3.TEORI SINGKAT 3.1. BILANGAN BINER

Transkripsi

1 1 DIGITAL 1. TUUAN Setelah melakukan praktikum ini, praktikan diharapkan telah memiliki kemampuan sebagai berikut : 1.1. Mengerti dan memahami gerbang-gerbang logika (lambang, bentuk, tabel kebenaran, sifat/karakteristik) Mampu menganalisis rangkaian logika 1.3. Memahami prinsip kerja flip-flop 1.4. Memahami prinsip kerja pencacah(counter) dan pemanfaatanna sebagai pembagi (divider) 2. ALAT DAN OMPONEN 2.1. Osiloskop 2.2. Logic obe 2.3. Satu set catu daa 2.4. abel-kabel penghubung (jumper) 2.5. Gerbang-gerbang logika TTL(Transistor-Transistor Logic) : SN 7400 (uadruple 2 input NAND gates) SN 7402 (uadruple 2 input NOR gates) SN 7404 (Hex inverters/not gates) SN 7408 (uadruple 2 input AND gates) SN 7432 (uadruple 2 input OR gates) SN 7476 (Dual master slave FLIP FLOP with {PRESET and CLEAR) SN 7486 (uadruple 2 input EXclusive OR gates) 3.TEORI SINGAT 3.1. BILANGAN BINER Sistem bilangan biner adalah suatu sandi ang hana menggunakan 2 lambang dasar, ang dapat berupa Adan B; dan -; tegangan 5 V dan tegangan 0 V; ataupun 1 dan 0. Dalam bahasan selanjutna digunakan lambang 1 dan 0. Tinjau sistem bilangan desimal, 0 sampai 9. Setelah mencapai 9, hitungan selanjutna dibentuk dari kombinasi angka-angka desimal untuk memperoleh 10,11,12, dan seterusna (baca : sepuluh, sebelas, dua belas, dst). Singkatna, bilangan desimal setelah 9 diperoleh dengan menggunaan angka kedua diikuti oleh angka pertama untuk memperoleh 10 (sepuluh). Bilangan desimal sesudah 10 diperoleh dengan menggunakan angka kedua diikuti oleh angka kedua untuk mendapatkan 11 (seblas), dan seterusna. Untuk mempermudah pemahaman, kita gunakan perumpamaan, aitu sebagai berikut:

2 2 erikil Lambang Tak ada 0 1 Dalam bilangan biner, digunakan pendekatan ang sama. Setelah mencapai 1, untuk menatakan, gunakan angka biner kedua diikuti oleh angka biner pertama untuk mendapatkan 10 (baca : satu nol, melambangkan ). Untuk menatakan, gunakan 11 (satu satu). Setelah 11, bukan 12 sebab 2 bukan bilangan biner, melainkan 100, 101, 110, 111,dan seterusna. PENAMBAHAN BINER Tinjau kembali sistem bilangan desimal. Sebagai contoh, = 7 melambangkan penggabungan dan untuk mendapatkan hasil. Perhatikan ke empat hal sederhana tentang penambahan biner di bawah ini : PERTAMA Bila tak ada digabungkan dengan tak ada, diperoleh tak ada. Pernataan binerna adalah = 0. E DUA Bila tak ada digabungkan dengan, diperoleh. Pernataan binerna : = 1. E TIGA Menggabungkan dengan tak ada menghasilkan. Ekivallen biner bagi hal ini adalah = 1 EEMPAT menggunakan bilangan biner, kita lambangkan hal ini sebagai = 10 (satu nol). Bila kita menggabungkan dengan, hasilna adalah. Dengan Hasil terakhir di atas kadang-kadang membingungkan karena asosiasi kita ang telah terbiasa dengan bilangan desimal. Namun hal ini adalah benar dan masuk akal karena kita sedang menggunakan bilangan biner. Bilangan biner 10 menatakan dan bukan (sepuluh) GERBANG (GATE) Gerbang (gates) adalah suatu rangkaian logika dengan satu keluaran dan satu atau beberapa masukan, taraf tegangan keluaran tertentu; hana terjadi untuk suatu kombinasi taraf tegangan dari masukan-masukanna ang sudah tertentu pula. Gerbang logika dasar terdiri dari tiga jenis, aitu AND, OR, dan NOT. Sedangkan gerbang logika ang lain merupakan pengembangan dari ke tiga gerbang logika dasar tersebut, antara lain gerbang : NAND, NOR, dan XOR. Gerbang AND

