Teknik Digital: Nama: Tri Anjas Sugianto Nim: 41416310020 Fak/jurusan: Teknik Elektro Dosen: Agung Yoke St.mt

TEKNIK DIGITAL

Nama NIM Fak/Jurusan Dosen

: Tri Anjas Sugianto : 41416310020 : Teknik Elektro : Agung Yoke ST.MT

BAB 1 SISTEM BILANGAN

Sistem bilangan (number system) adalah suatu cara untuk mewakili besaran dari suatu item fisik. Sistem bilangan yang banyak dipergunakan oleh manusia adalah sistem bilangan desimal, yaitu sistem bilangan yang menggunakan 10 macam simbol untuk mewakili suatu besaran.

1.1 Teori Bilangan 1.1.1 Sistem Biner Bilangan biner adalah sistem bilangan yang berbasis 2, artinya hanya mengenal angka 0 dan 1. Hal ini berbeda dengan bilangan desimal yang merupakan bilangan berbasis 10 dan menggunakan angka 0 sampai 9 untuk menyatakan besar nilai bilangannya. Operasi aritmetika pada bilangan Biner : Penjumlahan Dasar penujmlahan biner adalah : 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0 dengan carry of 1, yaitu 1 + 1 = 2, karena digit terbesar ninari 1, maka harus dikurangi dengan 2 (basis), jadi 2 – 2 = 0 dengan carry of 1

atau dengan langkah : 1+0

=1

1+0

=1

1+1

= 0 dengan carry of 1

1 + 1 + 1= 0

1 + 1 = 0 dengan carry of 1

1

0

0

0

1

b.Pengurangan

Bilangan biner dikurangkan dengan cara yang sama dengan pengurangan bilangan desimal. Dasar pengurangan untuk masing-masing digit bilangan biner adalah : 0-0=0 1-0=1 1-1=0 0–1=1 dengan borrow of 1, (pijam 1 dari posisi sebelah kirinya).

1

Contoh : 11101 1011 10010 dengan langkah-langkah : 1–1

=0

0–1

= 1 dengan borrow of 1

1–0–1 1–1 1–0

= = =

0 0 1

1

0

0

1

0

Perkalian Dilakukan sama dengan cara perkalian pada bilangan desimal. Dasar perkalian bilangan biner adalah : 0x0=0 1x0=0 0x1=0 1x1=1 Contoh: Desimal

Biner

14

1110

12 x

1100 x

28

0000

14 168

+

0000 1110 1110 10101000

+

d.Pembagian Pembagian biner dilakukan juga dengan cara yang sama dengan bilangan desimal. Pembagian biner 0 tidak mempunyai arti, sehingga dasar pemagian biner adalah : 0:1=0 1:1=1

Desimal

Biner

5/ 125 \ 25

101 / 1111101 \ 11001

10 -

101 -

25

101

25 -

101 -

0

0101 101 0

Binary Code Decimal (BCD) BCD merupakan cara penulisan bilangan biner dengan bilangan decimal, setiap 4 bit bilangan biner dikodekan dengan 1 bilang decimal (tetrade). Sedangkan nilai bilangan adalah tetap seperti yang adapada bilangan biner. Berikut merupakan contoh penulisan biner dengan menggunakan BCD: 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 Biner 2

3

9

BCD

1.1.1 Bilangan Oktal Sistem bilangan Oktal menggunakan 8 macam simbol bilangan berbasis 8 digit angka, yaitu 0 ,1,2,3,4,5,6,7. Position value system bilangan octal adalah perpangkatan dari nilai 8.

Operasi Aritmetika pada Bilangan Oktal a. Pejumlahan Langkah-langkah penjumlahan octal : – tambahkan masing-masing kolom secara desimal – rubah dari hasil desimal ke octal – tuliskan hasil dari digit paling kanan dari hasil octal – kalau hasil penjumlahan tiap-tiap kolom terdiri dari dua digit, maka digit paling kiri merupakan carry of untuk penjumlahan kolom selanjutnya

contoh

Pengurangan Pengurangan Oktal dapat dilaukan secara sama dengan pengurangan bilangan desimal. Contoh:

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.

Contoh:

Pembagian

1.1.3 Bilangan Desimal Sistem ini menggunakan 10 macam simbol yaitu 0,1,2,3,4,5,6,7,8,dan 9. sistem ini menggunakan basis 10. Bentuk nilai ini dapat berupa integer desimal atau pecahan. Integer desimal adalah nilai desimal yang bulat, misalnya 8598 dapat diartikan : 8 x 103 = 8000 5 x 102 = 500 9 x 101 = 90 8 x 100 = 8 8598 Position value/place value absolute value

Absolute value merupakan nilai untuk masing-masing digit bilangan, sedangkan position value adalah merupakan penimbang atau bobot dari masing-masing digit tergantung dari letak posisinya, yaitu nernilai basis dipangkatkan dengan urutan posisinya. Pecahan desimal adalah nilai desimal yang mengandung nilai pecahan dibelakang koma, misalnya nilai 183,75 adalah pecahan desimal yang dapat diartikan 1 x 10 2 8 x 10 1 3 x 10 0 7 x 10 –1 5 x 10 –2

= 100 = 80 = 3 = 0,7 = 0,05 183,75

1.1.4 Bilangan Hexadesimal Operasi Aritmetika pada Bilangan Oktal a. Pejumlahan 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 hexadecimal • kalau hasil penjumlahan tiap-tiap kolom terdiri dari dua digit, maka digit paling kiri merupakan carry of untuk penjumlahan kolom selanjutnya.

Contoh

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

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.

Contoh:

Pembagian Contoh:

Kode ASCII ASCII adalah kode yang banyak digunakan untuk mengkodekan karakter pada komunikasi data, kode menggunakan 7 bit dan pada dasarnya terdiri hanya 27 = 128 kemungkinan kombinasi 7 bit binary digit. Range kombinasi 7 digit biner tersebut dimulai dari 0000000 sampai dengan 1111111 atau dalam bilangan hexadesimal 00 sampai dengan 7F. Setiap satu dari 128 kode mewujudkan kode kendali khusus atau karakter khusus yang mengikuti standar internasional, yaitu: • ANSI-X3.4 (American National Standards Institute) • ISO-646 (international standards Organization) • CCITT Alphabet #5 (Consulting Committee for International Telegraphs and Telephone) • IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) • IEC (International Electrotechnical Commission) • EIA (Electronic Industries Association) • TIA (Telecommunication Industries Association) Tabel ASCII merupakan tabel yang digunakan sebagai referensi yang menggunakan bit untuk setiap karakter dan ditunjukan dalam bentuk kode, terdapat banyak macam form table akan tetapi bila disimak mempunyai informasi dasar yang sama tentang standar.

Berikut merupakan contoh kode dengan Hexa dan Biner:

Karakter

Hexa

Biner

A

41

100 0001

M

4D

100 1101

M

6D

110 1101

@

40

100 0000

?

3F

011 11111

0

30

011 0000

)

29

010 1001

“

22

010 0010

Dalam tabel ASCII biasanya dilengkapi dengan informasi BIN (kode 7 bit biner untuk ASCCI), DEC (ekuivalen 3 digit desimal 0 s/d 127) dan HEX (ekuivalen 2 digit Hexa 00 s/d 7F).

HEX

0

1

2

3

4

5

6

7

BIN

000

001

010

011

100

101

110

111

0

0000

(NUL)

(DLE)

Space

0

@

P

`

p

1

0001

(SOH)

!

1

A

Q

a

!

q

2

0010

(STX)

“

2

B

R

b

“

r

3

0011

(ETX)

#

3

C

S

c

#

s

4 5 6 7 8 9 A B C D E

0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110

(EOT) (ENQ) (ACK) (BEL) (BS) (HT) (LF) (VT) (FF) (CR) (SO)

$ (NAK) (SYN) (ETB) (CAN) (EM) (SUB) (ESC) (FS) (GS) (RS)

4 % & ‘ ( ) * + , .

D 5 6 7 8 9 : ; < = >

T E F G H I J K L M N

d U V W X Y Z [ \ ] ^

$ e f g h i j k l m n

t u v w x y z { | } ~

F

1111

(SI)

(US)

/

?

O

_

o

DEL

HEX

BAB 2 GERBANG LOGIKA

2.1 GERBANG AND (ANDGATE) Gerbang AND sering juga disebut gerbang DAN, yaitu suatu gerbang logika yang mempunyai beberapa input (masukan) dan hanya satu output (keluaran). Operasi dengan gerbang ini membentuk operasi "CONJUNCTION" atau Konjungsi. Operasi AND ditandai dengan * ( baca : dot ). Simbol rangkaian logikanya digambarkan sebagi berikut ini:

Gambar 2.5. Gerbang AND untuk 2 masukan (A dan B)

Adapun tabel kebenaran untuk Gerbang AND dua masukan sebagaimana tampak pada Gamabar 2.5. di atas, ditunjukkan secara lengkap pada Tabel 2.3. sebagai berikut :

Tabel 2.3. Gerbang AND dua masukan

Kalau diterjemahkan ke dalam teknik listrik , maka akan diperoleh hubungan seri dari kedua kontak penghubung (saklar, switch).

