Elektronika Digital

Document Sample
Elektronika Digital Powered By Docstoc
					                                     BAB 1
                              ELEKTRONIKA DIGITAL


Pendahuluan

Apakah rangkaian digital itu?
Sebelum menjawab pertanyaan tersebut, kita tinjau kembali rangkaian yang telah
dipelajari sebelumnya, yaitu rangkaian analog. Contoh rangkaian analog tampak
pada gambar 1.1.

                                                               A
                                5v
                                                                   v

                                                           B


                        Gambar 1.1 Contoh rangkaian anlog
Bila konektor A pada potensiometer digerakkan dari bawah ke atas sampai
puncak, dan kembali lagi ke bawah, maka beda potensial antara titik A dan B
yang terukur pada voltmeter adalah:
                          5

                          4

                          3

                          2          konektor       konektor
                                     bergerak       bergerak
                          1           ke atas          ke
                                                     bawah
                                                               waktu




                 Gambar 1.2 Tegangan keluaran rangkaian analog
Tampak dari gambar 1.2 bahwa tegangan output rangkaian bernilai kontinyu dari
nol hingga 5 volt.
       Selanjutnya seperti apa rangkaian digital itu? Ide rangkaian digital
sederhana saja, suatu rangkaian yang input ataupun outputnya hanya memiliki dua
keadaan, yaitu TINGGI atau RENDAH. TINGGI bisa bernilai 5 volt, 9 volt, 12
volt dan RENDAH bisa bernilai nol, yang selanjutnya akan di definisikan untuk
sistem rangkain yang bersangkutan.



Nur-Eldig 2006                                  1
                                             A

                                   5V
                                             B
                                                 V




          Gambar 1.3 Contoh rangkaian yang menghasilkan sinyal digital
             bila konektor secara periodik digerakkan dari A ke B

Potensial keluaran Gb.1.3 bila konektor dipindahkan secara periodik dari A-B-A

dan seterusnya, adalah:

                         5V




                          0V

                                                          t




                        Gambar 1.4 Potensial keluaran Gb.1.3

Dari kedua contoh diatas, jelas bahwa rangkaian analog adalah rangkaian yang

mempunyai sinyal yang berubah berkesinambungan, sedangkan rangkain digital

hanya memiliki sinyal TINGGI dan sinyal RENDAH.

Dimanakah rangkaian digital digunakan?

Peralatan yang menggunakan rangkaian digital: kalkulator, komputer, robot, alat-

alat ukur listrik dan lain-lain.

Mengapa menggunakan sistem/rangkaian digital?

Sistem digital memiliki keunggulan dibanding dengan sistem analog, yakni sistem

digital diperlukan ketika data harus disimpan, dihitung atau diperagakan sebagai

angka atau huruf.




Nur-Eldig 2006                           2
                                   BAB II
 BILANGAN YANG DIGUNAKAN DALAM ELEKTRONIKA DIGITAL



1.1 Sistem Bilangan Biner

         Sistem bilangan merupakan suatu kode yang menggunakan simbol untuk

menyatakan besar sesuatu. Sistem bilangan yang kita gunakan sehari-hari adalah

bilangan desimal, yakni dari 0 hingga 9. Peralatan digital hanya mengenal dua

jenis sinyal, yaitu tinggi dan rendah. Sinyal tinggi disimbolkan 1 dan sinyal

rendah disimbolkan 0. Penggunaan simbol 0 dan 1 dikenal dengan sistem biner.

         Pencacahan bola-bola berikut ini dinyatakan dalam sistem desimal dan

biner:

                                   desimal       biner

                                      1            1
                                      2           10
                                      3           11
                                      4           100
                                      5           101
                                      6           110
                                      7           111
                                      8          1000
                                      9          1001
                                      10         1010


Gambar 2.1.Mencacah jumlah bola dinyatakan dalam bilangan desimal dan biner



Peralatan digital hanya mengenal bilangan digital, sedangkan kita terbisa
menggunakan bilangan desimal, agar kita dapat berkomunikasi dengan alat maka
harus diketahui konversi antara dua sistem bilangan tersebut. Bagaimana
mengkonversi sistem bilangan desimal menjadi biner?
Nur-Eldig 2006                        3
Misal angka desimal 17 diubah menjadi biner:
        17 : 2 = 8; sisa 1
         8 : 2 = 4; sisa 0
         4 : 2 = 2; sisa 0
         2 : 2 = 1; sisa 0
         1 : 2 = 0; sisa 1
Bilangan biner ditulis menurut arah panah, jadi 17 desimal = 10001biner

Bagaimana mengubah sistem biner ke desimal?

125 desimal = 1 ratusan, 2 puluhan, 5 satuan

125          = 1 x 102 + 2 x 101 + 5 x 100

Urutan bilangan pada biner juga memiliki bobot yang analog dengan desimal,

yakni

110011 biner = 1 x 25 + 1 x 24 + 0 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 1 x 20 = 51desimal



2.2 Sistem bilangan Heksadesimal

        Sistem bilangan heksa desimal menggunakan 16 simbol, yaitu 0,1, 2, 3, 4,

5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, dan F.

