi HIGTH

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa: 1. Saat keadaan masukan keduanya HIGHT maka keluarannya akan LOW 2. Saat keadaan masukan keduanya LOW maka keluarannya akan HIGHT

119

3. Ketika masukan A diset HIGHT dan masukan B diset LOW maka tegangan keluarannya akan HIGHT 4. Ketika masukan A diset LOW dan masukan B diset HIGHT maka tegangan keluarannya akan HIGHT Dapat ditulis dalam bentuk table seperti berikut: A

B

X

0

0

1

1

1

0

1

0

1

0

1

1

2. IC CMOS CD4001BE

IC CMOS CD4001BE terdiri dari 4 gerbang NOR dengan dua masukan (quad two-input NOR).

120

Dari percobaan yang telah kami lakukan didapatkan data keluaran IC seperti berikut :

Input A pada chanel 1 di kaki 1 dengan kondisi LOW

Input B pada chanel 2 di kaki 2 dengan kondisi L

Output di kaki 3 dengan keluaran HIGHT

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa: 1. Saat keadaan masukan keduanya HIGHT maka keluarannya akan LOW 2. Saat keadaan masukan keduanya LOW maka keluarannya akan HIGHT 121

3. Ketika masukan A diset HIGHT dan masukan B diset LOW maka tegangan keluarannya akan LOW 4. Ketika masukan A diset LOW dan masukan B diset HIGHT maka tegangan keluarannya akan LOW

Maka dari IC yang kami cobakan dapat di buktikan tabel kebenarannya :

122

TRANSISTOR-TRANSISTOR LOGIC IC7432

A. TUJUAN 1. Dapat merangkai rangkaian gerbang logika yang ada pada IC TTL yang dicobakan dengan panduan data sheet. 2. Dapat membuktikan gerbang logika yang ada pada IC TTL yang dicobakan dengan panduan data sheet dan table kebenaran gerbang logika. B. ALAT DAN BAHAN 1. Mikrokontrolel sabagai ADC 5V 2. Projectboart 3. IC7432 4. Multimeter digital 5. Kabel penghubung C.

TEORI DASAR IC7432 terdiri dari beberapa gerbang logika OR dapat dilihat pada gambar. Berikut gambar gerbang logika dan tabel kebenaran dari IC7432

Gambar 1. Gerbang logika IC7432 123

Dapat dilihat pada gambar diatas bahwa IC7432 ada 4 gerbang logika OR. Dimana 1,2 sebagai input gerbang 1 dan 3 sebagai output gerbang 1, Vcc pada 14 dan Ground pada 7 dan seterusnya.

Gambar 2. Gerbang logika OR dan tabel kebenarannya Gerbang logika OR yaitu apabila diberi masukan pertama 0(LOW) dan masukan kedua 0(LOW) maka keluaran 0(LOW). Namun jika salah satu atau kedua masukan 1(HIGH) maka keluaran 1(HIGH). Berikut datasheet dari IC7432

124

D. PROSEDUR KERJA 1. Cek semua alat dan dikalibrasi. 2. Buat rangkaian sesuai dengan data sheet IC pada projectboard. 3. Hidupkan ADC pada mikrikotrolel. 4. Hubungkan dengan sumber tegangan 5V pada ADC yang terdapat pada mikrokontrolel. 5.

Lihat perubahan tegangan dengan multimeter dan perhatikan LED apabila kita beri masukan tertentu.

6. Plot gambar. E.

HASIL PENGAMATAN IC TTL HD 74LS32P dengan gerbang logika OR yaitu pada masukan 0 0 maka keluaran akan 0 dan apabila salah satu atau kedua masukan 1 maka keluran akan 1. 125

Dari percobaan yang dilakukan didapatkan data keluaran IC seperti berikut : 1. Ketika tegangan

kedua masukan

diberi logika 0(LOW) maka

seperti

pada

didapatkan gambar

:

Gambar 3. Rangkaian praktikum Gambar diatas menunjukkan bahwa pada saat kedua masukan diberi logika 0(LOW) maka dapat dilihat bahwa lampu pada rangkaian tidak hidup dan tegangan pada multimeter 0,39V atau dapat di anggap 0V. Lampu dipasang pada keluaran sebagai penanda bahwa keluaran dari gerbang logika OR pada IC7432 apabila diberi masukan 0(LOW) maka keluaran 0(LOW). 2. Ketika masukan 1 diberi logika 0(LOW) dan masukan ke 2 diberi logika 1(HIGH) maka didapatkan tegangan seperti pada gambar :

126

Gambar 4. Rangkaian praktikum Gambar diatas menunjukan bahwa pada saat masukan 1 beri logika 0 dan masukan kedua diberi logika 1 maka lampu hidup dan menandakan bahwa hasil keluaran 1(HIGH) dan nilai tegangan dapat dilihat pada multimeter. 3. Ketika masukan 1 diberi logika 1(HIGH) dan masukan ke 2 diberi logika 0(LOW) maka didapatkan tegangan seperti pada gambar :

127

Gambar 5. Rangkaian praktikum Gambar diatas menunjukan bahwa pada saat masukan 1 diberi logika 1 dan masukan kedua diberi logika 0 maka hasil keluaran 1(HIGH), lampu hidup dan juga dapat dilihat tegangannya pada multimeter. 4. Ketika kedua masukan diberi logika 1V(HIGH) maka didapatkan tegangan seperti pada gambar :

Gambar 6. Rangkaian praktikum 128

Gambar diatas menunjukkan bahwa apabila kedua masukan diberi logika 1 maka keluaran 1 (HIGH) dapat dilihat pada lampu dan tegangan pada multimeter.

Variasi untuk beberapa input yang dihubungkan dengan input lain dan melihat hasil keluarannya. 1. Apabila input pada kaki 13 dihubungkan dengan kaki 10 diberi logika 0 dan kaki 12 dihubungkan dengan kaki 9 diberi logika 0. Hasil keluaran di ambil di kaki 8 atau kaki 11

Gambar. praktikum Apabila masukan diberi logika 1

129

Gambar 7. Praktikum Dari kedua gambar diatas apabila masukan diberi logika 0 maka keluaran 0 (LOW). Apabila masukan diberi logika 1 maka keluaran 1 (HIGH) maka dapat kita lihat bahwa apabila masukan saling dihubungkan maka logika akan tetep sama dengan tabel kebenaran sesuai dengan masukan yang diberikan. 2. Apabila ke 8 masukan dihubungkan dengan sumber ADC dan ke 4 keluran diberi LED untuk melihat apakah dapat difungsikan semua gerbang logika pada IC dalam waktu bersamaan.

130

Gambar 8. Praktikum Gambar diatas meupakan hasil keluaran apabila semua masukan diberi logika 1. Semua LED hidup.

Gambar 9. Praktikum Gambar diatas merupakan masukan kaki 1 dan 2 berlogika 0 maka keluran LOW, LED brwarna putih mati dan yang lain hidup.

131

Gambar 10. Praktikum Gambar diatas pabila masukan 4 dan 5 berlogika 0 maka keluaran low, LED merah mati dan yang lain hidup.

Gambar 11. Praktikum Gambar diatas masukan 10 dan 9 diberi logika 0 maka keluaran low, LED kuning mati dan yang lain hidup. 132

Gambar 12. Praktikum Gambar diatas apabila masukan 12 dan 13 diberi logika 0 maka keluaran 0(low),LED hijau mati dan yag lain hidup.

Tabel1. Hasil percobaan dari IC7432 Input 1

Input 2

output

0

0

0,39

0

1

2,77

1

0

2,78

1

1

2,78

F.

PEMBAH ASAN IC7432 memiliki beberapa gerbang logika yang tersusun dari beberapa transistor. Pada praktikum ini kelompok kami menggunakan gerbang logika 1,2 sebagai input 3 sebagai output.

133

Tegangan masukan dari ADC adalah 5V tetapi dari hasil percobaan kita lihat bahwa apabila keluaran LOW maka besar tegangan 0,39V dan pada saat HIGH besar tegangannya 2,78V. Hal ini disebabkan karena karakteristik IC7432 dikatakan HIGH apabila tegangan keluaran besar dari 2,5V dan dikatakan LOW apabila tegangan keluaran kecil dari 2,5 atau sekitar 0,xx. Sebelum kelompok kami mendapatkan data yang benar, kami mengalami kendala untuk menemukan tegangan pada saat HIGH dan LOW. Data yang kami dapat tidak sesuai dengan tabel kebenaran gerbang logika OR pada IC7432. Namun setelah di teliti kembali ternyata ada kesalahan pada kabel penghubung yang tidak tertanam pada projectboart. G.