Berdasarkan ilustrasi di atas, maka pada output T informasi akan bernilai logika-1, hanya apabila kedua informasi input A dan B, masing-masing menggerakkan kontak A dan B menjadi tertutup.

a).Rangkaian Aktual b) Rangkaian Setara (Ekivalen) Gambar 2.6. Ilustratif Rangkaian Gerbang AND dua masukan Lampu T hanya akan menyala jika kedua saklar A dan B pada gambar di atas menutup atau terhubung.

2.2 GERBANG OR (OR-GATE) Gerbang-OR disebut juga sebagai gerbang ATAU, yaitu suatu gerbang logika yang mempunyai beberapa input dan hanya 1 buah keluaran (output). Operasi yang menggunakan gerbang-OR membentuk operasi disjungsi. Operasi-OR ditandai dengan +. Adapun simbol untuk jenis operasi ini adalah sebagai berikut :

Gambar 2.7. Simbol Gerbang-OR dua masukan Ilustrasi secara simbolis untuk gerbang-OR di atas, dalam teknik kelistrikan sangat identik dengan hubungan antara dua buah saklar atau switch yang dirangkaikan secara paralel, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.8. di bawah ini :

Gambar 2.8. Ilustrasi Rangkaian Gerbang-OR dua masukan

Terlihat bahwa Lampu T akan menyala, bila salah satu atau kedua saklar A dan B menutup. Bila kedua saklar A dan B terbuka, maka lampu T akan padam. Adapun tabel kebenaran untuk gerbang-OR dua masukan A dan B seperti tampak pada Gambar di atas, secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 2.4. di bawah ini : Tabel 2.4. Gerbang-OR dua masukan

2.3 GERBANG NOT (NOT-GATE) Gerbang NOT : INVERTER, berfungsi sebagai pembalik. Bila input dari gerbang ini mempunyai LOGIKA "1", maka outputnya akan berlogika 0 atau bila inputnya adalah variabel A, maka outputnya adalah A, demikian juga sebaliknya. Inverter dari suatu variabel ditandai dengan simbol :

Gambar 2.3. Simbol suatu Gerbang NOT.

Adapun tabel kebenaran untuk suatu gerbang NOT yang telah diilustrasikan pada gambar di atas, ditunjukkan pada Tabel.2.1. di bawah ini: Tabel 2.1. Gerbang NOT (Inverter)

Bila suatu input (masukan) diinvers sebanyak 2 kali (jungkir balik) maka out-putnya akan tetap sesuai dengan inputnya.

Gambar 2.4. Simbol Gerbang NOT Ganda (Double Inverter) Adapun tabel kebenaran Gerbang NOT ganda yang diperlihatkan pada Gambar 2.4. di atas, secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 2.2. berikut ini : Tabel.2.2. Gerbang NOT Ganda (Double Inverter)

2.4 NAND Gerbang logika NAND merupakan modifikasi yang dilakukan pada gerbang AND dengan menambahkan gerbang NOT didalam prosesnya. Maka itu, mengapa gerbang ini dinamai NAND atau NOTAND. Logika NAND benar-benar merupakan kebalikan dari apa yang dihasilkan oleh gerbang AND. Di dalam gerbang logika NAND, jika salah satu input atau keduanya bernilai 0 maka hasil output-nya adalah 1. Jika kedua input bernilai 1 maka hasil output-nya adalah 0.

2.5 NOR Gerbang NOR atau NOT-OR juga merupakan kebalikan dari gerbang logika OR. Semua input atau salah satu input bernilai 1, maka output-nya akan bernilai 0. Jika kedua input bernilai 0, maka output-nya akan bernilai 1.

2.6 XOR Gerbang XOR merupakan singkatan dari kata Exclusive-OR. Sesuai dengan namanya, gerbang logika ini merupakan versi modifikasi dari gerbang OR. Gerbang logika ini hanya akan mengeluarkan hasil output bernilai 1 jika hanya salah satu input saja yang bernilai 1. Maksudnya jika kedua input bernilai 1, maka hasil output-nya tetaplah 0. Jadi dengan demikian, logika XOR tidak akan membiarkan kedua input bernilai sama. Jika sama, maka hasil output-nya adalah 0

2.7 XNOR Gerbang logika XNOR memiliki kerja kebalikan dari XOR. Gerbang XNOR akan mengeluarkan hasil output bernilai 1. Namun jika salah satunya saja yang berbeda, maka nilai output pastilah bernilai 0.

2.8 ALJABAR BOOLEAN Aljabar Boolean adalah computer digital modern yang dirancang, dipelihara, dan operasinya dianalisis dengan menggunakan teknik dan simbologi dari bidang matematika.

a. Konsep Pokok Aljabar Boolean Variabel – variabel yang dipakai dalam persamaan aljabar boolean memiliki karakteristik khas, namun variabel tersebut hanya dapat mengambil satu harga dari dua harga yang mungkin diambil. Kedua harga ini dapat dipresentasikan dengan simbol “ 0 ” dan “ 1 ”. Bila diterapkan dalam aplikasi praktis, misalkan jaringan listrik komputer maka simbol “ 0 ” menunjukkan tidak ada aliran listrik (off) dan simbol “ 1 ” menunjukkan ada aliran listrik. Misalkan terdapat:   

Dua operator biner + dan  Sebuah operator uner ‘ B : himpunan yang didefinisikan pada operator +,, dan ‘



0 dan 1 adalah dua elemen yang berbeda dari B.

(B, +, , ’) disebut aljabar Boolean jika untuk setiap a, b, c  B berlaku aksioma-aksioma atau postulat Huntington berikut: 1. Closure:(i) a + b  B (ii) a  b  B 2. Identitas: (i) a + 0 = a (ii) a  1 = a 3. Komutatif: (i) a + b = b + a (ii) a  b = b . a 4. Distributif:(i) a  (b + c) = (a  b) + (a  c) (ii) a + (b  c) = (a + b)  (a + c) 5. Komplemen:(i) a + a’ = 1 (ii) a  a’ = 0

Untuk mempunyai sebuah aljabar Boolean, harus diperlihatkan: 1. Elemen-elemen himpunan B, 2. Kaidah operasi untuk operator biner dan operator uner, 3. Memenuhi postulat Huntington.

Hukum-Hukum Aljabar Boolean 1. Hukum identitas: (i)

a+0=a

(ii) a  1 = a 3. Hukum komplemen: (i)

a + a’ = 1

(ii) aa’ = 0 5. Hukum involusi: (i) (a’)’ = a

2. Hukum idempoten: (i)

a+a=a

(ii) a  a = a 4. Hukum dominansi: (i)

a0 =0

(ii) a + 1 = 1 6. Hukum penyerapan: (i)

a + ab = a

(ii) a(a + b) = a 7. Hukum komutatif: (i)

a+b=b+a

(ii) ab = ba 9. Hukum distributif:

8. Hukum asosiatif: (i)

a + (b + c) = (a + b) + c

(ii) a (b c) = (a b) c 10. Hukum De Morgan:

(i) a + (b c) = (a + b) (a + c)

(i) (a + b)’ = a’b’

(ii) a (b + c) = a b + a c

(ii) (ab)’ = a’ + b’

11. Hukum 0/1 (i) 0’ = 1 (ii) 1’ = 0

Fungsi Boolean •

Fungsi Boolean (disebut juga fungsi biner) adalah pemetaan dari Bn ke B melalui ekspresi Boolean, kita menuliskannya sebagai f : Bn  B yang dalam hal ini Bn adalah himpunan yang beranggotakan pasangan terurut ganda-n (ordered n-tuple) di dalam daerah asal B. • Setiap ekspresi Boolean tidak lain merupakan fungsi Boolean. • Misalkan sebuah fungsi Boolean adalah f(x, y, z) = xyz + x’y + y’z Fungsi f memetakan nilai-nilai pasangan terurut ganda-3 (x, y, z) ke himpunan {0, 1}. Contohnya, (1, 0, 1) yang berarti x = 1, y = 0, dan z = 1 sehingga f(1, 0, 1) = 1  0  1 + 1’  0 + 0’ 1 = 0 + 0 + 1 = 1 .

FLIP FLOP R-S Flip-flop R-S adalah rangkaian dasar dari semua jenis flip-flop yang ada. Terdapat berbagai macam rangkaian flip-flop R-S, pada percobaan ini flip-flop R-S disusun dari empat buah gerbang NAND 2 masukan. Dua masukan flip-flop ini adalah S (set) dan R (reset), serta dua keluarannya adalah Q dan Q’. Kondisi keluaran akan tetap ketika kedua masukan R dan S berlogika 0. Sedangkan pada kondisi masukan R dan S berlogika 1 maka kedua keluaran akan berlogika 1, hal ini sangat dihindari karena bila kondisi masukan diubah menjadi berlogika 0 kondisi kelurannya tidak dapat diprediksi (bisa 1 atau 0). Keadaan ini disebut kondisi terlarang.