   Desimal       Biner       Heksadesimal       Desimal   Biner      Heksadesimal
      0            0000           0                 9       1001           9
      1            0001           1                10       1010          A
      2            0010           2                11       1011          B
      3            0011           3                12       1100          C
      4            0100           4                13       1101          D
      5            0101           5                14       1110          E
      6            0110           6                15       1111          F
      7            0111           7                16      10000          10
      8            1000           8                17      10001          11


                     Tabel 2.1 Ekivalensi biner dan heksadesimal




Nur-Eldig 2006                              4
Kelebihan sistem heksadesimal adalah ialah mampu mengubah secara langsung

dari bilangan biner 4 bit. Sebagai contoh, heksadesimal F merupakan singkatan

dari bilangan biner empat bit 1111. Notasi heksadesimal khususnya digunakan

untuk menyatakan bilangan biner. Untuk mengkonversi heksadesimal, misalnya

A6 menjadi biner, dapat kita lihat A=1010biner dan 6 = 0110biner , maka A6

=10100110biner. Jadi heksadesimal ekivalen dengan biner. Notasi heksadesimal

digunakan secara luas dalam sistem yang berdasarkan mikroprosesor untuk

menyatakan biner 8 bit, 16 bit atau32 bit.

Bagaimana mengkonversi heksadesimal ke bilangan desimal?

Sama halnya bilangan desimal, maka urutan angka pada heksadesimal juga

memiliki nilai masing-masing. Contoh C2416 = 12 x 162 + 2 x 161 + 4 x 160 =

310810 (desimal)

Bagaimana mengkonversi desimal ke heksadesimal?

Contoh bilangan desimal 310810 akan dinyatakan ke heksadesimal:

        3108 : 16 = 194; sisa 4

         194 : 16 = 12 ; sisa 2

          12 : 16 = 0; sisa 12

Jadi 310810 = C2416     (perhatkan bahwa 12 = A).



2.3 Bilangan Oktal

Pada sistem komputer jaman dahulu, informasi biner dinyatakan dengan

menggunakan bilangan oktal. Sistem bilangan oktal menggunakan delapan

simbol, yaitu 0,1, 2, 3, 4, 5, 6, dan 7.



Nur-Eldig 2006                             5
                            Desimal       Biner           Oktal
                                  0           000                    0
                                  1           001                    1
                                  2           010                    2
                                  3           011                    3
                                  4           100                    4
                                  5           101                    5
                                  6           110                    6
                                  7           111                    7
                                  8       001 000                   10
                                  9       001 001                   11
                            dst

                    Tabel 2.2 Ekivalensi biner dengan bilangan oktal

Perhatikan bahwa bilangan biner 3 bit diwakili/disingkat 1 bit bilangan oktal.
Teknik mengkonversi bilangan desimal ke oktal dan sebaliknya analog dengan
cara-cara sebelumnya.
Kita umumnya bekerja dengan sistem desimal, sedangkan peralatan digital

bekerja berdasarkan sinyal digital/biner. Untuk berinteraksi kita dengan peralatan

digital       digunakan    alat     pengkonversi.       Peralatan        elektronik      yang

mengkonversi/menterjemah bilangan desimal ke bilangan biner disebut pengkoder

(encoder) dan yang menterjemah dari bilangan biner ke desimal disebit

pendekoder (decoder).


  7       8     9
  4       5     6         Encoder         unit proses          decoder
  1       2     3
          0

      desimal                                  biner                                  desimal
          8                                    1000                                      8




Nur-Eldig 2006                             6
                                    BAB III
                            GERBANG LOGIKA BINER


       Komputer, kalkulator, dan peralatan digital lain kadang-kadang dianggap

orang awam sebagai sesuatu yang ajaib. Sebenarnya, peralatan elektronika digital

logis dalam operasinya. Bentuk dasar blok operasi setiap rangkaian digital adalah

suatu gerbang logika. Gerbang logika terdiri dari: AND, NAND, NOT, OR,

NOR, XOR, dan XNOR.



3.1 Gerbang AND

       Gerbang AND yang berarti DAN, secara fisik diilustrasikan gambar 3.1:



                       A

                       B
                                                    output

                           input

   Gambar 3.1 Ilustrasi fisis rangkaian AND dengan sakalar yang disusun seri



Rangkaian pada Gb 3.1 dapat di tinjau menjadi bagian input dan output. Bagian

input berupa sakelar A dan B, sedangkan output berupa bola lampu. Berdasarkan

rangkaian sederhana di atas jelas prinsip kerja gerbang logika AND dapat diamati

hasilnya seperti tabel berikut:




Nur-Eldig 2006                         7
                 No               Keadaan saklar   Keadaan lampu
                              A                B
                 1        Buka             Buka           Mati

                 2        Buka             Tutup          Mati

                 3        Tutup            Buka           Mati

                 4        Tutup            Tutup         Nyala


       Tabel 3.1 Rangkaian sakalar seri bekerja seperti gerbang logika AND.