KESIMPULAN 1. Untuk merangkai dapat dilakukan dengan menyambungkan input, output, vcc, ground sesuai dengan skema gerbang logika dengan benar. 2. Dengan rangkaian seperti gambar kita dapat membuktikan tabel kebenaran sesuai dengan gerbang logika pada ic.

DAFTAR PUSTAKA Afrisa Hadha , 2007 . Transistor-Transistor Logic (TTL)UGM, Yogyakarta http://google.co.id/translate?hl=id&sl=en&u=http://www.transistortransistorlogic. m/ttl.htm Tokheim, Roger L, Elektronika Digital edisi kedua, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1990. www.id.wikipedia.org

134

135

BAB VII. FLIP-FLOP

Flip-flop adalah keluarga Multivibrator yang mempunyai dua keadaaan stabil atau disebut Bistobil Multivibrator. Rangkaian flip-flop mempunyai sifat sekuensial karena sistem kerjanya diatur dengan jam atau pulsa, yaitu sistemsistem tersebut bekerja secara sinkron dengan deretan pulsa berperiode T yang disebut jam sistem (System Clock atau disingkat menjadi CK). Seperti yang ditunjukkan dalam gambar 1:

Gambar 67. Keluaran dari pembangkit pulsa yang digunakan sebagai deretan pulsa untuk sinkronisasi suatu sistem digital sekuensial Lebor pulsa tp diandaikan kecil terhadap T.

Berbeda dengan uraian materi sebelumnya yang bekerja atas dasar gerbang logika dan logika kombinasi, keluarannya pada saat tertentu hanya tergantung pada harga-harga masukan pada saat yang sama. Sistem seperti ini dinamakan tidak memiliki memori. Disamping itu bahwa sistem tersebut menghafal hubungan fungsional antara variabel keluaran dan variabel masukan. Sedangkan fungsi rangkaian flip-flop yang utama adalah sebagai memori (menyimpan informasi) 1 bit atau suatu sel penyimpan 1 bit. Selain itu flip-flop juga dapat digunakan pada Rangkaian Shift Register, rangkaian Counter dan lain sebagainya. Flip-flop merupakan suatu memori dengan kapasitas 1 bit. Selama catu daya-nya terpasang maka memorinya akan bertahan. Dalam penerapannya, memori yang terkandung dalam flip-flop dapat diubah dengan memberikan clock pada masukannya. Flip-flop disusun dari rangkaian dasar yang berupa latch Macam - macam Flip-Flop: 1. RS Flip-Flop 2. CRS Flip-Flop 3. D Flip-Flop 136

4. Rangkaian D latch 5. Rangkaian D flip flop 6. T Flip-Flop / master slave J-K flip flop 7. edge-Triggered J-K Flip-Flop 8. Rangkaian J-K Flip-Flop 9. aplikasi mikrokontroler menggunakan octal D flip flop A. RS Flip-Flop RS Flip-Flop yaitu rangkaian Flip-Flop yang mempunyai 2 jalan keluar Q dan Q (atasnya digaris). Simbol-simbol yang ada pada jalan keluar selalu berlawanan satu dengan yang lain. RS-FF adalah flip-flop dasar yang memiliki dua masukan yaitu R (Reset) dan S (Set). Bila S diberi logika 1 dan R diberi logika 0, maka output Q akan berada pada logika 0 dan Q not pada logika 1. Bila R diberi logika 1 dan S diberi logika 0 maka keadaan output akan berubah menjadi Q berada pada logik 1 dan Q not pada logika 0. Sifat paling penting dari Flip-Flop adalah bahwa sistem ini dapat menempati salah satu dari dua keadaan stabil yaitu stabil I diperoleh saat Q =1 dan Q not = 0, stabil ke II diperoleh saat Q=0 dan Q not = 1 yang diperlihatkan pada gambar berikut:

Gambar 68. RS-FF yang disusun dari gerbang NAND

Tabel Kebenaran:

137

keterangan: memory = 1/0 dont care = Q dan Qnot nilainya 1 atau 0 Q = 0 [reset]; Q = 1 [set] Yang dimaksud kondisi terlarang yaitu keadaaan yang tidak diperbolehkan kondisi output Q sama dengan Q not yaitu pada saat S=0 dan R=0. Yang dimaksud dengan kondisi memori yaitu saat S=1 dan R=1, output Q dan Qnot akan menghasilkan perbedaan yaitu jika Q=0 maka Qnot=1 atau sebaliknya jika Q=1 maka Q not =0. RS flipflop menggunakan IC 7402 TTL IC

138

Contoh analisis waktu

Contoh RS flip flop application

139

1. CRS Flip-Flop

140

Tabel kebenarannya:

Keterangan: 1 / 0 = memory Q = 0 [reset] Q = 1 [set]

CRS Flip-flop adalah clocked RS-FF yang dilengkapi dengan sebuah terminal pulsa clock. Pulsa clock ini berfungsi mengatur keadaan Set dan Reset. Bila pulsa clock berlogik 0, maka perubahan logik pada input R dan S tidak akan mengakibatkan perubahan pada output Q dan Qnot. Akan tetapi apabila pulsa clock berlogik 1, maka perubahan pada input R dan S dapat mengakibatkan perubahan pada output Q dan Q not. Table kebenaran

Gambar 69. Table fungsi dan symbol untuk gerbang S-R flip-flop 141

Contoh

B. D Flip-Flop D flip-flop adalah RS flip-flop yang ditambah dengan suatu inventer pada reset inputnya. Sifat dari D flip-flop adalah bila input D (Data) dan pulsa clock berlogik 1, maka output Q akan berlogik 1 dan bilamana input D berlogik 0, maka D flip-flop akan berada pada keadaan reset atau output Q berlogik 0. suatu jenis FF lain yang dinamakan FF Data. Rangkaian ini dapat diperoleh dengan menambahkan satu gerbang NOT pada masukan FF terlonceng sebagai berikut:

142

Dari gambar di atas tersebut terlihat bahwa untuk sinyal clock yang rendah, keluaran Q akan tetap “terkunci” atau “tergerendel” pada nilai terakhirnya. Dalam hal ini dapat dikatakan bahwa pada saat kondisi clock rendah, sinyal masukan D tidak mempengaruhi keluaran Q. Sedangkan untuk sinyal clock yang tinggi, maka akan diperoleh keluaran sesuai dengan data D yang masuk saat itu.

Tabel Kebenaran:

Contoh 143

C. Rangkaian D latch Para 7475 adalah contoh dari sebuah latch D-sirkuit terpadu (juga disebut gerendel bistable). Ini berisi empat latcheds transparan D.

KOMENTAR

Input

output

E

D

Q

Q not

ULANG

1

0

0

1

SET

1

1

1

0

Data latch

0

X

q

Q not

144

Dari tabel fungsi kita dapat melihat bahwa output Q akan mengikuti D (transparan) selama garis mengaktifkan (E) adalah tinggi (disebut aktif-tinggi memungkinkan). Ketika E pergi rendah, output Q akan menjadi terkunci ke nilai yang D hanya sebelum transisi tinggi ke rendah E. Gambar IC 7475

Table kebenaran

145

D. Rangkaian D flip flop Para 7475 D flip-flop berbeda dari kait 7475 D dalam beberapa cara. Yang paling penting 7475 adalah perangkat tepi-dipicu. Ini berarti bahwa transisi di Q akan terjadi hanya pada tepi pulsa masukan pemicu. Pulsa memicu biasanya jam atau sinyal waktu bukan garis memungkinkan. Dalam kasus 7474, titik pemicu adalah di tepi positif dari Cp (rendah ke tinggi transisi). Para 7474 memiliki dua jenis berbeda dari masukan: sinkron dan asinkron. Para input sinkron D (data) dan Cp (jam) input. Negara pada input D akan ditransfer ke Q di tepi positif dari input adalah SD (mengatur) dan RD (reset), yang beroperasi secara independen dari D dan Cp. Menjadi asynchronous berarti bahwa mereka tidak sinkron dengan pulsa clock, dan keluaran Q akan segera merespon perubahan masukan di SD dan RD. Lingkaran kecil di SD dan RD berarti bahwa mereka aktif-LOW masukan,

KOMENTAR

asinkron

Input

output

S

D

Cp

D

Q

Q not

0

1

X

X

1

0

146

sinkron

1

0

X

X

0

1

Not used

0

0

X

X

1

0

Sinkron set

1

1

+

1

1

0

Sinkron reset

1

1

+

0

0

1

Symbol logika dan konfigurasi kaki IC

147

Positif edge detection circuit and waveforms

Table kebenaran

148

Contoh

149

E. T Flip-Flop Table kebenaran

150

Tabel Kebenaran:

Rangkaian T flip-flop atau Togle flip-flop dapat dibentuk dari modifikasi clocked RSFF, DFF maupun JKFF. TFF mempunyai sebuah terminal input T dan dua buah terminal output Q dan Qnot. TFF banyak digunakan pada rangkaian Counter, frekuensi deviden dan sebagainya.