3 3 adalah gerbang ang memberikan keluaran hana bila semua masukan ada. Dengan kata lain gerbang AND merupakan gerbang semua atau tidak ada ; keluaran hana terjadi bila semua masukan ada. Gerbang OR adalah gerbang salah satu atau semua; keluaran terjadi bila salah satu atau semua masukan ada. Gerbang OR memberikan keluaran 1 bila salah satu masukan atau ke dua masukan adalah 1. Gerbang NOT adalah gerbang logika ang memberikan keluaran tidak sama dengan masukanna. Gerbang NOT disebut juga inverter. Gerbang ini mempunai sebuah masukan dan sebuah keluaran, ang dilakukanna hanalah membalik sinal masukan; jika masukan tinggi, keluaran adalah rendah, dan sebalikna. Gerbang NAND (NOT-AND) adalah gerbang AND ang diikuti gerbang NOT. Gerbang NOR (NOT-OR) adalah gerbang OR ang diikuti gerbang NOT. Gerbang XOR Gerbang ini mempunai dua masukan dan satu keluaran. XOR adalah nama lain dari OReksklusif. Disebut semikian sebab gerbang XOR memberikan keluaran 1 bila masukan pertama atau masukan kedua adalah 1, namun tidak kedua-duana. Dengan kata lain, gerbang XOR mempunai keluaran 1 hana bila ke dua masukanna berbeda dan keluaranna 0 apabila ke dua masukanna sama. A A B AB A AB = AB + AB B B Gambar 1. Gerbang XOR

4 FLIP-FLOP Multivibrator adalah suatu rangkaian regeneratif dengan dua buah piranti aktif, ang dirancang sedemikian sehingga salah satu piranti bersifat menghantar pada saat piranti lain terpancung. Multivibrator dapat menimpan bilangan biner, mencacah pulsa, menerempakkan operasi-operasi aritmatika, serta melaksanakan fungsi-fungsi pokok lainna dalam sistem digital. Ada tiga jenis multivibrator,aitu : astabil, monostabil, dan bistabil. Dalam percobaan ini hana membahas multivibrator bistabil. Nama lain dari multivibrator bistabil adalah flip-flop, aitu multivibrator ang keluaranna adalah suatu tegangan rendah atau tinggi, 0 atau 1. eluaran ini tetap rendah atau tinggi; untuk mengubahna, harus didrive oleh suatu masukan ang disebut pemicu (triger). Sampai datangna pemicu, tegangan keluaran tetap rendah atau tinggi untuk selang waktu ang tak terbatas. Salah satu jenis flip-flop adalah flip-flop RS. Flip-flop ini mempunai dua masukan dan dua keluaran, di mana salah satu keluaranna () berfungsi sebagai komplemen. Sehingga flipflop ini disebut juga rangkaian dasar untuk membangkitkan sebuah variabel beserta komplemenna. Flip-flop RS dapat dibentuk dari kombinasi dua gerbang NAND atau kombinasi dua gerbang NOR. S R Gambar 2. Flip-flop RS Analisis kondisi masukan dan keluaran flip-flop RS : PERTAMA R S = 0 0 Ini berarti tidak diterapkan pemicu. Dalam hal ini keluaran mempertahankan nilai terakhir ang dimilikina. EDUA R S = 0 1 Ini berarti bahwa suatu pemicu diterapkan pada masukan S. Hal ini mengeset flip-flop dan menghasilkan keluaran bernilai 1.