FLIP FLOP TIME J-K Flip-flop J-K merupakan penyempurnaan dari flip-flop R-S terutama untuk mengatasi masalah osilasi, yaitu dengan adanya umpan balik, serta masalah kondisi terlarang seperti yang telah dijelaskan di atas, yaitu pada kondisi masukan J dan K berlogika 1 yang akan membuat kondisi keluaran menjadi berlawanan dengan kondisi keluaran sebelumnya atau dikenal dengan istilah toggle. Sementara untuk keluaran berdasarkan kondisi-kondisi masukan yang lain semua sama dengan flip-flop R-S.

Gambar 3.5. Flip-flop J-K

FLIP FLOP TIPE D Flip-flop D dapat disusun dari flip-flop S-R atau flip-flop J-K yang masukannya saling berkebalikan. Hal ini dimungkinkan dengan menambahkan salah satu masukannya dengan inverter agar kedua masukan flip-flop selalu dalam kondisi berlawanan. Flipflop ini dinamakan dengan flip-flop data karena keluarannya selalu sama dengan masukan yang diberikan. Saat flip-flop pada keadaan aktif, masukan akan diteruskan ke saluran keluaran.

Gambar 3.4. Contoh rangkaian Flip-flop D (Picu logika tinggi)

COUNTER Merupakan rangkaian logika pengurut yang membutuhkan karakteristik memori dan sangat ditentukan oleh pewaktu. Disusun dari sejumlah flip-flop. Karakteristik utamanya : 1. Jumlah hitungan maksimum (modulus pencacah) 2. Menghitung ke atas (up counter) atau ke bawah (down counter). 3. Operasi sinkron (serempak, pencacah paralel) atau asinkron (seri, pencacah gelombang). Contoh : Pencacah gelombang 4 bit (modulo-16), menghitung ke atas. Diagram logika :

Tabel Kebenaran: Urutan Pencacahan

Tabel kebenaran : urutan pencacahan

REGISTER Register berfungsi sebagai memori sementara untuk penggeseran data ke kiri atau ke kanan. Dibangun dari kumpulan flip-flop, banyaknya flip-flop menentukan panjang register dan juga panjang kata biner yang dapat disimpan di dalam register. Register seri Contoh : Register seri geser ke kanan 4 bit

Register Paralel Contoh : Register paralel geser ke kanan yang beresirkulasi 4 bit. Diagram logika :

BAB 3 IC DIGITAL (RANGKAIAN TERINTEGRASI (IC))

IC digital memiliki fungsi untuk beroperasi dengan menggunakan sinyal kotak (square) yang hanya ada dua kondisi yaitu 0 atau 1 dan berfungsi sebagai switch/saklar. IC Digital pada dasarnya adalah rangkaian switching yang tegangan Input dan Outputnya hanya memiliki 2 (dua) level yaitu “Tinggi” dan “Rendah” atau dalam kode binary dilambangkan dengan “1” dan “0”. • IC Digital pada umumnya berfungsi sebagai : • Flip-flop • Gerbang Logika (Logic Gates) • Timer • Counter • Multiplexer • Calculator • Memory • Clock • Microprocessor (Mikroprosesor) • Microcontroller

IC digital beroperasi pada tegangan 0 volt (low) dan 5 volt (high). IC digital tersusun dari beberapa rangkaian logika AND, OR, NOT, NAND, NOR,dan XOR). IC digital sering digunakan sebagai aplikasi sakelar cepat. Pada perkembangannya, IC digital merupakan jenis yang paling banyak digunakan dalam segala bidang elektronika, karena ukurannya kecil dan memiliki fungsi yang sangat lengkap. Jenis IC digital terdapat 2(dua) jenis yaitu TTL dan CMOS. Jenis IC-TTL dibangun dengan menggunakan transistor sebagai komponen utamanya dan fungsinya dipergunakan untuk berbagai variasi Logic, sehingga dinamakan Transistor.

3.1 DIGITAL IC TTL IC yang paling banyak digunakan secara luas saat ini adalah IC digital yang dipergunakan untuk peralatan komputer, kalkulator dan system kontrol elektronik. IC digital bekerja dengan dasar pengoperasian bilangan Biner Logic(bilangan dasar 2) yaitu hanya mengenal dua kondisi saja 1(on) dan 0(off). Jenis IC digital terdapat 2(dua) jenis yaitu TTL dan CMOS. Jenis IC-TTL dibangun dengan menggunakan transistor sebagai komponen utamanya dan fungsinya dipergunakan untuk berbagai variasi Logic, sehingga dinamakan Transistor. Dalam satu kemasan IC terdapat beberapa macam gate (gerbang) yang dapat melakukan berbagai macam fungsi logic seperti AND,NAND,OR,NOR,XOR serta beberapa fungsi logic lainnya seperti Decoder, Encoder, Multiflexer dan Memory sehingga pin (kaki) IC jumlahnya banyak dan bervariasi ada yang 8,14,16,24 dan 40. Pada gambar diperlihatkan IC dengan gerbang NAND yang mengeluarkan output 0 atau 1 tergantung kondisi kedua inputnya. IC TTL dapat bekerja dengan diberi tegangan 5 Volt

3.2 DIGITAL IC C-MOS (COMPLEMENTART MOS) Selain TTL, jenis IC digital lainnya adalah C-MOS (Complementary with MOSFET) yang berisi rangkaian yang merupakan gabungan dari beberapa komponen MOSFET untuk membentuk gate-gate dengan fungsi logic seperti halnya IC-TTL. Dalam satu kemasan IC C-MOS dapat berisi beberapa macam gate(gerbang) yang dapat melakukan berbagai macam fungsi logic seperti AND,NAND,OR,NOR,XOR serta beberapa fungsi logic lainnya seperti Decoders, Encoders, Multiflexer dan Memory. Pada gambar diperlihatkan IC dengan gerbang NOR yang mengeluarkan output 0 atau 1 tergantung kondisi kedua inputnya. IC C-MOS dapat bekerja dengan tegangan 12 Volt. Mempunyai salah satu ciri dengan tegangan input lebih fleksibel yaitu antara 3,5 Volt sampai 15 Volt akan tetapi, tegangan input yang melebihi 12 Volt akan memboroskan daya. Ada beberapa hal yang perlu dilakukan untuk menghindari kerusakan pada IC CMOS sebelum dipasangkan kedalam rangkaian. Hal ini perlu dilakukan karena walaupun dari pabrik telah diberi proteksi berupa dioda dan resistor dijalan masuknya namun usaha ini belum menjamin seratus prosen. Tindakantindakan untuk menyelamatkan IC jenis CMOS. IC CMOS harus selalu disediakan dengan kaki-kakinya ditanam dalam foil plastik menghantar, bukan pada busa atau polistrin yang dikembangkan atau dalam bahan pembawa dari aluminium. IC CMOS tidak boleh dikeluarkan dari dalam kemasannya sampai ia sudah siap untuk dipasangkan pada rangkaian. Berhati-hati untuk tidak menyentuh pin-pin (kaki) IC CMOS sebelum dipasangkan pada rangkaian karena elektrostatik dari tangan manusia dapat merubah dan menambah muatan oksidasi. IC CMOS harus merupakan komponen terakhir yang dipasangkan pada papan rangkaian. Jangan dimasukan atau ditanggalkan sementara tegangan catu daya disambungkan. Gunakan pemegang atau soket IC yang vsesuai untuk menjaga kestabilan oksidasi dan muatan dalam IC CMOS.

Kalau IC CMOS perlu dipasangkan pada papan rangkaian dengan langsung disolder maka pakailah besi solder yang sangat kecil bocorannya serta solder harus dibumikan. Meskipun IC CMOS tidak memiliki kekebalan sebagaimana IC jenis lainnya. Masa genting dan mengkhawatirkan hanyalah ketika melepas IC CMOS dari busa foil plastik pelindungnya dan ketika memasangkannya ke dalam rangkaian. Setelah kedua pekerjaan itu terlampaui semua akan berjalan biasa-biasa saja. Pada papan rangkaian IC CMOS kaki-kaki yang tidak dipergunakan harus tetap diberi kondisi tertentu, seperti '0' atau '1', tetapi tidak boleh dibiarkan tidak terhubung. Apabila dibiarkan tidak terhubung, biasanya IC CMOS akan cepat rusak. IC merupakan salah satu komponen elektronik yang mudah rusak karena panas, baik panas pada saat disolder maupun pada saat IC bekerja. Untuk menghindari kerusakan IC karena panas pada saat disolder maka perlu dipasang soket IC, sehingga yang terkena panas kaki soketnya. Sedangkan untuk menghindari kerusakan IC karena panas pada saat IC bekerja, maka pada IC perlu dipasang (ditempelkan) plat pendingin dari aluminium atau tembaga yang biasanya disebut heatsink.