151

Contoh

152

F. Edge-triggered flip-flop JK JK flip-flop bekerja sangat mirip dengan flip-flop SR. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa flip-flop memiliki NO keadaan tidak valid. Output beralih (mengubah ke keadaan sebaliknya) ketika kedua input J dan K TINGGI. Tabel kebenaran ditampilkan di bawah.

Symbol edge triggered

Table kebenaran

Contoh

153

G. J-K Flip-Flop JK flip-flop sering disebut dengan JK FF induk hamba atau Master Slave JK FF karena terdiri dari dua buah flip-flop, yaitu Master FF dan Slave FF. Master Slave JK FF ini memiliki 3 buah terminal input yaitu J, K dan Clock. Sedangkan IC yang dipakai untuk menyusun JK FF adalah tipe 7473 yang mempunyai 2 buah JK flip-flop dimana lay outnya dapat dilihat pada Vodemaccum IC (Data bookc IC). Kelebihan JK FF terhadap FF sebelumnya yaitu JK FF tidak mempunyai kondisi terlarang artinya berapapun input yang diberikan asal ada clock maka akan terjadi perubahan pada output. Untuk mencegah kemungkinan kondisi "ras" yang terjadi ketika kedua input S dan R berada pada logika 1 ketika input CLK jatuh dari logika 1 ke logika 0, entah bagaimana kita harus mencegah salah satu masukan dari yang berpengaruh pada kait induk di sirkuit. Pada saat yang sama, kita masih ingin flip-flop untuk dapat mengubah keadaan pada setiap tepi jatuh dari masukan CLK, jika sinyal masukan

154

logika panggilan untuk ini. Oleh karena itu, masukan S atau R untuk dinonaktifkan tergantung pada keadaan saat ini dari output latch budak. Jika output Q adalah logika 1 (flip-flop dalam keadaan "Set"), input S tidak dapat membuat mengatur lebih dari yang sudah ada. Oleh karena itu, kita dapat menonaktifkan input S tanpa menonaktifkan flip-flop di bawah kondisi ini. Dengan cara yang sama, jika output Q adalah logika 0 (flip-flop adalah Reset), input R dapat dinonaktifkan tanpa menyebabkan kerusakan. Jika kita dapat mencapai hal ini tanpa terlalu banyak kesulitan, kita akan telah memecahkan masalah kondisi "ras".

Tabel Kebenaran :

Logic symbol dan konfigurasi kaki IC 7476

155

Tabel kebenaran

156

H. aplikasi mikrokontroler menggunakan octal D flip flop

Gambar 70. Penggunaan octal D flipflop untuk tatap muka ke mikrokontroler

Sebuah aplikasi dari '273 D flip-flop oktal ditunjukkan pada Gambar 1045. Di sini digunakan sebagai pembaruan dan tahan mendaftar. Setiap s 10 itu menerima pulsa clock dari mikrokontroler 68HC11 Motorola. Data yang ada di Do-D7 pada setiap jam tepi positif disimpan dalam register dan output di qo-P7. 157

Sensor suhu analog dirancang untuk output tegangan yang proporsional dengan centrigrade derajat. (Lihat bagian 15-12 untuk desain sensor suhu). Mikrokontroler 68HC11 memiliki kemampuan untuk membaca tegangan analog dan mengubahnya menjadi nilai setara digital mereka. Sebuah program perangkat lunak ini ditulis untuk mikrokontroler untuk menerjemahkan string digital ke output dua digit BCD berarti bagi layar. Output BCD dari 68HC11 terus berubah sebagai berfluktuasi suhu. Salah satu cara untuk menstabilkan data ini berfluktuasi adalah dengan menggunakan sebuah register penyimpanan seperti 74HC1273. Karena '273 hanya menerima data BCD setiap s 10, itu akan terus menampilkan dua digit konstan untuk waktu yang panjang, sehingga lebih mudah untuk dibaca. Lampiran Dari pembahasan di atas, kami mencoba menguji tabel kebenaran dari flip flop dengan menggunakan IC 7402 dan IC 7475 

IC 7402 Dapat kita uji Pada contoh soal 1 :

Set input dari kaki 2, reset input pada kaki 6, dan keluaran pada kaki 3 dan 4.

158

LAPORAN PRAKTIKUM A. TUJUAN Membuktikan tabel kebenaran RS flip flop menggunakan IC HD74LS02P

B. ALAT DAN BAHAN No

Alat

Bahan

1

Multimeter Digital

IC HD74LS02P

2

Mikro kontroler

3

Kabel Penghubung

4

Projeckboard

C. TEORI DASAR RS FF adalah flip-flop dasar yang memiliki dua masukan tak sinkron yaitu R (Reset) dan S (Set) dan dua keluaran Q dan Q‟(komplemen). Salah satu IC yang menggunakan RS flip flop adalah IC HD74LS02P.Berdasarkan data sheet,pin IC HD74LS02P menggunakan gerbang logika NOR seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini:

r r R r r R Q ‘ r r r S 159

Gambar 1.Pin ICHD74LS02P Dari gambar 1 dapat dilihat IC 74LS02P terdiri dari 4 gerbang NOR, input R berada pada kaki 2,input S pada kaki 6.keluaran Q berada pada kaki 1 yang terhubung dengan kaki 5 sebagai input bersama dengan input S.sedangkan keluaran Q‟ berada pada kaki 4 yang terhubung dengan kaki 3 sebagai input bersama dengan R.hal ini sesuai dengan rangkaian dasar RS flip flop menggunakan gerbang NOR.seperti yang terlihat pda gambar dibawah ini:

Gambar 2.rangkaian dasar RS flip flop dan tabel kebenaranya

Dari gambar 2, pada keadaan masukan R=S=0 terjadi respon pada keluaran Q dan Q‟ seperti keadaan keluaran sebelumnya yang tidak berubah, maka hal ini disebut keadaan memori. Pada keadaan masukan R=0,S=1 maka flip flop dalam keadaan set dimana Q= 1. Dan pada saat R=1, S=0, flip flop dalam keadaan reset dimana Q=0. Pada keadaan masukan R=S=1 keadaan keluaran Q=Q‟ keadaan ini disebut dengan keadaan terlarang. D. PROSEDUR KERJA 11. Menyediakan alat dan bahan yang akan digunakan 12. Menancapkan IC HD74L02P pada projectboard. 13. Menghubungkan pin nomor 14 ke VCC pada mikro kontroler 14. Menghubungkan pin nomor 7 ke ground pada mikro kontroler 15. Menghubungkan pin nomor 1 dan 5 serta pin nomor 3 dan 4 menggunakan jumper pada papan projectboard. 160

16. Menghubungkan kabel konektor pada mikrokontroler ke input S dan R sesuai nomor PIN pada gambar 1. 17. Menyalakan mikro kontroler 18. Salah seorang praktikan menekan tombol isyarat input pada mikro kontroler sesuai input yang diinginkan 19. Seorang praktikan yang lain mengukur tegangan keluaran Q dan Q‟ pada nomor pin sesuai dengan gambar 1. 20. Mengulangi langkah 8 dan 9 untuk input yang berbeda. E. HASILPENGAMATAN

Gambar 3. pin IC74LS02P pada projectboard

161

Gambar 4. Keadaan flip flop pada saat masukan R=S=1

Gambar 5. Keadaan flip flop pada saat masukan R=0,S=1.

162

Gambar 6. Keadaan flip flop pada saat masukan R=1,S=0.