5 5 ETIGA R S = 1 0 Ini menatakan bahwa suatu pemicu diterapkan pada masukan R. Hal ini mereset flip-flop dan menghasilkan keluaran bernilai 0. EEMPAT R S = 1 1 merupakan kondisi masukan terlarang. ondisi ini berarti menerapkan suatu pemicu pada ke dua masukan S dan R pada saat ang sama. Hal ini merupakan suatu pertentangan karena mengandung pengertian bahwa kita berupaa untuk memperoleh keluaran ang secara serentak sama dengan 1 dan sama dengan 0. Hal ini tidak masuk akal dan oleh sebab itu masukan ini dinatakan terlarang. Flip-flop RS dapat dimodifikasi menjadi flip-flop ang dapat dapat diatur 'irama' na oleh clock sperti terlihat pada gambar di bawah. S S CLOC S R R (a) R (b) Gambar 3. Diagram logika : (a) flip-flop RS (b) flip-flop RS ber 'clock' Bila clock rendah (0), ke dua gerbang AND tertutup (disabled). Hal ini menjamin bahwa : R S = 0 0 ang berarti keluaran tetap pada keadaan terakhir ang dimilikina. Tetapi bila clock menjadi tinggi (1), ke dua gerbang AND terbuka (enabled). Hal ini memungkinkan sinal-sinal S dan R mencapai flip-flop RS. Dengan cara ini, flip-flop akan set atau reset, bergantung pada nilai RS. Oleh sebab itu, flip-flop RS ber 'clock' tidak dapat berubah keadaan sampai berlangsungna sinal clock. Penerapan clock pada sebuah flip-flop seperti di atas sangat penting dalam sistem digital berskala besar dengan beratus-ratus flip-flop ang dihubungkan satu sama lain. Clock diterapkan pada semua flip-flop secara serentak; hal ini menjamin bahwa semua flip-flop berubah keadaan pada saat ang sama. Penerempakan ini sangat penting dalam berbagai istem digital PENCACAH Pencacah atau Counter adalah piranti untuk mencacah atau menghitung jumlah pulsa ang masuk melalui inputna. Peranti ini terdiri dari satu atau lebih flip-flop ang dirangkai sedemikian rupa sehingga setiap pulsa masukan akan menambah cacahan. Cara paling sederhana untuk

6 6 mencacah pulsa adalah dengan menggunakan flip-flop T(Toggle). Flip-flop ini dapat dibuat dengan menggunakan flip-flop atau flip-flop D. D (a) (b) (c) Gambar 4. Flip-flop Gambar.4. (a) Flip-flop T (b) Flip-flop T dirangkai dari flip-flop (c) Flip-flop T dirangkai dari flip-flop D eluaran akan berubah keadaan bila flip-flop mendapat picu tepi negatip. Gambar 5. Diagram Pewaktuan Flip-Flop T eluaran pada gambar 5 adalah pencacah biner 1 bit, sedangkan untuk 4 bit diperlukan 4 buah flipflop ang dapat mencacah dengan 16 kondisi.

7 7 +5V Pulsa Gambar 6. Pencacah asinkron 4 bit 4. TUGAS PENDAHULUAN 4.1. Gambarkan blok diagram dari IC di bawah ini berdasarkan referensi ang ada : a. SN 7400 e. SN 7432 b. SN 7402 f. SN 7476 c. SN 7404 g. SN 7486 d. SN 7408 Buatlah salinan tugas ini untuk Anda sendiri, karena data IC ini sangat dibutuhkan pada waktu Anda melakukan praktikum elaskan cara mengkonversikan : a. bilangan desimal ke bilangan biner b. bilangan biner ke bilangan desimal 4.3. Apakah ang dimaksud dengan carr? elaskan dan berikan contoh! 4.4. Apakah ang dimaksud dengan: a. pemicuan tepi positif (positive-edge triggering) b. pemicuan tepi negatif (negative-edge triggering) 4.5. Bagaimanakah cara memperoleh kedua hal tersebut di atas? (Bila perlu, gambarkanlah rangkaianna) Gambarkan skema rangkaian dari flip-flop di bawah ini: a. RS flip-flop b.d flip-flop c. flip-flop d. T flip-flop elaskan karakteristik/ciri khas masing-masing flip-flop di atas ang membedakan satu dengan ang lainna Apakah ang dimaksud dengan CLOC? Bagaimana cara mendapatkanna? elaskan! 4.8. elaskan karakteristik multivibrator astabil dan monostabil! Sebutkan kegunaan kedua multivibrator tersebut (minimal masing-masing satu kegunaan).