3.3 MENGHUBUNGKAN TTL DENGAN CMOS Banyak sistem digital mengabungkan kedua keluarga tersebut yaitu TTL dan CMOS untuk mencapai penampilan kinerja yang optimum, misal dalam sistem dibutuhkan kinerja rangkaian berkecepatan rendah dan untuk mereduksi disipasi daya, sedangkan pada bagian lain dari sistem diperlukan suatu kecepatan yang tinggi dalam operasinya maka dipasangkan padanya TTL. Untuk itu uraian berikut menjelaskan bagaimana sistem interface diantara TTL dan CMOS atau sebaliknya. a. CMOS mengendalikan TTL b. TTL mengendalikan CMOS c. Gerbang Transmisi CMOS

BAB 4 RANGKAIAN KOMBINASI

4.1 MULTIPLEKSER Rangkaian logika kombinasional Multiplexer atau disingkat MUX adalah alat atau komponen elektronika yang bisa memilih input (masukan) yang akan diteruskan ke bagian output (keluaran). Pemilihan input mana yang dipilih akan ditentukan oleh signal yang ada di bagian kontrol (kendali) Select.

4.2 DEMULTIPLESER Rangkaian logika kombinasional Demultiplekser adalah Komponen yang berfungsi kebalikan dari MUX. Pada DEMUX, jumlah masukannya hanya satu, tetapi bagian keluarannya banyak. Signal pada bagian input ini akan disalurkan ke bagian output (channel) yang mana tergantung dari kendali pada bagian SELECTnya. – Suatu rangkaian diklasifikasikan sebagai kombinasional jika memiliki sifat yaitu keluarannya ditentukan hanya oleh masukkan eksternal saja. – Suatu rangkaian diklasifikasikan sequential jika ia memiliki sifat keluarannya ditentukan oleh tidak hanya masukkan eksternal tetapi juga oleh kondisi sebelumnya.

4.3 DEKODER Rangkaian Dekoder mempunyai sifat yang berkebalikan dengan Enkoder yaitu merubah kode biner menjadi sinyal diskrit. Sebuah dekoder harus memenuhi syarat perancangan m < 2 n . Variabel m adalah kombinasi keluaran dan n adalah jumlah bit masukan. Satu kombinasi masukan hanya dapat mewakili satu kombinasi keluaran. Beberapa rangkaian decoder yang sering kita jumpai saat ini adalah decoder jenis 3 x 8 (3 bit input dan 8 output line), decoder jenis 4 x 16, decoder jenis BCD to Decimal (4 bit input dan 10 output line) dan decoder jenis BCD to 7 segmen (4 bit input dan 8 output line). Khusus untuk pengertian decoder jenis BCD to 7 segmen mempunyai prinsip kerja yang berbeda dengan decoder decoder lainnya, di mana kombinasi setiap inputnya dapat mengaktifkan beberapa output linenya.

4.4 ENKODER Enkoder adalah rangkaian logika kombinasional yang berfungsi untuk mengubah atau mengkodekan suatu sinyal masukan diskrit menjadi keluaran kode biner. Enkoder disusun dari gerbanggerbang logika yang menghasilkan keluaran biner sebagai hasil tanggapan adanya dua atau lebih variabel masukan. Hasil keluarannya dinyatakan dengan aljabar boole, tergantung dari kombinasi – kombinasi gerbang yang digunakan. Sebuah Enkoder harus memenuhi syarat perancangan m < 2 n . Variabel m adalah kombinasi masukan dan n adalah jumlah bit keluaran sebuah enkoder. Satu kombinasi masukan hanya dapat mewakili satu kombinasi keluaran

5 MULTIVIBRATOR

5.1 MULTIVIBRATOR ASTABLE Multivibrator Astable merupakan salah satu jenis multivibrator yang berguncang bebas (free running) dan tersulut (triggering).

Disebut sebagai astable multivibrator apabila kedua tingkat tegangan keluaran yang dihasilkan oleh rangkaian multivibrator tersebut adalah quasistable. Disebut quasistableapabila rangkaian multivibrator membentuk suatu pulsa tegangan keluaran sebelum terjadi peralihan tingkat tegangan keluaran ke tingkat lainnya tanpa satupun pemicu dari luar.

5.2 MULTIVIBRATOR MONOSTABLE Monostable Multivibrator adalah piranti digital yang akan memberikan keluaran pulsa dengan lebar tertentu setelah mendapat trigger pada masukannya. Monostable Multivibrator TTL adalah IC TTL yang didesain khusus sebgaai multivibrator monostable. Panjang pulsa ditentukan oleh komponen pasif resistor dan kapasitor yang menyertainya. Penentuan nilai resistor dan kapasitor tergantung pada IC yang akan digunakan sehingga harus disesuaikan dengan datasheet-nya. Terdapat dua jenis monostable multivibrator yaitu dapat tersulut ulang (retriggerable) dan tidak dapat tersulut ulang (nonretrigerable). Contoh IC retriggerable adalah IC 74LS123 yang berisi dua buah monostablesedangkan contoh IC nonretriggerable adalah IC 74LS121 yang berisi sebuah monostable dan IC 74LS221 yang berisi dua buah monostable. Rangkaian Dasar Monostable Multivibrator IC74LS123

5.3 PEMICU SCHMIT (SCHMIT TRIGGER) Pemicu Schmitt (Schmitt trigger) adalah piranti yang mengubah isyarat masukan bentuk gelombang sembarang menjadi gelombang kotak pada isyarat keluarannya. Gelombang kotak sangat dibutuhkan dalam sistem digital karena mempunyai waktu bangkit yang cepat (sisi naik dan turunnya sangat tajam). Selain itu piranti ini juga dapat menghilangkan isyarat-isyarat yang dapat mengganggu (noise) kerja suatu sistem digital. Pemicu Schmitt ini telah tersedia dalam gerbang logika IC SN74LS14, sehingga memudahkan kita dalam perancangan sistem. Dalam IC SN74LS14 ini terdapat 6 buah pembalik Pemicu Schmitt. IC SN74LS14 merupakan IC TTL sehingga dapat dioperasikan dengan sumber tegangan DC +5 volt. Gambar Pemicu Schmitt (Schmitt Trigger) SN74LS14

5.4 PENAHAN RS (RS LATCH) SR Latch merupakan SET-RESET LATCH, yang merupakan elemen penyimpan satu bit biner. Tardiri dari 0 atau 1. SR Latch dapat dibuat dengan menggunakan gerbang NOR atau gerbang NAND. Contoh:

5.5 FLIP FLOP RS Masukkan R dalam keadaan 0 dan S dalam keadaan 1 memberikan keadaan SET. Sedangkan apabila R dalam keadaan 1 dan S dalam keadaan 0 akan memberikan keadaan RESET. Namun saat SET dan RESET dalam keadaan 1, akan terjadi keadaan pacu. Adapun rangkaian dari flip flop RS adalah sebagai berikut :

Rangkain flip flop RS tersebut bekerja menggunakan prinsip dari tabel kebenaran seperti tabel dibawah ini :

5.6 PENAHAN D (D LATCH) Penahan D dapat dibuat dengan menggunakan gerbang logika NAND seperti halnya rangkaian pada flip flop RS. Namun pada Flip Flop D kita menggunankan tambahan Inverter sebelum gerbang NAND.

Tabel Kebenaran

5.7 FLIP FLOP D D-Flip-Flop (Delay/Data Flip-Flop) merupakan pengembangan dari SR-Flip-Flop yang digunakan untuk mengatasi output tidak valid pada SR-Flip-Flop. Perbedaannya dengan flip-flop S-R terletak pada inputan R, pada D Flip-flop inputan R terlebi dahulu diberi gerbang NOT, maka setiap input yang diumpankan ke D akan memberikan keadaan yang berbeda pada input S-R.

5.8 FLIP FLOP JK

Flip flop JK merupakan flip flop yang paling ideal digunakan sebagai piranti penyimpanan (memori). Flip flop JK digunakan pada setiap komputer digital maupun piranti lainnya. Dalam pemakaian bidang elektronika juga memiliki banyak manfaat, misalnya : • Pencacah frekuensi (frequency counter) • Pembagi frekuensi (frequency divider) • Pembangkit ragam gelombang kotak simetri (symetri square wave form generator), dll. Flip flop JK memilki keunikan tersendiri, yaitu pada keluaran Q dan Q’ terdapat dua jenis umpan balik, dengan keluaran yang diumpan balikkan kembali. Ada dua jenis umpan balik : • Umpan Balik flip flop. Berfungsi supaya rangkaian gerbang logika yang berada di dalam garis putus – putus FL dapat menahan sebuah data biner. • Umpan balik Togel (Toggle). Umpan balik ini enyebabkan flip flop JK mengalami toggle. Selain terdapt dua jenis umpan balik, flip flop JK memiliki 2 masukan kendali, yang disebut dengan masukan J dan K. Masukan J dan K berfungsi mengatur apa yang akan dilakukan rangkaian pada tepi sinyal pendetak. pada bagian masukan dari pendetak dibei rangkaian Diferensator, namun dalam Chip IC tidak digunakan rangkaian RC tetapi gerbang Not dan And, karena pada IC, komponen RC memakan Tempat dan kurang praktis.