Gambar 7.keadaan flip flop pada saat masukan R=S=0

Tabel kebenaran RS flip flop pada IC HD74LS02P berdasarkan hasil pengamatan A.Untuk kombinasi 1 dan 2 sesuai dengan gambar 1. 163

R

S

Q(Volt)

Q‟(Volt)

1

1

4.19

4.19

0

1

3.64

0.87

1

0

0.78

3.38

0

0

3.64

0.87

B.Untuk kombinasi gerbang NOR 3 dan 4 seperti gambar dibawah ini:

Data yang diperoleh adalah sebagai berikut:

rr r Q

r r r RR r Q r ’ r r S

R

S

Q(Volt)

Q‟(Volt)

1

1

4.27

4.27

0

1

3.58

0.78

1

0

0.78

3.57

0

0

0.73

3.60

c.untuk kombinasi 1 dan 3 seperti pada gambar dibawah ini;

164

rr r Q

r r r R

r r r S

Kaki 1 terhubung dengan kaki 9 yang merupakan kaki Q.kaki 3 terhubung dengan kaki 10 yang merupakan kaki Q‟.input R berada pada kaki 2 sedangkan input S pada kaki 8

Data yang diperoleh: R

S

Q(Volt)

Q‟(Volt)

1

1

4.25

4.25

0

1

3.59

0.81

1

0

0.78

3.39

0

0

0.73

3.53

d.kombinasi gerbang NOR 2 dan 3 seperti yang terlihat digambar:

R r R R r S

R r R Q r ’ Q

165

R r Q ’

Data yang diperoleh adalah sebagai berikut: R

S

Q(Volt)

Q‟(Volt)

1

1

4.27

4.27

0

1

4.08

0.17

1

0

0.17

4.08

0

0

0.17

4.06

F. PEMBAHASAN RS flip flop dengan gerbang logika NOR merupakan salah satu rangkaian flip flop dasar.IC HD74LS02P merupakan salah satu IC yang menggunakan RS flip flop dengan logika NOR.Dari tabel hasil pengamatan didapatkan keluaran high jika tegangan > 2.7 volt dan low jika< 2.7 volt.dari tabel hasil pengamatan untuk semua kombinasi didapatkan data sesuai dengan tabel kebenaran RS flip flop pada gambar 2.jika R=0,S=1 maka keluaran Q akan high dan Q‟ akan low.dan jika R=1,S=0 maka keluaran Q akan low dan Q‟ akan high.pada saat R=S=0 maka keadaan flip flop berada dalam keadaan memori dimana sama dengan keadaan sebelumnya.jika R=S=1 ini disebut dengan keadan terlarang dimana Q=Q‟.

G. KESIMPULAN Tabel kebenaran RS flip flop dengan gerbang logika NOR terbukti kebenaranya pada IC HD74LS02P.Hasil pengamatan sesuai dengan tabel kebenaran RS flip flop dengan gerbang logika NOR. H. DAFTAR PUSTAKA

166

Tim fakultas teknik.2001.Dasar-Dasar Flip Flop.Yogyakarta:Universitas Negeri Yogyakarta. http://www.hqew.net/datasheet/HD74LS02P-datasheet-pdf-download147742.html (diunggah pada tanggal 24 desember 2012 pukul 07.00 wib)

167

BAB VIII. PERTIMBANGAN PRAKTIS DESAIN DIGITAL

Tujuan 1. menjelaskan penyebab dan efek dari kondisi pada persamaan operasi flipflop. 2. Menggunakan data IC untuk menentukan spesifikasi operasi IC seperti setup time, hold time, delay propagasi ,dan input / output tegangan dan spesifikasinya. 3. melakukan analisis kasus terburuk pada waktu operasi Flip-Flop dan sirkuit penyelesiannya. 4. mendesain rangkaian seri RC untuk menyediakan fungsi otomatis powerup reset. 5. Menjelaskan kemampuan gelombang-pembentuk dan karakteristik operasi dari IC Schmitt triggrer. 6. Menjelaskan masalah yang disebabkan oleh “bouncing saklar” dan cara untuk menghilangkan efek tersebut. 7. Menghitung ukuran optimal untuk sebuah resistor pull-up.

Pembahasan

sebelumnya kita telah mengetahui blok bangunan utama dari solusi dari permasalahan sirkuit. ada beberapa pengetahuan tentang pewaktu dan tegangan yang di izinkan sebelum mengunakan IC. A. Flip-Flop parameter waktu berikut salah satu contoh parameter waktu dari pembuatan IC, dengan menggunakan IC 74LS76.

168

dari gambar tegangan di atas terlihat gelombang J dan CP akan membentuk kondisi rice, kondisi rice merupakan imput trigger pada alat (seperti flip-flop) berubah pada waktu yang sama dari kedudukan HI ke LOW atau sebaliknya. terlihat pada J berubah dari kondisi LOW menjadi HI tepatnya saat tepi negative pada gelombang waktu. penjangnya waktu aktif dari gelombang waktu tepi ditentukan oleh tingkatan dari input flip-flop, untuk IC 74LS76 adalah 20ns

Gambar 71. transisi aktif dari Cp saat tegangan diatas 1.3 V

Data manual ac(formasi gelombang untuk

gelombang)

menggambarkan titik

menyediakan

pengukuran

.

Waktu

bentuk setup –

menentukan panjangnya waktu FF terlihat untuk menentukan tingkat input. Hold Time - berapa lama tingkat input harus diadakan di luar egle time yang aktif

169

contoh:

buktikan waktu setup dan waktu tahan dari 74H106 dari gelombang berikut (L)=13ns,ts (H)=10ns,th (L)=th(H)= 0ns.

170

Contoh 11-2

171

ts(L) =13 ns, ts(H)=10n, tn(L)=th(H)=0ns 

Interval gelombang keterlambatan dari S atau masukan R ke output SQ: tPLH=20ns RQ: tPHL=30ns



Interval gelombang keterlambatan dari waktu input ke output CpQ: tPLH=20ns tPHL=30ns

172

contoh 11-13 Ic 74109 (edge-triggered j-k flip-flop positif)

solusi gelombang: 173

B. Reset otomatis reset otomatis atau pengulangan otomatis dalam pengoperasianya kita menggunakan rangkaian RC,dengan konsep pengisian dan penggosongan kapasitor.

174

otomatis reset ini menggunakan sebuah gabungan reset IC. kerjanya terhgantung alat mereset dan lamanya sirkuit mereset terjadi sekitar 1 s C. IC Schmitt Trigger Sirkuit dengan histeresis didasarkan pada ide dasar umpan balik positif: sirkuit aktif dapat dibuat untuk berperilaku sebagai pemicu Schmitt dengan menerapkan umpan balik positif sehingga gain loop lebih dari satu. Umpan balik positif diperkenalkan dengan menambahkan bagian dari tegangan keluaran dengan tegangan masukan, maka, sirkuit ini mengandung sebuah attenuator (kotak B pada gambar di sebelah kanan) dan musim panas (lingkaran dengan dalam "+") di samping ke amplifier bertindak sebagai komparator.

175

Dinamis ambang batas (seri umpan balik): ketika tegangan masukan melintasi ambang di beberapa arah sirkuit yang sangat perubahan ambang batas sendiri ke arah yang berlawanan. Untuk tujuan ini, mengurangi bagian dari tegangan output dari ambang (itu adalah sama dengan menambahkan tegangan ke tegangan input). Dengan demikian output mempengaruhi ambang batas dan tidak berdampak pada tegangan masukan. Sirkuit ini dilaksanakan oleh penguat diferensial dengan umpan balik positif dimana serangkaian input dihubungkan ke input pembalik dan output - ke input non-pembalik. Dalam pengaturan ini, redaman dan penjumlahan dipisahkan: pembagi tegangan bertindak sebagai attenuator

dan

panas . Contoh:

bertindak

sebagai

loop

sederhana tegangan

seri

musim

transistor klasik emitter-coupled memicu Schmitt , op-amp

pembalik Schmitt pemicu , dll Modifikasi tegangan input (umpan balik paralel): ketika tegangan masukan melintasi ambang arah beberapa sirkuit perubahan tegangan masukan yang sangat dalam arah yang sama (sekarang menambahkan bagian dari tegangan output langsung ke tegangan masukan). Dengan demikian output "membantu" tegangan input dan tidak mempengaruhi ambang pintu. Sirkuit ini dapat diimplementasikan 176

oleh amplifier tunggal berakhir non-pembalik dengan umpan balik positif paralel dimana input dan output sumber terhubung melalui resistor ke input. Dua resistor membentuk berbobot musim panas paralel menggabungkan kedua redaman dan penjumlahan. Contoh: kurang akrabkolektor-basis digabungkan memicu Schmitt , op-amp non-pembalik Schmitt memicu , dll Beberapa sirkuit dan elemen menunjukkan resistensi negatif juga dapat bertindak dengan cara yang sama: konverter impedansi negatif (NIC),lampu neon , dioda terowongan (misalnya, sebuah dioda dengan "N"-berbentuk arus-tegangan karakteristik di kuadran pertama), dll Dalam kasus terakhir, masukan berosilasi akan menyebabkan dioda untuk berpindah dari satu kaki naik dari "N" untuk yang lain dan kembali lagi sebagai masukan melintasi batas beralih naik dan turun.. Dua ambang searah berbeda ditugaskan dalam hal ini untuk dua terpisah loop terbuka pembanding (tanpa histeresis) mengendarai sebuah pemicu RS (2masukan sel memori). Pemicunya adalah toggled tinggi ketika tegangan input salib ke atas ambang batas tinggi dan rendah ketika tegangan input salib atas ke bawah ambang batas rendah. Sekali lagi, ada umpan balik positif tetapi sekarang terkonsentrasi hanya dalam sel memori. Contoh: 555 timer , saklar sirkuit menghilangkan bounce. Fungsi Transfer

177

Contoh 11-7

178

contoh 11-10

1. “Bouncing Switch” Debouncing Switch salah satu hal yang biasanya terjadi jika memasukkan sinyal dengan saklar manual ke dalam satu sirkuit digital maka akan timbul bounce sinyal.