8 8 5. PERCOBAAN 5.1. Pengenalan Gerbang-gerbang Logika - Pasanglah sebuah IC LOGIC pada socket IC di pcb ang telah disediakan. - Catat kode IC ang dipakai dan perhatikan blok diagramna pada data IC ang Anda punai. Gunakanlah sebuah gerbang pada IC dan catatlah nomor pin-pinna. - Hubungkan input dengan 'female' di sebelah kiri (logic source) dan output dengan 'female' di bagian atas (test point). - Ubah masing-masing input dengan cara mengubah posisi saklar logik dan catat outputna untuk tiap satu keadaan input. - Untuk kondisi 2 (dua) input : A B Ulangi langkah-langkah di atas untuk semua gerbang logika ang tersedia (AND, OR, NOT, NOR, NAND dan XOR) Half Adder - Susunlah rangkaian half-adder seperti pada gambar 7 A A.B B ( Carr ) Gambar 7. Half Adder A + B ( Sum ) - Ubah masing-masing input dan catat ke dua outputna Flip-flop - Pasang IC 7476 pada PCB ang tersedia.

9 9 - Hubungkan input dengan 'female' di sebelah kiri (logic source) dan output dengan 'female' di bagian atas (test point), kemudian lakukan langkah-langkah sebagai-berikut : Berikan input : = 0 ; = 0, catat outputna, dan Berikan input : = 0 ; = 1, catat ke 2 outputna Berikan input : = 0 ; = 0, catat ke 2 outputna Berikan input : = 1 ; = 0, catat ke 2 outputna Berikan input : = 0 ; = 0, catat ke 2 outputna - Hubungkan input gerbang NOT dengan pembangkit pulsa dan output gerbang NOT dengan input CLR pada flip-flop. - Lakukan CLEAR/RESET dengan cara menekan knop pada pembangkit pulsa. - Catat kondisi input dan output flip-flop sebelum dan sesudah RESET dilakukan. Amati dengan seksama perubahan output ang terjadi DIVIDER dan COUNTER Susun rangkaian seperti pada gambar Hubungkan ke 4 output FF(Flip-flop) masing-masing dengan sebuah led Hubungkan input clock FF1 dengan output pembangkit pulsa Tekan knop pembangkit pulsa sekali, catat dan amati nala ke 4 led. Tentukan kondisi output 1, 2, 3 dan Ulangi langkah hingga hitungan ke TUGAS LAPORAN 6.1. Lengkapilah tabel kebenaran dari ke enam IC ang digunakan berdasarkan data ang Anda peroleh Buatlah tabel kebenaran untuk rangkaian half adder. elaskan prinsip kerjana Buat tabel kebenaran untuk flip-flop! 6.4. Apakah ang dimaksud dengan: memor state. toggle Apakah fungsi dari multivibrator astabil dan monostabil pada percobaan ini? 6.6. Buatlah : tabel kebenaran untuk hasil percobaan 5.4 (FF1; FF2; FF3; FF4). diagram pewaktuan (timing diagram) dari:clock; 1; 2; 3 dan 4 pada kertas grafik Tentukan nilai pembagi untuk setiap output flip-flop (1; 2; 3 dan 4) elaskan cara kerja COUNTER di atas berdasarkan timing diagram ang anda buat pada tugas 6.7.