5.9 FLIP FLOP T T-Flip-Flop (Toggle Flip-Flop) adalah flip-flop yangmengkomplemenkan data yang disimpan jika mendapat input 1.merupakan rangkaian flip-flop yang dibangun dengan menggunakan flip-flop J-K yang kedua inputnya dihubungkan menjadi satu maka akan diperoleh flip-flop yang memiliki watak membalik output sebelumnya jika inputannya tinggi dan outputnya akan tetap jika inputnya rendah.

6 PENCACAH TAK SINKRON

Pencacah Tak Sinkron Sebuah Counter Asinkron (Ripple) terdiri atas sederetan Flip-flop yang dikonfigurasikan dengan menyambung outputnya dari yan satu ke yang lain. Yang berikutnya sebuah sinyal yang terpasang pada input Clock FF pertama akan mengubah kedudukan outpunyanya apabila tebing (Edge) yang benar yang diperlukan terdeteksi. Output ini kemudian mentrigger inputclock berikutnya ketika terjadi tebing yang seharusnya sampai. Dengan cara ini sebuah sinyal pada inputnya akan meriplle (mentrigger input berikutnya) dari satu FF ke yang berikutnya sehingga sinyal itu mencapau ujung akhir deretan itu. Ingatlah bahwa FF T dapat membagi sinyal input dengan faktor 2 (dua). Jadi Counter dapat menghitung dari 0 sampai 2” = 1 (dengan n sama dengan banyaknya Flip-flop dalam deretan itu). Pencacah Asinkron (tak serempak): • Masukan untuk denut lonceng/clock dikembalikan secara tak serempak atautak berurutan.b. • Waktu penundaan counter adalah waktu semua penundaan flip-flopdijumlahkan.c. • Memerlukan sirkit clock yang berdaya rendah, sebab hanya flip-flop yangpaling awal saja yang dikendalikan oleh flip-flop.d. • Sering juga dinamakan pancacah seri/pencacah bine

Tabel Kebenaran dari Up Counter Asinkron 3-bit

Gambar rangkaian Up Counter Asinkron 3 bit :

Counter Asinkron Mod-N Counter Mod-N adalah Counter yang tidak 2n. 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,.. Gambar rangkaian Up Counter Asinkron Mod-6

IC 74LS90 IC ini adalah sebuah decade counter yang mencacah empat bit dari 0000 (desimal 0) sampai 1001 (desimal 9). Rangkaian dalamnya terdiri dari empat buah flip-flop berderet dan gerbang-gerbang khusus yang digunakan untuk mereset flip-flop. IC ini memiliki empat output, dimana ke empat output ini mencacah/menghitung bilangan Biner dari 1 sampai 9, IC ini bekerja apabila diberi clock pada kaki IC 14, dan di beri tegangan sebesar 5V. untuk menjalankan/ mensimulasikan IC ini maka kita membutuhkan LED sebagai indicator untuk dapat melihatnya.

Skema Rangkaian IC 7490

Tata Letak Komponen

Aplikasi Pencacah (Counter) Aplikasi rangkaian counter adalah merupakan suatu rangkaian yang komprehensif, yaitu perpaduan dari IC counter digital yang tersedia untuk dikombinasikan dengan komponen digital dasar sebagai dekoder (seperti gerbang AND, OR, NOT, NAND, NOR, ataupun EXOR), dan komponen analog (seperti, dioda, transistor) yang dibentuk dalam satu unit kesatuan rangkaian kontrol digital sedrhana. Ada dua jenis penghitung (counter), yaitu: (1) penghitung sinkron (synchronous counters); (2) penghitungasinkron (asynchronous counters). Penghitung asinkron sering disebut juga sebagai penghitung deret (series counters) atau juga kadangkadang disebut ripple counters. Sedangkan penghitung sinkron merupakan penghitung yang bagian input toggle atau clockyang lain adalah paralel, outputnya dikopelkan ke bagian input counter yang lain dengan didekoder, agar mencapai urutan penghitungyang sempurna. Sedangkan menurut karakteristiknya suatu counter dibedakan berdasar : (a) seberapa modulo dari counter(seberapa banyak dapat menghitung); (b) sifatnya menghitung maju (up-counter) ataukan mundur (downcounter); (c) dapat berjalan sendiri (free running), ataukah dapat berhenti sendiri (selfstopping).

BAB 7 MENGANALISA RANGKAIAN SINKRON

Pencacah Sinkron (Counter Sinkron) Syncronous counter memiliki pemicuan dari sumber clock yang sama dan susunan flip-flopnya adalah paralel. Dalam Syncronous counter ini sendiri terdapat perbedaan penempatan atau manipulasi gerbang dasarnya yang menyebabkan perbadaan waktu tunda yang di sebut carry propagation delay. Penerapan counter dalam aplikasinya adalah berupa chip IC baik IC TTL, maupun CMOS, antara lain adalah: (TTL) 7490, 7493, 74190, 74191, 74192, 74193, (CMOS) 4017,4029,4042,dan lain-lain. Pada Counter Sinkron, sumber clock diberikan pada masing-masing input Clock dari Flipflop penyusunnya, sehingga apabila ada perubahan pulsa dari sumber, maka perubahan tersebut akan men-trigger seluruh Flip-flop secara bersama-sama. Tabel Kebenaran untuk Up Counter dan Down Counter Sinkron 3 bit

Rangkaian 4 Bit Pencacah Sinkron

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

Mesin Moore Mesin Moore adalah otomasi fase berhingga (finite state automaton) di mana keluarannya ditentukan hanya oleh fase saat itu (dan tidak terpengaruh oleh bagian masukan/input). Diagram fase (state diagram) dari mesin Moore memiliki sinyal keluaran untuk masing-masing fase.

Mesin Mealy Mesin Mealyadalah otomasi fase berhingga (finite state automaton atau finite state tranducer) yang menghasilkan keluaran berdasarkan fase saat itu dan bagian masukan/input. Dalam hal ini, diagram fase (state diagram) dari mesin Mealy memiliki sinyal masukan dan sinyal keluaran untuk tiap transisi. Prinsip ini berbeda dengan mesin Moore yang hanya menghasilkan keluaran/output pada tiap fase.

State Diagram State diagram adalah suatu diagram yang menggambarkan transisi state dengan ataupun tanpa dipengaruhi oleh input eksternal. Jadi pada saat penggambaran state diagram, bisa dipengaruhi oleh input eksternal dan bisa juga tidak dipengaruhi. Contoh dari state diagram:

Pencacah Naik/Turun (Up-Down Counter) Dilihat dari arah cacahan, rangkaian pencacah dibedakan atas pencacah naik (Up Counter) dan pencacah turun (Down Counter). Pencacah naik melakukan cacahan dari kecil ke arah besar, kemudian kembali ke cacahan awal secara otomatis. Pada pencacah menurun, pencacahan dari besar ke arah kecil hingga cacahan terakhir kemudian kembali ke cacahan awal. Tiga faktor yang harus diperhatikan untuk membangun pencacah naik atau turun yaitu (1) pada transisi mana Flip-flop tersebut aktif. Transisi pulsa dari positif ke negatif atau sebaliknya, (2) output Flip-flop yang diumpankan ke Flip-flop berikutnya diambilkan dari mana. Dari output Q atau Q, (3) indikator hasil cacahan dinyatakan sebagai output yang mana. Output Q atau Q. ketiga faktor tersebut di atas dapat dinyatakan dalam persamaan EX-OR. Gambar rangkaian Up/Down Counter Sinkron 3 bit :

BAB 8 REGISTER

8.1 SISO (SERIAL IN SERIAL OUT) Pada Register Serial In – Serial Out, jalur masuk data berjumlah satu dan jalur keluarannya juga berjumlah satu. Pada jenis register ini data mengalami pergeseran, flip-flop pertama menerima masukan dari input, sedangkan flip-flop kedua menerima masukan dari flip-flop pertama, dan seterusnya.

Gambar 8.1. Rangkaian Register Serial In - Serial Out

8.2 PISO (PARALEL IN SERIAL OUT) Register Paralel In - Serial Out mempunyai jalur masukan sesuai dengan jumlah flipflop yang menyusunnya, dan hanya mempunyai satu jalur keluaran. Data masuk ke dalam register secara serentak dengan dikendalikan sinyal kontrol, sedangkan data keluar satu-persatu (secara serial).