179

Metode Schmitt pada ”bouncing saklar”

180

Metode Cross-NAND ”Bouncing Saklar”

181

D. Ukuran Resistor Pull-Up Pull-up resistor digunakan dalam elektronik sirkuit logika untuk memastikan bahwa masukan untuk sistem logika menetap di tingkat logika diharapkan jika perangkat eksternal yang terputus atau impedansi tinggi . Mereka juga dapat digunakan pada antarmuka antara dua jenis perangkat logika, mungkin beroperasi pada tegangan catu daya yang berbeda.  Digunakan untuk mencegah pengembangan  Hindari konsumsi daya tinggi  10 k k resistor bekerja dengan baik  Pull-down resistor  Untuk menjaga terminal RENDAH  100 k resistor bekerja dengan baik 182

E. Pertimbangan Praktis input dan output  Power Supply 5 V o menggunakan regulator tegangan sirkuit terpadu Seri 78XX o sirkuit penyearah ac-ke-dc o Riak keluaran bebas

 Jam 60 Hz

183

 pengatur Light-Emitting Dioda o Menyediakan jalan ketika output RENDAH o resistor batas resistor 330 

 Input ke fototransistor Alarm

184

 Menggunakan Optocoupler bagi Tingkat Shifting

 menghitung dengan saklar optik interrupter

 MOSFET daya untuk pengendali Rela

185

LAPORAN PRAKTIKUM A. TUJUAN PERCOBAAN 1. Mempraktekan Rangkaian Digital untuk delay propagasi waktu

2. Dapat merangkai rangkaian JK FF pada IC 7476 3. membuktikan bentuk rasio perubahan gelombang terhadap waktu perubahannya 4. dapat membuktikan bentuk keluaran maupun masukan pada IC7476 B. DASAR TEORI betuk keluaran maupun masukan dari IC 7476 di relevansikan dengan dataseet nya,berikut data sheet IC 7476 (bentuk tegangan).

186

dari beberapa gambar yang terlihat pada data seet, pada pembuktin kami akan membuktikan pada kondisi seet dan reset output delay dan pada kondisi propagasion delai. logika IC 7476 oprerating mode

input

Output

Sd inv

Rd inv

CP inv

J

K

Q

Qinv

Asynchronous Set

L

H

x

"+"

"+"

H

L

Asynchronous Reset

H

L

x

"+"

"+"

L

H

Undertemined

L

L

x

"+"

"+"

H

H

toggle

H

H

"+"

h

h

q inv

q

Load"0" (reset)

H

H

"+"

l

h

L

H

Load"1" (set)

H

H

"+"

h

l

H

L 187

hold "no change"

H

H

"+"

l

l

q

q inv

“+”= gelombang waktu posotif C. ALAT DAN BAHAN a.

DC Power Supply 5VDC : 1 set

b.

Multimeter : 1 buah

c.

osiloskop: 2 buah

d.

Pulsa Generator : 2 buah

e.

Breadboard : 1 buah

f.

IC 7476 : 1 buah

g.

Kabel Penghubung : secukupnya

188

D. GAMBAR RANGKAIAN 

untuk IC 7476 pada kondisi set dan reset delay

Rangkaian :

1 2 3

Vcc 5V

16

IC Reset

14

4

13

5

12

6

11

7 8

Q

15

Set

7476

Qinv

10 9

189



untuk IC 7476 Pada kondisi delay propagasi

Rangkaian:

190

1

16

CP inv

2 IC

3 4

14

Qinv

13

J

5

12

6

Vcc 5V

Q

15

11 7476

7

10

8

9

Input pada kaki CP inv dan Kaki J

1

CP inv

K

2 3

14

4

13

5

12

7

Q

15 IC

6

Vcc 5V

16

Qinv

11 7476

8

10 9

Input pada kaki CP inv dan Kaki K

191

E. LANGKAH KERJA a. Membuat rangkaian seperti gambar rangkaian yang ada, pastikan dan cek semua alat kemuadian kalibrasi. b. Setelah rangkaian dibuat,kemudian cek kemali ragkain dengan multimeter, tehubungnya dan tak terhubunganya rangkaian. c.

Hidupkan power suply, pastikan tegangan ≤ 5 V, kemudian sambungkan pada rangkaian

d.

Kemudian menghubungkan rangkaian sesuai dengan tabel dan gambar pada pembahasan 192

e.

Plot gambar hasil pengamatan dan interprestasikan hasil.

F. DATA HASIL PENGAMATAN 

untuk IC 7476 pada kondisi set dan reset delay

saat set = low dan reset =high

gambar Input untuk RD inv (Reset) dalam posisi high

gambar Input untuk SD inv (set) dalam posisi low

gambar output untuk Q dalam posisi High

dari hasil yang telah didapatkan terlihat jika dibandingkan dengan data sheet IC 7476, untuk Asingkron set di mana pada kaki Sd inv di posisikan kondisinya dalam keadaan Low dan pada kaki RD inv di posisikan kondisinya dalam keadaan high maka didapatkan output (Q) dalam keadaan High

saat set = High dan reset =Low 193

gambar Input untuk RD inv (Reset) di kaki 3 pada IC dalam



untuk IC 7476 Pada kondisi delay propagasi

saat CP = High dan J=High

gambar Input untuk J pada kaki 4 pada IC dalam posisi High

gambar Input untuk CP inv pada kaki 1 pada IC dalam posisi high

gambar output untuk Q pada kaki 13 pada IC dalam posisi Low

akan bekerja jika CP dalam posisi Hig ke low, sehingga Q menjadi High pada posisi ini

Bentuk gelombang tidak terdefenisikan karena saat CP berada pada kondisi dari Hi ke Low, posisi J Berada Pada kondisi LoW

194

saat CP = High dan K=High

gambar Input untuk K pada kaki 16 pada IC dalam posisi high

gambar Input untuk CP inv pada kaki 1 pada IC dalam posisi high

gambar output untuk Q pada kaki 15 pada IC dalam posisi Higt

akan bekerja jika CP dalam posisi Hig ke low, sehingga Q Pada masukan Perbedaan Frekuensi menjadi Low pada posisi ini Bentuk gelombang kembali Ke posisi Hight karena saat CP berada pada kondisi dari Hi ke Frekuensi Masukan Low, posisi K Berada Pada kondisi LoW Frekuensi masukan

Input K Pada kaki 16 IC

195

input CP pada kaki 1 IC dan Output Q pada

G. KESIMPULAN 1.

ketertinngalan pada delay propagation tidak dapat diukur pada osiloskop karena durasi keterlambatan berkisar dalam Nano sekon

2.

pada masukan menggunakan CP, perubahan gelombang pada keluaran Q terlihat hanya saat CP berada pada posisi High ke Low

196

BAB IX. GERBANG COUNTER DAN APLIKASI Counters (pencacah) adalah alat / rangkaian digital yang berfungsi menghitung/ mencacah banyaknya pulsa clock atau juga berfungsi sebagai pembagi frekuensi, pembangkit kode biner Gray. Karakteristik penting dari pencacah adalah kerjanya sinkron atau tak sinkron, mencacah maju atau mundur, dan sampai beberapa banyak ia dapat mencacah (modulus pencacah), dapat berjalan terus (free running) ataukah dapat berhenti sendiri (self stopping). Ada dua jenis pencacah yaitu pencacah sinkron (syncronuous counters) atau pencacah jajar dan pencacah tak sinkron (asynchronous counters) yang kadang-kadang disebut juga pencacah deret (series counters) atau pencacah kerut (ripple counters). Langkah-langkah

dalam

merancang pencacah

adalah

menentukan

karakteristik pencacah. Jenis flipflop yang digunakan (D-FF, JK-FF atau RS-FF). Prasyarat perubahan logika dari flipflop yang digunakan. Counter atau pencacah dapat dibentuk menggunakan rangkaian flip-flop umumnya adalah flip-flop jenis J-K. Counter

merupakan

rangkaian

logika

pengurut,

karena

counter

membutuhkan karakteristik memori, dan pewaktu memegang peranan yang penting. Counter digital mempunyai karakteristik penting yaitu sebagai berikut : 1.

Jumlah hitungan maksimum (modulus N-counter)

2.

Menghitung ke-atas atau ke-bawah (up atau down - counter)

3.

Operasi asinkron atau sinkron

4.