Gambar 8.2. Rangkaian Register Paralel In – Serial Out

8.3 SIPO (SERIAL IN PARALEL OUT) Register serial In – Paralel Out mempunyai satu saluran masukan dan saluran keluaran sejumlah flip-flop yang menyusunnya. Data masuk satu-persatu (secara serial) dan dikeluarkan secara serentak. Pengeluaran data dikendalikan oleh sebuah sinyal kontrol. Selama sinyal kontrol tidak diberikan, data akan tetap tersimpan dalam register.

Gambar 8.3. Rangkaian Register serial In – Paralel Out

8.4 PIPO (PARALEL OUT PARALEL IN) 74LS95 Register Paralel In - Paralel Out mempunyai jalur masukan dan keluaran sesuai dengan jumlah flip-flop yang menyusunnya. Pada register jenis ini, data masuk dan keluar secara serentak. Dan hanya membutuhkan satu kali picu.

Gambar 8.4. Rangkaian Register Paralel In – Paralel Out

8.5 REGISTER SEBAGAI COUNTER (RING COUNTER) Register geser ring counter adalah rangkaian register geser yang dilengkapi dengan jaringan loop tertutup antara output Q flip-flop terakhir ke input pada flip-flop pertama. Jaringan loop tertutup pada register geser ini mengakibatkan terjadinya pergeseran data secara berurutan setiap pulsa clock diberikan secara terus menerus karena terjadi looping data. Kondisi seperti ini disebut sebagai keadaan “recirculates” sehingga register geser yang memiliki kondisi seperti ini disebut sebagai register geser ring counter. Rangkaian dasar ring counter dapat dilihat pada gambar berikut. Rangkaian Dasar Register Geser Ring Counter 4 Bit

Rangkaian register geser ring counter diatas adalah register geser 4 bit yang disusun dari D-FF sehingga membentuk register geser ring counter 4 bit.

BAB 9 OPERATIONAL AMPLIFIER (OP AMP)

Pengertian OP AMP Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional. Sebuah rangkaian Op-Amp memiliki dua input (masukan) yaitu satu Input Inverting dan satu Input Non-inverting serta memiliki satu Output (keluaran). Sebuah Op-Amp juga memiliki dua koneksi catu daya yaitu satu untuk catu daya positif dan satu lagi untuk catu daya negatif. Bentuk Simbol Op-Amp adalah Segitiga dengan garis-garis Input, Output dan Catu dayanya seperti pada gambar dibawah ini. Salah satu tipe IC Op-Amp yang populer adalah IC741. Bentuk dan Simbol IC Op-Amp

Penguat Non Inverting Penguat Non Inverting merupakan penguat sinyal dengan karakteristik dasat sinyal output yang dikuatkan memiliki fasa yang sama dengan sinyal input. Penguat takmembalik (non-inverting amplifier) dapat dibangun menggunakan penguat operasional, karena penguat operasional memang didesain untuk penguat sinyal baik membalik ataupun tak membalik. Rangkain penguat tak-membalik ini dapat digunakan untuk memperkuat isyarat AC maupun DC dengan keluaran yang tetap sefase dengan sinyal inputnya. Impedansi masukan dari rangkaian penguat tak-membalik (non-inverting amplifier) berharga sangat tinggi dengan nilai impedansi sekitar 100 MOhm. Contoh rangkaian dasar penguat non inverting menggunakan operasional amplifier (Op-Amp) dapat dilihat pada gambar berikut.

Bentuk Sinyal Input Dan Output Penguat Non Inverting

Pada gambar diatas terlihat rangkaian penguat tak membalik diberikan inpul sinyal AC dengan tegangan 1 Vpp. Dari gambar sinyal input dan output diatas terbukti bahwa rangkaian penguat tak-membalik (non-inverting amplifier) diatas memiliki output yang tegangannya 2 (dua) kali lebih besar dari sinyal input dan memiliki fasa yang sama dengan sinyal input yang diberikan ke rangkaian penguat tak-membalik (non-inverting amplifier) tersebut.

Penguat Inverting Inverting Amplifier merupakan penerapan dari penguat operasional sebagai penguat sinyal dengan karakteristik dasar sinyal output memiliki phase yang berkebalikan dengan phase sinyal input. Pada dasarnya penguat operasional (Op-Amp) memiliki faktor penguatan yang sangat tinggi (100.000 kali) pada kondisi tanpa rangkaian umpan balik. Dalam inverting amplifier salah satu fungsi pamasangan resistor umpan balik (feedback) dan resistor input adalah untuk mengatur faktor penguatan inverting amplifier(penguat membalik) tersebut. Dengan dipasangnya resistor feedback (RF) dan resistor input (Rin) maka faktor penguatan dari penguat membalik dapat diatur dari 1 sampai 100.000 kali. Untuk mengetahui atau menguji dari penguat membalik (inverting amplifier) dapat menggunakan rangkaian dasar penguat membalik menggunakan penguat operasional (Op-Amp) seperti pada gambar berikut.

Gambar Sinyal Output dan Sinyal Input Penguat Inverting

Dalam percobaan untuk mendapatkan bentuk sinyal output dan sinyal input seperti diatas dapat digunakan osciloscope doble trace dengan input A osciloscope dihubungkan ke jalur input penguat membalik (inverting amplifier) dan input B osciloscope dihubungkan ke jalur output penguat mebalik tersebut. Dengan alat ukur osciloscope yang terhubung seperti ini dapat dianalisa perbandingan sinyal input dengan sinyal output rangkaian penguat membalik (inverting amplifier) secara lebih life dalam berbagai perubahan sinyal input.

Penguat Diferential Menghubungkan sinyal untuk kedua input pada saat yang sama memproduksi jenis lain yang umum dari rangkaian penguat operasional disebut Penguat Diferensial . Jenis rangkaian penguat operasional umumnya dikenal sebagai Differential Amplifier konfigurasi dan ditunjukkan di bawah ini :

Penguat Instrumentasi Penguat instrumentasi adalah suatu penguat untai tertutup (closed loop) dengan masukan diferensial dan penguatannya dapat diatur tanpa mempengaruhi perbandingan penolakan modus bersama (Common Mode Rejection Ratio). Sebuah rangkaian penguat instrumentasi ditunjukkan pada Gambar 1.

Pada gambar di atas penguat instrumentasi disusun dari penguat penyangga dan penguat diferensial dasar dengan menghubungkan tahanan R3. Dari kedua op-amp masukan penguat penyangga terdapat pengikut tegangan yang berfungsi untuk mempertahankan resistansi masukan yang tinggi, dan tiga tahanan yang berfungsi untuk mengatur besarnya nilai penguatannya.

Integrator Op - amp Integrator adalah rangkaian penguat operasional yang melakukan operasi matematika Integrasi , yaitu kita dapat menyebabkan output untuk menanggapi perubahan tegangan input dari waktu ke waktu sebagai integrator op - amp menghasilkan tegangan output yang sebanding dengan integral dari tegangan input . Dengan kata lain besarnya sinyal output ditentukan oleh lamanya waktu tegangan hadir pada input sebagai arus melalui biaya umpan balik atau pembuangan kapasitor sebagai umpan balik negatif diperlukan terjadi melalui kapasitor . Jika kita menerapkan sinyal input terus berubah seperti gelombang persegi ke input dari sebuah Integrator Amplifier maka kapasitor akan mengisi dan debit dalam menanggapi perubahan dalam sinyal input. Hal ini menyebabkan sinyal output adalah bahwa dari bentuk gelombang gigi gergaji yang frekuensi tergantung pada RC waktu yang konstan dari kombinasi resistor / kapasitor. Jenis sirkuit ini juga dikenal sebagai Generator Ramp dan fungsi transfer diberikan di bawah ini.

BAB 10 KONVERTER D/A DAN A/D

Konverter Digital Ke Analog Pengubah digital ke analog (D/A) merupakan alat pemroses data digital, yang dalam istilah orang awam sebagai penterjemah informasi digital kedalam informasi analog. Contoh, suatu sinyal analog yang dibutuhkan untuk tegangan analog untuk motor servo dc dalam menggerakkan lengan kursor dari sebuah mesin plotter. Pengubahan sinyal digital ke analog (D/A-C :Digital to Analog Converter) jauh lebih mudah dan sederhana dibandingkan dengan pengubahan sinyal dari analog ke digital (A/D-C: Analog to Digital Converter). Rangkaian D/A-C ini banyak digunakan pada system mikrokontroler, dimana besaran yang masukkeluar dari port mikrokontroler biasanya berupa pulsa atau sinyal digital, sedangkan untuk menggerakkan beban secara aktip diperlukan sinyal analog. Prinsip dasar rangkaian D/A-C (Digital to Analog Converter) adalah suatu rangkaian elektronik yang dapat mengubah besaran digital menjadi besaran-besaran analog yang menggunakan system R/2R. Berikut adalah prinsip dasar rangkaian D/A-C 2-bit system R/2R secara sederhana seperti pada gambar 1.1 berikut.

Konverter Analog Ke Digital Analog to Digital Converter adalah suatu perangkat elektronika yang mengubah suatu data yang *kontinu terhadap waktu (analog) menjadi suatu data yang **diskrit terhadap waktu (digital). *Kontinu = proses berkesinambungan, dapat dianalogikan seperti jalanan yang menanjak, antara titik satu dengan yang berikutnya tidak terlihat nyata perbedaannya. **Diskrit = kebalikan dari kontinu, dapat dianalogikan seperti anak-anak tangga, lompatan satu anak tangga ke yang berikutnya terlihat nyata. Proses yang terjadi dalam ADC adalah: • Pen-cuplik-an • Peng-kuantisasi-an • Peng-kode-an

Gambar 1. Diagram Blok Proses dalam ADC.

BAB 11 CATU DAYA (POWER SUPPLY)

Jenis Catu Daya 1. DC Power Supply DC Power Supply adalah pencatu daya yang menyediakan tegangan maupun arus listrik dalam bentuk DC (Direct Current) dan memiliki Polaritas yang tetap yaitu Positif dan Negatif untuk bebannya. Terdapat 2 jenis DC Supply yaitu : a.AC to DC Power Supply b.Linear Regulator 2. AC Power Supply AC Power Supply adalah Power Supply yang mengubah suatu taraf tegangan AC ke taraf tegangan lainnya. Contohnya AC Power Supply yang menurunkan tegangan AC 220V ke 110V untuk peralatan yang membutuhkan tegangan 110VAC. Atau sebaliknya dari tegangan AC 110V ke 220V. 3. Switch-Mode Power Supply Switch-Mode Power Supply (SMPS) adalah jenis Power Supply yang langsung menyearahkan (rectify) dan menyaring (filter) tegangan Input AC untuk mendapatkan tegangan DC. Tegangan DC tersebut kemudian di-switch ON dan OFF pada frekuensi tinggi dengan sirkuit frekuensi tinggi sehingga menghasilkan arus AC yang dapat melewati Transformator Frekuensi Tinggi.

4. Programmable Power Supply Programmable Power Supply adalah jenis power supply yang pengoperasiannya dapat dikendalikan oleh Remote Control melalui antarmuka (interface) Input Analog maupun digital seperti RS232 dan GPIB. 5. Uninterruptible Power Supply (UPS) Uninterruptible Power Supply atau sering disebut dengan UPS adalah Power Supply yang memiliki 2 sumber listrik yaitu arus listrik yang langsung berasal dari tegangan input AC dan Baterai yang terdapat didalamnya. Saat listrik normal, tegangan Input akan secara simultan mengisi Baterai dan menyediakan arus listrik untuk beban (peralatan listrik). Tetapi jika terjadi kegagalan pada sumber tegangan AC seperti matinya listrik, maka Baterai akan mengambil alih untuk menyediakan Tegangan untuk peralatan listrik/elektronika yang bersangkutan. 6. High Voltage Power Supply High Voltage Power Supply adalah power supply yang dapat menghasilkan Tegangan tinggi hingga ratusan bahkan ribuan volt. High Voltage Power Supply biasanya digunakan pada mesin X-ray ataupun alat-alat yang memerlukan tegangan tinggi.

Karakteristik Catu Daya Catu Daya atau sering disebut dengan Power Supply adalah sebuah piranti yang berguna sebagai sumber listrik untuk piranti lain. Pada dasarnya Catu Daya bukanlah sebuah alat yang menghasilkan energi listrik saja, namun ada beberapa Catu Daya yang menghasilkan energi mekanik, dan energi yang lain. Daya untuk menjalankan peralatan elektronik dapat diperoleh dari berbagai sumber.

Output Catu Daya Baterai dapat menghasilkan suatu ggl dc dengan reaksi kimia. Foton dari panas atau cahaya yang berasal dari matahari dapat diubah menjadi energi listrik dc oleh sel-foto (photocell). Sel bahan bakar menggabungkan gas hidrogen dan oksigen dalam suatu elektrolit untuk menghasilkan ggl dc. Sebuah mesin bahan bakar fosil atau air terjun dapat memutar generator dc atau generator ac. Power supply atau catu daya adalah sebuah peralatan penyedia tegangan atau sumber daya untuk peralatan elektronika dengan prinsip mengubah tegangan listrik yang tersedia dari jaringan distribusi transmisi listrik ke level yang diinginkan sehingga berimplikasi pada pengubahan daya listrik.

BAB 12 MENGGUNAKAN WORKBENCH (EWB)

AND 7408 Gerbang AND (GATE AND) memerlukan 2 atau lebih Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang AND akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 1 jika semua masukan (Input) bernilai Logika 1 dan akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 0 jika salah satu dari masukan (Input) bernilai Logika 0. Simbol yang menandakan Operasi Gerbang Logika AND adalah tanda titik (“.”) atau tidak memakai tanda sama sekali. IC TTL 7408 IC TTL adalah IC yang banyak digunakan dalam rangkaian digital karena menggunakan sumber tegangan (VS) antara 4,75 Volt sampai 5,25 Volt. Komponen pembangun IC TTL(transistortransistor logic) adalah sesuai dengan namanya IC ini berisi beberapa transistor yang digabungkan sehingga membentuk dua keadaan (ON/FF). Gerbang-gerbang dasar sudah terkemas dalam sebuah IC (Integrated Circuit), untuk gerbang AND digunakan IC tipe 7408.

OR 7432 Gerbang OR (GATE OR) seperti pada gambar diatas hanya bisa menghasilkan logika 1 apabila satu, atau lebih, inputnya berada pada logika 1. dengan kata lain, sebuah gerbang OR hanya akan menghasilkan logika 0 bila semua inputnya secara bersamaan berada pada logika 0. Tabel Kebenaran (Truth Table).

Gerbang ini sudah terkemas dalam IC tipe 7432. Sama dengan gerbang AND, gerbang OR hanya memiliki 2 buah input dan 1 output, sehingga dibutuhkan 2 gerbang untuk menjadikan 3 input dan 1 output. Pada output akan berharga 1 (indicator menyala) jika salah satu atau semua dari inputnya diberi masukan sebesar Vcc. Sebaliknya jika semua input diberi masukan dari ground atau terlepas, maka output akan berharga 0 (indicator tidak menyala).

NOT 7404

Gerbang NOT / GATE NOT( inverter ) atau pembalik digunakan untuk membalikkan suatu kondisi logika artinya bila ada input logika 1 maka akan menghasilkan output dengan logika 0 dan berlaku juga untuk kondisi sebaliknya). Tabel Kebenaran (Truth Table)

Dengan menggunakan IC tipe 7404, berbeda dengan gerbang sebelumnya (AND & OR), gerbang NOT hanya mempunyai 1 input dan 1 output. Sehingga dalam IC terdapat 6 gerbang NOT, dengan 6 input dan 6 output. Operasi gerbang : Gerbang ini merupakan fungsi inverter dari input. Jadi jika input berharga 0 maka outputnya akan berharga 1 dan begitu pula sebaliknya.

NAND 7400 Seri 74L00 (Low power), secara umum dasar rangkaian sama dan perbedaannya terletak pada penggunaan resistor di dalam IC diperbesar sehingga menurunkan disipasi daya pada IC, sebagai contoh untuk gerbang NAND disipasi daya rata-rata 1 mW dengan tunda propagasi 33 ns. Tipe ini sangat ideal untuk aplikasi dimana dibutuhkan perhitungan daya lebih kecil dibanding kebutuhan kecepatan, frekuensi rendah (misal untuk kalkulator).

EXOR 7486 Gate XOR gabungan dari rangkaian NOT , AND dan OR : IC TTL 7486 adalah IC yang digunakan untuk membuat rangkaian XOR.

Sehingga dapat disingkat menjadi :

BAB 13 SIMULASI FLIPFLOP

RS FLIP FLOP (RESET SET) Masukkan R dalam keadaan 0 dan S dalam keadaan 1 memberikan keadaan SET. Sedangkan apabila R dalam keadaan 1 dan S dalam keadaan 0 akan memberikan keadaan RESET. Namun saat SET dan RESET dalam keadaan 1, akan terjadi keadaan pacu. Adapun rangkaian dari flip flop RS adalah sebagai berikut :

Rangkain flip flop RS tersebut bekerja menggunakan prinsip dari tabel kebenaran seperti tabel dibawah ini :

D FLIP FLOP D-Flip-Flop (Delay/Data Flip-Flop) merupakan pengembangan dari SR-Flip-Flop yang digunakan untuk mengatasi output tidak valid pada SR-Flip-Flop. Perbedaannya dengan flip-flop S-R terletak pada inputan R, pada D Flip-flop inputan R terlebi dahulu diberi gerbang NOT, maka setiap input yang diumpankan ke D akan memberikan keadaan yang berbeda pada input S-R.