Bergerak bebas atau berhenti sendiri

Sebagaimana dengan rangkaian sekuensial yang lain, untuk menyusun counter digunakan flip-flop. Counter dapat digunakan untuk menghitung banyaknya clock-pulsa dalam waktu yang tersedia (pengukuran frekuensi), Counter dapat juga digunakan untuk membagi frekuensi dan menyimpan data. A. Analisa Sequential Circuits

197

Sebuah rangkaian sekuensial yang mengeluarkan urutan state-state tertentu,yang merupakan aplikasi dari pulsa-pulsa inputnya. Pulsa input dapat berupa pulsa clock atau pulsa yang dibangkitkan oleh sumber eksternal dan muncul pada interval waktu tertentu. Counter banyak digunakan pada peralatan yang berhubungan dengan teknologi digital, biasanya untuk menghitung jumlah kemunculan sebuah kejadian/event atau untuk menghitung pembangkit waktu. Counter yang mengeluarkan urutan biner dinamakan Biner Counter Sebuah n-bit binary counter terdiri dari n buah flip-flop, dapat menghitung dari 0 sampai 2n – 1.

B. COUNTER SYNKRON & ASYNKRON Ada dua jenis counter yaitu : 1. Asyncronous counter

198

Asyncronous couter disebut ripple trough counter/serial counter,karena output masing-masing flip-flop yang digunakan akan bergulingan (berubah kondisi dari 0 ke 1 atau sebaliknya) secara berurutan. Hal ini karena flip-flop yang paling ujung saja yang dikendalikan sinyal clock, sedangkan sinyal lainnya diambil dari masing-masing flip-flop sebelumnya.

2. Syncronous counter Syncronous counter,output flip-flop yang digunakan bergulingan secara serempak. Hal ini disebabkan karena masing-masing flip-flop tersebut dikendalikan secara serempak oleh satu sinyal clock.Oleh sebab itu syncronous counter disebut pararel counter.

Ripple Counters Ripple Counter = Asynchronous Counter   

Counter terdiri dari beberapa Flip-Flop pada bit di-cascadekan. Pada Ripple Counter, output dari Flip-Flop pada bit dengan level yang lebih rendah menjadi input dari Fip-Flop pada bit berlevel lebih tinggi. Dengan kata lain, input clock dari masing-masing Flip-Flop berasal dari output Flip-flop yang lain.

199

Gambar diatas menunjukkan suatu rangkaian counter biner 4-bit, poinpoin berikut yang berkenaan dengan operasinya: 

Pulsa clock hanya diberikan kepada CLK input dari FF A. Jadi, FF A akan toggle setiap saat pulsa-pulsa CLK melakukan transisi negatip (Tinggi ke Rendah). Ingat bahwa untuk semua J=K=1.



Output FF A berfungsi sebagai CLK input untuk FF B, sehingga FF B akan toggle setiap saat output A berubah dari 1 ke 0. Demikian juga FF C akan toggle pada saat B berubah dari 1 ke 0 dan FF D akan toggle apabila C berubah dari 1 ke 0. Tabel dibawah menunjukkan urutan keadaan-keadaan biner, dengan D sebagai MSB dan A sebagai LSB maka akan dihasilkan urutan counting biner dari 0000 sampai 1111.



Setelah terjadi pulsa ke 15, counter FF berada dalam keadaan 111. Atas komando pulsa clock yang ke 16 FF A beruabah dari 1 ke 0, yang menyebabkan FF B berubah dari 1 ke 0, dan seterusnya sampai counter berada dalam keadaan 0000. Dengan kata lain, counter tersebut telah melewati satu cycle lengkap dan telah recycled kembali ke 0000, dimana counter akan mulai suatu cycle counting baru apabila diberikan pulsa-pulsa clock berikutnya.

Jenis counter ini dikenal sebagai counter asinkron. Karena kerjanya saling menunggu, maka terjadi penundaan antara respond dari setiap FF. Pada FF modern penundaan ini sangat kecil (10-40 ns), tapi dalam beberapa hal penundaan ini dapat menyulitkan. Dikarenakan cara bekerjanya, jenis counter ini juga umum dikenal sebagai ripple counter. 200

Untuk 3-bit binary Ripple Counter, dapat dilihat sebagai berikut:

201

C. Modulo Number Counter pada gambar mempunyai 16 kedudukan yang berbeda (0000 sampai 1111). Jadi counter ini merupakan Mod-16 ripple counter. Ingat bahwa Modulo number selalu sama dengan jumlah kedudukan atau keadaan yang dilewati counter dalam setiap 96 cycle lengkap sebelum recycle kembali ke kedudukan permulaannya. Mod number dengan mudah dapat diperbesar dengan menambah lebih banyak FF pada counter. Yaitu : Modulo number = 2N Dimana N adalah jumlah FF yang dihubungkan dalam susunan counter. Misalnya apabila digunakan lima FF, maka akan didapatkan mod-32 counter (25 = 32), yang berarti memiliki 32 kedudukan yang berbeda (00000 sampai 11111). Contoh: Counter MOD 8 ada 3flip-flop Counter MOD 16 ada 4 flip-flop

202

D. Self-Stopping Ripple Counter Ada kemungkinan untuk memakai counter gambar 8.6 dan memodifikasi sedemikian rupa hingga hanya menghitung sampai nilai biner tertentu dan kemudian berhenti menghitung meskipun pulsa clock terus menerus diberikan.

Rangkaian diatas akan berhenti secara otomatis pada hitungan ke sepuluh : 1010. Hal itu dapat terjadi karena pada hitungan tersebut (pulsa clock ke-10) QD dan QB sama sama bernilai logika “1”, sehingga output pintu NAND adalah “0”. Logika “0” tersebut masuk sebagai input j-k flip-flop yang pertama akibatnya maka QA tetap pada kondisi semula (tidak berguling).

E. Down Counter 203

F. Conter Asinkron Mod-N n

Counter Mod-N adalah Counter yang tidak 2 . Misalkan Counter Mod-6, menghitung : 0, 1, 2, 3, 4, 5. Sehingga Up Counter Mod-N akan menghitung 0 s/d N-1, sedangkan Down Counter MOD-N akan menghitung dari bilangan tertinggi sebanyak N kali ke bawah. Misalkan Down Counter MOD-9, akan menghitung : 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 15, 14, 13,.. Sebuah

Up

Counter

Asinkron

Mod-6,

akan

menghitung

:

0,1,2,3,4,5,0,1,2,... Maka nilai yang tidak pernah dikeluarkan adalah 6. Jika hitungan menginjak ke-6, maka counter akan reset kembali ke 0. Untuk itu masing-masing Flip-flop perlu di-reset ke nilai ”0” dengan memanfaatkan inputinput Asinkron-nya (1=SPdan 0=CP). Nilai ”0” yang akan dimasukkan di PC didapatkan dengan me-NAND kan input A dan B (ABC = 110 untuk desimal 6). Jika input A dan B keduanya bernilai 1, maka seluruh flip-flop akan di-reset.

204

IC Ripple Counter

G. Seven Segment LED Display Decoders Seven segment merupakan suatu komponen yang berfungsi untuk menampilkan angka desimal yang biasanya dipakai pada jam digital,meteran elektronik dan piranti elektronik lainnya yang menampilkan informasi berupa angka. Seven segment ini merupakan salah satu kompnen display visual yang sering digunakan dalam dunia elektronika digital, selain seven segment ada juga dot matrix, LCD, dll. Seven segment terdiri dari 7 LED yang membentuk sebuah angka 8 dan 1 buah LED yang terdapat pada titiknya. Seven segment dapat menampilkan angka 0-9,

205

bisa juga dengan memaksa untuk membentuk suatu huruf. Penyusunan LED pada seven segment di beri indeks menggunakan label a sampai g dan titik (dot point).

Jenis-jenis Seven Segment : 1. Common Anoda Semua anoda dari LED dalam seven segmen disatukan secara parallel dan semua itu dihubungkan ke VCC, dan kemudian LED dihubungkan melalui tahanan pembatas arus keluar dari penggerak LED. Karena dihubungkan ke VCC, maka COMMON ANODA ini berada pada kondisi AKTIF LOW (led akan menyala/aktif bila diberi logika 0). 2. Common Katoda Merupakan kebalikan dari Common Anoda. Disini semua katoda disatukan secara parallel dan dihubungkan ke GROUND. Karena seluruh katoda dihubungkan ke GROUND, maka COMMON KATODA ini berada pada kondisi AKTIF HIGH (led akan menyala/aktif bila diberi logika 1).