JK FLIP FLOP Flip flop JK merupakan flip flop yang paling ideal digunakan sebagai piranti penyimpanan (memori). Flip flop JK digunakan pada setiap komputer digital maupun piranti lainnya. Dalam pemakaian bidang elektronika juga memiliki banyak manfaat, misalnya : • Pencacah frekuensi (frequency counter) • Pembagi frekuensi (frequency divider) • Pembangkit ragam gelombang kotak simetri (symetri square wave form generator), dll. Flip flop JK memilki keunikan tersendiri, yaitu pada keluaran Q dan Q’ terdapat dua jenis umpan balik, dengan keluaran yang diumpan balikkan kembali.

Ada dua jenis umpan balik :

Umpan Balik flip flop. Berfungsi supaya rangkaian gerbang logika yang berada di dalam garis putus – putus FL dapat menahan sebuah data biner.

Umpan balik Togel (Toggle). Umpan balik ini enyebabkan flip flop JK mengalami toggle. Selain terdapt dua jenis umpan balik, flip flop JK memiliki 2 masukan kendali, yang disebut dengan masukan J dan K. Masukan J dan K berfungsi mengatur apa yang akan dilakukan rangkaian pada tepi sinyal pendetak. pada bagian masukan dari pendetak dibei rangkaian Diferensator, namun dalam Chip IC tidak digunakan rangkaian RC tetapi gerbang Not dan And, karena pada IC, komponen RC memakan Tempat dan kurang praktis.

UP DOWN COUNTER Rangkaian Up/Down Counter merupakan gabungan dari Up Counter dan Down Counter. Rangkaian ini dapat menghitung bergantian antara Up dan Down karena adanya input eksternal sebagai control yang menentukan saat menghitung Up atau Down. Pada gambar 4.4 ditunjukkan rangkaian Up/Down Counter Sinkron 3 bit. Jika input CNTRL bernilai ‘1’ maka Counter akan menghitung naik (UP), sedangkan jika input CNTRL bernilai ‘0’, Counter akan menghitung turun (DOWN). Gambar rangkaian Up/Down Counter Sinkron 3 bit :

7 SEGMENT Seven segment display adalah sebuah rangkaian yang dapat menampilkan angka-angka desimal maupun heksadesimal. Seven segment display biasa tersusun atas 7 bagian yang setiap bagiannya merupakan LED (Light Emitting Diode) yang dapat menyala. Jika 7 bagian diode ini dinyalakan dengan aturan yang sedemikian rupa, maka ketujuh bagian tersebut dapat menampilkan sebuah angka heksadesimal. Seven-segment display membutuhkan 7 sinyal input untuk mengendalikan setiap diode di dalamnya. Setiap diode dapat membutuhkan input HIGH atau LOW untuk mengaktifkannya, tergantung dari jenis seven-segmen display tersebut. Seven Segment Led Seven segment ada 2 macam, yaitu Seven segment common cathode dan seven segment commond anode. Untuk Seven Segment Common Cathode terdiri dari led-led dimana semua katode di hubungkan menjadi satu. Sedangkan untuk Seven Segment Common Anode terdiri dari led-led dimana semua anode di hubungkan menjadi satu.

PENCACAH BINER 4 BIT (COUNTER BINER 4 BIT) 4 BIT Binary Counter adalah suatu rangkaian logika yang terdiri dari 4 buah Flip-Flop yang mampu melaksanakan perhitungan sampai bilangan 16. Rangkaian counter adalah seperti pada gambar dibawah ini :

Seperti terlihat pada gambar rangkaian counter di atas keempat Flip-Flop dihubungkan secara seri dan hanya 1 buah Flip-Flop yang dihubungkan ke sumber pulsa sebagai input. Prinsip Kerja Rangkaian 4 BIT Binary Counter

CD Counter 4 BIT Binary Counter hanya bisa menghitung sampai bilangan ke 16 yaitu dari mulai 0000 = 0 sampai 1111 = 15. Salah satu dari komponen Integrated (IC) yang berfungsi sebagai 4 BIT BINARY COUNTER adalah IC Tipe 54/741766

PENCACA MODULO N ( COUNTER MODULO 4,6,7,8) Counter Mod-N adalah Counter yang tidak 2n. 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,.. Gambar rangkaian Up Counter Asinkron Mod-6

PENCACAH DECADE Pencacah ini menghasilkan kode bilangan dalam bit biner, dan akan menghitung sampai dengan batas yang ditentukan. Salah satunya adalah pencacah 8421 BCD counter, pencacah ini akan menghasilkan bilangan kode 8421 BCD dari bilangan decimal 0 – 9. dengan demikian pencacah ini hanya akan menghitung maju dari 0000 – 1001, lalu kembali lagi.Qa Qb Qc Qd

Gambar Pencacah sinkron 4 bit dengan muatan ripel

BAB 14 REGISTER GESER, ENCODER, DECODER, DAN MULTIPLEKSER

REGISTER GESER BEBAN SERI Register geser ini disusun dari empat flip-flop D. Register ini disebut register geser 4 bit karena mempunyai empat tempat untuk menyimpan data A, B, C, dan D. Namun, kelemahan dari register geser ini adalah hanya memungkinkan satu bit informasi dimasukkan dalam satu waktu dan semua data akan hilang bila bergeser kekanan. Istilah “beban seri” datang dari kenyataan bahwa hanya satu bit data yang dapat dimasukkan kedalamregister dalam suatu waktu. Sebagai contoh, apabila kita ingin memasukkan 0111 ke dalam register, kita harus melalui jajaran baris 1 sampai 6 sehingga membutuhkan lima langka.

Tabel Kebenaran

Gambar Rangkaian Register Geser Beban Seri

REGISTER GESER BEBAN PARALEL Register geser ini memiliki rangkaian yang hampir sama dengan register geser beban seri, namun sistem ini merupakan sistem yangmemungkinkan pembebanan paralel sekaligus 4-bit sehingga mempunyai sifat simulasi kembali yang akan mengembalikan data keluaran kedalam masukan sehingga tidak hilang.

Tabel Kebenaran

Gambar Rangkaian Register Geser Beban Paralel

REGISTER GESER UNIVERSAL IC 74194 merupakan register geser yang sangat mudah disesuaikan dan mempunyai kebanyakan sifat yang telah kita pelajari pada IC.Register tersebut dapat dibebani secara seri atau paralel. Bebarapa IC 74194 empat-bit dapat dihubungkan secara kaskade untuk membuat register geser delapan-bit atau lebih.

ENCODER Encoder adalah rangkaian kombinasi yang merupakan kebalikan dari Decoder yaitu manghasilkan output kode biner yang berkorespondensi dengan nilai input. Encoder memiliki 2^n input dan n output. Tabel kebenaran Encoder 4 to 2

DEKODER Decoder adalah rangkaian kombinasi yang akan memilih salah satu keluaran sesuai dengan konfigurasi input. Decoder memiliki n input dan 2^n output. Blok Diagram Decoder.

decoder 2to4

Tabel Kebenaran

RANGKAIAN LOGIKA Untuk merancang rangkaian kombinasional dapat digunakan Decoder dan eksternal OR gate (rangkaian kombinasi n – input dan m– output dapat diimplementasikan dengan n to 2^n line decoder dan m – OR gate).

MULTIPLEKSER (MUX) Rangkaian logika kombinasional Multiplexer atau disingkat MUX adalah alat atau komponen elektronika yang bisa memilih input (masukan) yang akan diteruskan ke bagian output (keluaran). Pemilihan input mana yang dipilih akan ditentukan oleh signal yang ada di bagian kontrol (kendali) Select. Blok Diagram Logika Mux

PROSEDUR PERANCANGAN RANGKAIAN KOMBINASIONAL DENGAN MUX

1. Buat tabel kebenaran sesuai dengan kondisi input dan output serta nomor Mintermnya. 2. Salah satu variabel input digunakan sebagai Data dan sisanya dari variabel input sebagai address/selector.

3. Buat tabel Implementasi dan lingkari nomor Mintermnya yang sesuai dengan outputnya. 4. Jika 2 Mintermnya dalam satu kolom dilingkari, maka input Mux adalah 1 dan sebaliknya input Mux adalah berlogika 0 5. Jika nomor Mintermnya hanya dilingkari pada salah satu baris dalam kolom yang sama, maka input Mux akan berlogika sesuai dengan baris persamaan pada variabel yang diberikan.

DEMULTIPLESER (DEMUX) Rangkaian logika kombinasional Demultiplekser adalah Komponen yang berfungsi kebalikan dari MUX. Pada DEMUX, jumlah masukannya hanya satu, tetapi bagian keluarannya banyak. Signal pada bagian input ini akan disalurkan ke bagian output (channel) yang mana tergantung dari kendali pada bagian SELECTnya. – Suatu rangkaian diklasifikasikan sebagai kombinasional jika memiliki sifat yaitu keluarannya ditentukan hanya oleh masukkan eksternal saja. – Suatu rangkaian diklasifikasikan sequential jika ia memiliki sifat keluarannya ditentukan oleh tidak hanya masukkan eksternal tetapi juga oleh kondisi sebelumnya. Blok Diagram Logika DEMUX

TERIMAKASIH