206

Prinsip Kerja : Prinsip kerja seven segmen ialah input biner pada switch dikonversikan masuk ke dalam decoder, baru kemudian decoder mengkonversi bilangan biner tersebut menjadi decimal, yang nantinya akan ditampilkan pada seven segment. Seven segment dapat menampilkan angka-angka desimal dan beberapa karakter tertentu melalui kombinasi aktif atau tidaknya LED penyusunan dalam seven segment. Untuk memudahkan penggunaan seven segment, umumnya digunakan sebuah decoder( mengubah/ mengkoversi input bilangan biner menjadi decimal) atau seven segment driver yang akan mengatur aktif tidaknya led-led dalam seven segment sesuai dengan nilai biner yang diberikan. Dekoder BCD ke seven segment digunakan untuk menerima masukan BCD 4-bit dan memberikan keluaran yang melewatkan arus melalui segmen untuk menampilkan angka desimal. Jenis dekoder BCD ke seven segment ada dua macam yaitu dekoder yang berfungsi untuk menyalakan seven segment mode common anoda dan dekoder yang berfungsi untuk menyalakan seven segment mode common katoda. Contoh IC converter BCD untuk 7-segment Common Anoda pake decoder IC TTL 7447 untuk Common Katoda pake IC TTL 7448. Salah satu contoh saja, IC 74LS47 merupakan dekoder BCD ke seven segment yang berfungsi untuk menyalakan seven segmen mode common anode. Gambar dan konfigurasi pin IC 74LS47 ditunjukkan pada gambar berikut :

Dekoder BCD ke seven segment mempunyai masukan berupa bilangan BCD 4-bit (masukan A, B, C dan D). Bilangan BCD ini dikodekan sehingga 207

membentuk kode tujuh segmen yang akan menyalakan ruas-ruas yang sesuai pada seven segment. Masukan BCD diaktifkan oleh logika „1‟, dan keluaran dari dekoder 7447 adalah aktif low. Tiga masukan ekstra juga ditunjukkan pada konfigurasi pin IC 7447 yaitu masukan (lamp test), masukan (blanking input/ripple blanking output), dan (ripple blanking input). Berikut adalah Tabel kebenaran dari IC 74LS47 :

Pada konfigurasi pin IC 7447 yaitu masukan (lamp test), masukan (blanking input/ripple

blanking

output),

dan

(ripple

blanking

input).

LT' , Lamp Test, berfungsi untuk mengeset display, bila diberi logika „0‟ maka semua keluaran dari IC ini akan berlogika 0. Sehingga seven segment akan menunjukkan angka delapan (8). BI'/RBO' , Blanking Input/Row Blanking Output, berfungsi untuk mematikan keluaran dari IC. Bila diberi logika “0” maka semua keluaran IC akan berlogika “1” dan seven segment akan mati. RBI' , Row Blanking Input, berfungsi untuk mematikan keluaran dari IC jika semua input berlogika “0”. Bila diberi logika “0”, diberi logika “1” dan diberi logika “0” maka semua keluaran IC akan berlogika “1” dan seven segment akan mati. H. Synchronous Counters

208

Pada synchronous counter semua jalur input clock flip flop dihubungkan, sehingga setiap flip-flop mendapatkan pulsa clock secara bersamaan. Dengan konfigurasi menghubungkan semua input clock menjadi satu ini sychronous counter sering disebut dengan parallel counter. Konfigurasi parallel pada syncronous counter ini memberikan keuntungan pada synchronous counter yaitu tidak terjadinya penundaan waktu propagasi (propagation delay). Synchronous counter juga memanfaatkan kondisi togle dari sebuah flip flop, pada synchronous conter flip-flop pertama akan selalu togle kemudian flip-flop selanjutnya akan togle pada saat output Q flip-flop sebelumnya berlogika HIGH. Untuk mendapatkan kondisi seperti itu pada synchronous counter ditambahkan gerbang AND untuk membaca logika output flip-flop sebelumnya. Rangkaian dasar sebuh synchronous counter 4 bit dapat dilihat pada gambar berikut. Rangkaian 4 Bit Synchronous Counter

Dari rangkaian synchronous counter diatas untuk mendapatkan kondisi togle dari logika HIGH pada output flip-flop sebelumnya dipasang AND gate seperti terlihat pada gambar diatas. Dengan pemasangan AND sperti pada gambar diatas maka : 

Flip-flop pertama akan togle setiap input clock diberikan.



Flip-flop kedua akan togle hanya pada saat output flip-flop pertama (Q0) dalam kondisi HIGH.



Flip-flop ketiga hanya akan togle apabila output flip-flop pertama (Q0) dan output fli-flop kedua (Q1) dalam kondisi HIGH. 209



Flip-flop keempat hanya akan togle pada saat output flipflop pertama (Q0), output flip-flop kedua (Q1) dan output fli-flop ketiga (Q2) dalam kondisi HIGH.

Timing Diagram Synchronous Counter

Output dari masing-masig flip-flop (Q0, Q1, Q2 dan Q3) menunjukan prose penghitungan (counter) naik dari setiap pemberian pulsa clock pada input rangkaian. Dengan output seperti ini maka rangkaian counter diatas dinamakan sebagai pengitung naik (Synchronous Up Counter). Keunggulan Dari Synchronous Counter 

Mudah didesain untuk keperluan aplikasi yang lebih kompleks.



Tidak terjadi propagation delay karena semua flip-flop mendapat input clock secara bersamaan.



Memiliki kecepatan yang lebih baik dalam aplikasi counter atau rangkaian yang lebih besar.

Synchronous Up / Down Counter Up/Down Counter adalah pengembangan dari synchronous counter yang menggabungkan fungsi up counter dan down counter dalam satu rangkaian dengan suatu kontrol untuk menentukan proses counting yang dilakukan. Dengan rangkaian up/down conter ini proses counting dalam suatu perjalanan counting dapat diubah secara langsung dari posisi data output terakhi akan dilakukan proses count up atau count down. Untuk membangun suatu Up/Down Counter 210

diperlukan synchronous counter dan ditambah rangkaian kontrol Up atau Down proses yang akan dilakukan. Contoh rangkaian up/down counter yang disusun dari synchronous counter 4 bit dapat dilihat pada gambar rangkaian berikut. Rangkaian Up/Down Counter 4 Bit

Rangkaian up/down counter diatas merupakan counter synchronous 4 bit yang disusun dengan JK-FF. Proses hitung naik (count up) akan terjadi apabila jalur input Up/Down diberikan logika HIGH dan akan melakukan hitung mundur (count down) apabila jalur input up/down tersebut diberikan input LOW. Secara sistematis rangkaian up/down counter merupakan gabungan antara up counter dan down counter yang digabungkan dengan sistem switch mengunakan gerbang logika digital NAND (pada umumnya) sebagai selektornya. Secara garis besar sistem penggabungan antara up counter dan down counter dapat digambarkan sebagai berikut. Bagian Up Counter dari Synchronous Up/Down Counter

Bagian Down Counter dari Synchronous Up/Down Counter

Timing Diagram Synchronous Up/Down Counter 4 Bit 211

Bagian up counter dari rangkaian up/down counter diatas nampak jelas terpisah setelah jalur input up/down diberikan logika input HIGH. Sehingga terlihat jelas susunan synchronous up counter 4 bit pada rangkaian up/down counter diatas. Kemudian bagian down counter juga terlihat jelas terpisah setelah input up/down diberikan input logika LOW. dengan kondisi ini susunan synchronous down counter terlihat jelas seperti terlihat pada gambar diatas. I. APLIKASI SISTEM DESAIN IC counter chips digunakan pada sebuah aplikasi dengan operasi pewaktu, pencacah, pengurut, dan pembagi frekuensi. Untuk menerapkan sebuah system aplikasi yang lengkap, keluaran dapat dihubungkan dengan indicator LED, Display LED seven segmen, pemandu relay, dan alarm buzzer harus dikonfigurasikan untuk mengoperasi keluaran counter. Sinkron dan tak sinkron dapat dikendalikan dengan clock osilator, saklar, keluaran dari IC digital lainnya atau control signal yang disediakan oleh mikroprosesor. Berikut rangkaian aplikasi system desain counter asinkron (ripple counter) menggunakan IC 7490 (mod-10) dan 7492 (mod-6).

212

Pembangkit Pulsa DAFTAR PUSTAKA Kleitz, William. 1996. Digital Electronics : Apractical Aproach. New Jersey : Prentice Hall.

213

LAPORAN PRAKTIKUM A. TUJUAN 1. Membuktikan output Q1, Q2, Q3 pada IC TTL 74LS90 adalah sebuah counter sinkron melalui signal keluaran yang terbaca pada osiloskop. 2. Menyelidiki hubungan frekuensi masukan dengan perioda keluaran Q pada IC TTL 74LS90.

B. ALAT DAN BAHAN 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Osiloskop Audio Generator Kabel Penghubung Baterai 5 Volt Project Board IC 74LS90

C. TEORI DASAR Counters (pencacah) adalah alat / rangkaian digital yang berfungsi menghitung/ mencacah banyaknya pulsa clock atau juga berfungsi sebagai pembagi frekuensi, pembangkit kode biner Gray. Karakteristik penting dari pencacah adalah kerjanya sinkron atau tak sinkron, mencacah maju atau mundur, dan sampai beberapa banyak ia dapat mencacah (modulus pencacah), dapat berjalan terus (free running) ataukah dapat berhenti sendiri (self stopping). Ada dua jenis pencacah yaitu pencacah sinkron (syncronuous counters) atau pencacah jajar dan pencacah tak sinkron (asynchronous counters) yang kadang-kadang disebut juga pencacah deret (series counters) atau pencacah kerut (ripple counters). Sebuah rangkaian sekuensial yang mengeluarkan urutan state-state tertentu,yang merupakan aplikasi dari pulsa-pulsa inputnya. Pulsa input dapat berupa pulsa clock atau pulsa yang dibangkitkan oleh sumber 214

eksternal dan muncul pada interval waktu tertentu. Counter banyak digunakan pada peralatan yang berhubungan dengan teknologi digital, biasanya untuk menghitung jumlah kemunculan sebuah kejadian/event atau untuk menghitung pembangkit waktu. Counter yang mengeluarkan urutan biner dinamakan Biner Counter Sebuah n-bit binary counter terdiri dari n buah flip-flop, dapat menghitung dari 0 sampai 2n – 1.

Ada dua jenis counter yaitu : 1. Asynchronous counter Asynchronous

couter

disebut

ripple

trough

counter/serial

counter,karena output masing-masing flip-flop yang digunakan akan bergulingan (berubah kondisi dari 0 ke 1 atau sebaliknya) secara berurutan. Hal ini karena flip-flop yang paling ujung saja yang dikendalikan sinyal clock, sedangkan sinyal lainnya diambil dari masingmasing flip-flop sebelumnya.

(Gambar 1. Asynchronous Counter) 2. Synchronous counter Synchronous counter, output flip-flop yang digunakan bergulingan secara serempak. Hal ini disebabkan karena masing-masing flip-flop tersebut dikendalikan secara serempak oleh satu sinyal clock. Oleh sebab itu synchronous counter disebut pararel counter.

215

(Gambar 2. Synchronous Counter) Ripple Counters Ripple Counter = Asynchronous Counter   

Counter terdiri dari beberapa Flip-Flop pada bit di-cascadekan. Pada Ripple Counter, output dari Flip-Flop pada bit dengan level yang lebih rendah menjadi input dari Fip-Flop pada bit berlevel lebih tinggi. Dengan kata lain, input clock dari masing-masing Flip-Flop berasal dari output Flip-flop yang lain.

(Gambar 3. Synchronous Counter yang disusun dari 4 Flip-Flop JK) Gambar diatas menunjukkan suatu rangkaian counter biner 4-bit, poinpoin berikut yang berkenaan dengan operasinya: 

Pulsa clock hanya diberikan kepada CLK input dari FF A. Jadi, FF A akan toggle setiap saat pulsa-pulsa CLK melakukan transisi negatip (Tinggi ke Rendah). Ingat bahwa untuk semua J=K=1.



Output FF A berfungsi sebagai CLK input untuk FF B, sehingga FF B akan toggle setiap saat output A berubah dari 1 ke 0. Demikian juga FF C akan toggle pada saat B berubah dari 1 ke 0 216

dan FF D akan toggle apabila C berubah dari 1 ke 0. Tabel dibawah menunjukkan urutan keadaan-keadaan biner, dengan D sebagai MSB dan A sebagai LSB maka akan dihasilkan urutan counting biner dari 0000 sampai 1111. 

Setelah terjadi pulsa ke 15, counter FF berada dalam keadaan 111. Atas komando pulsa clock yang ke 16 FF A beruabah dari 1 ke 0, yang menyebabkan FF B berubah dari 1 ke 0, dan seterusnya sampai counter berada dalam keadaan 0000. Dengan kata lain, counter tersebut telah melewati satu cycle lengkap dan telah recycled kembali ke 0000, dimana counter akan mulai suatu cycle counting baru apabila diberikan pulsa-pulsa clock berikutnya.

Jenis counter ini dikenal sebagai counter asinkron. Karena kerjanya saling menunggu, maka terjadi penundaan antara respond dari setiap FF. Pada FF modern penundaan ini sangat kecil (10-40 ns), tapi dalam beberapa hal penundaan ini dapat menyulitkan. Dikarenakan cara bekerjanya, jenis counter ini juga umum dikenal sebagai ripple counter. Tabel 1. Pulsa Clock

217

Untuk 3-bit binary Ripple Counter, dapat dilihat sebagai berikut:

(Gambar 4. Synchronous Counter yang disusun dari 3 Flip-Flop JK)

(Gambar 5. Diagram Timing Ripple Counter 3-bit)

D. PROSEDUR KERJA

1. Mempersiapkan set alat dan bahan yang akan digunakan, seperti pada gambar berikut:

218

(Gambar 6. Set Alat Percobaan IC TTL 74LS90) 2. Buat rangkaian menurut pin IC 74LS90 seperti berikut ini:

(Gambar 7. Rangkaian dan Pin IC 74LS90) 3. Atur frekuensi audio generator 500 Hz, dengan input masukan 5 Volt. 4. Rangkai IC di papan projectboard, dan hubungkan kabel dengan sesuai dengan pin IC pada datasheet. 5. Hubungkan ke sumber power supply DC bertegangan 5 Volt sebagai Vcc. 6. Atur Time-Div osiloskop 2 channel yaitu 1 ms. 7. Amati clock input dan output Q1, Q2, Q3 pada osiloskop. E. DATA PENGAMATAN 1. Untuk clock input yang sama, bentuk keluaran Q1 adalah seperti berikut ini: a. Saat f = 1500 Hz. 219

(Gambar 8. Bentuk Keluaran Q1 pada osiloskop)

b. Saat f = 2000 Hz.

(Gambar 9. Bentuk Keluaran Q1 pada osiloskop) c. aat f = 3000 Hz.

220


2. Untuk clock input yang sama, bentuk keluaran Q2 adalah seperti berikut ini: a. Saat f = 1500 Hz.

221


b. Saat f = 2000 Hz.

(Gambar 12. Bentuk Keluaran Q2 pada osiloskop) c. Saat f = 3000 Hz.

222


3. Untuk clock input yang sama, bentuk keluaran Q3 adalah seperti berikut ini: a. Saat f = 1500 Hz.

(Gambar 14. Bentuk Keluaran Q3 pada osiloskop) b. Saat f = 2000 Hz.

223

(Gambar 15. Bentuk Keluaran Q3 pada osiloskop) c. Saat f = 3000 Hz.

(Gambar 16. Bentuk Keluaran Q3 pada osiloskop) 4. Tabel Data Pengamatan Tabel 2. Hubungan Frekuensi Masukan dan Periode pada MasingMasing Keluaran Q1, Q2, dan Q3. No Frekuensi 1500 Hz 1 2000 Hz 2 3000 Hz 3

Cp 0,8 ms 0,6 ms 0,4 ms

Q1 3 ms 2,4 ms 1,6 ms

Q2 3,8 ms 2,4 ms 1,8 ms

Q3 3,6 ms 2,6 ms 1,8 ms

F. PEMBAHASAN Dari hasil percobaan yang dilakukan, teramati signal pulsa clock input dan keluaran Q yang sesuai dengan teori, dimana keluaran Q1 akan toogle jika 224

terjadi transisi negative clock input, selanjutnya keluaran Q2 akan toogle ketika terjadi transisi negative keluaran Q1, danm Q3 akan toggle saat keluaran Q2 berubah dari high ke low. Ketika hitungan ke 4 sudah selesai, counter akan kembali menghitung dari 0 (low) yang disebut keadaan reset. Ketika divariasikan frekuensi, terjadi perubahan pada signal keluaran, dimana semakin besar frekuensi masukan (audio generator) yang diberikan maka semakin kecil perioda keluaran Q, sebaliknya semakin kecil frekuensi masukan maka semakin besar keluaran Q.

G. KESIMPULAN 1. Keluaran Q2 bekerja setelah mendapat input dari output Q1, dan keluaran Q3 akan bekerja ketika mendapat input dari output Q2. 2. Frekuensi masukan dan Perioda Keluaran Q memiliki hubungan berbanding terbalik, dimana Semakin besar frekuensi masukan (audio generator) maka semakin kecil perioda keluaran Q, sebaliknya semakin kecil frekuensi masukan maka semakin besar keluaran Q. H. DAFTAR PUSTAKA Kleitz, William. 1996. Digital Electronics : Apractical Aproach. New Jersey : Prentice Hall.

225

BAHAN AJAR MATAKULIAH ELEKTRONIKA DIGITAL

Recommend Documents