Gerbang logika AND memiliki dua atau lebih terminal input dan satu terminal
output, dan disimbolkan disimbolkan:
                                   A
                      input                        Y output
                                   B


                         Gambar 3.2 Simbol gerbang AND

Rangkaian gerbang AND praktis tampak pada gambar 3.3 yang memiliki dua

input A dan B. Saklar bila dikontakkan ke (+) berarti TINGGI, dan bila

dikontakkan ke (-) berarti RENDAH. Output gerbang AND diberikan indikator

LED, yang menyala jika ouput TINGGI dan tidak menyala jika output RENDAH.

                                   input               output
                                    A

                                    B



                          Gambar 3.3 Rangkaian gerbang AND




Nur-Eldig 2006                             8
                         INPUT                                  OUTPUT
               B                        A                         Y
   Tegangan        Biner     Tegangan       Biner       Menyala       Biner
   RENDAH            0       RENDAH            0          Tidak          0
   RENDAH            0        TINGGI           1          Tidak          0
    TINGGI           1       RENDAH            0          Tidak          0
    TINGGI           1        TINGGI           1           Ya            1

                         Tabel 3.2 Tabel kebenaran gerbang AND


         Hubungan input dan output suatu dari suatu gerbang lgika selanjutnya

ditulis dalam suatu pernyataan yang disebut ekspresi Boolean atau aljabar Bool.

Gerbang logika AND dengan input A dan B serta output Y, diungkapakan sebagai

         A.B = Y

3.2 Gerbang OR

Gerbang OR secara fisis dapat diilustrasikan sebagai berikut:

                           INPUT
                             A




                              B

                                                OUTPUT



          Gambar 3.4 Rangkaian OR dengan skalar yang dirangkai paralel

Rangkaian pada gambar 3.4 akan memberikan hubungan input dan output seperti

tabel:




Nur-Eldig 2006                          9
                        INPUT                              OUTPUT
               B                        A                        Y
    Saklar         Biner      Saklar         Biner     Menyala       Biner
    Terbuka         0        Terbuka          0         Tidak         0
    Terbuka         0        Tertutup         1          Ya           1
    Tertutup        1        Terbuka          0          Ya           1
    Tertutup        1        Tertutup         1          Ya           1

                      Tabel 3.2 Tabel kebenaran gerbang OR
Gerbang OR disimbolkan

                             A
                   INPUT                          Y   OUTPUT
                              B


                                    A+B=Y

          Gamabar 3.5 Simbol logika gerbang OR dan operasi Boolean,
                         (+) merupakan simbol OR


3.3 Pembalik dan penyangga

Gerbang logika umumnya memiliki dua atau lebih input dan satu output, namun

gerbang NOT (“tidak”) hanya mempunyai satu input dan satu output. Gerbang

NOT berfungsi sebagai pembalik /inverter, yaitu output merupakan kebalikan

input. Simbol gerbang NOT adalah:

                              A                Y
                           INPUT              OUTPUT


                                     YA

                                   INPUT       OUTPUT
                                     A           Y
                                     0           1
                                     1           0


Nur-Eldig 2006                          10
Gambar 3.6 Simbol logika, ekspresi Boolean, dan tabel kebenaran suatu pembalik

Bila logis 1 diberikan pada input A, akan diperoleh output yang berlawanan yaitu

0 pada Y. Kita katakan bahwa pembalik mengkomplemenkan input. Perhatikan

bahwa strip () merupakan simbol pembalikan.

       Bagaimana jika pembalikan dilakukan dua kali?

Pembalik ganda menghasilkan output sama dengan inputnya, lalu apa gunanya?

Pembalik ganda berfungsi sebagai buffer/driver atau penyangga atau pengendali.

Penyangga tidak digunakan dalam operasi logika, tetapi digunakan untuk

menambah besar arus pada keluarannya daripada arus normal pada gerbang

regulernya.

       A                     A                      A =A            A              A




       Gambar 3.7 Pembalik ganda berfungsi sebagai buffer

3.4. Gerbang NAND

       Gerbang AND, OR, dan NOT merupakan tiga rangkaian dasar yang dapat

menghasilkan semua rangkain digital. Gerbang NAND merupakan gabungan

gerbang AND dan NOT, yang menghasilkan fungsi AND yang dibalik.

   A                   A.B                  A.B             A
                                                                                   Y
   B                                                        B



   Gambar 3.8 Gerbang AND yang diseri dengan NOT menghasilkan NAND

Perhatikan bahwa bentuk simbol gerbang NAND mirip AND, hanya ditambah

bulatan bagian output sebagai tanda inverter atau NOT.
Nur-Eldig 2006                         11
                      INPUT                        OUTPUT

                  B           A             AND           NAND

                  0           0              0                1

                  0           1              0                1

                  1           0              0                1

                  1           1              1                0



                 Gambar 3.9Tabel kebenaran gerbangAND dan NAND



3.5 Gerbang NOR

Gerbang NOR sebenarnya merupakangerbang NOT OR, yaitu keluaran suatu

gerbang OR yang dibalik.

           A                                          A
                           A+B          A+B                       Y
                                                      B
           B




                           INPUT                 OUTPUT

                       B           A        OR       NOR

                       0           0         0            1

                       0           1         1            0

                       1           0         1            0

                       1           1         1            0



       Gambar 3.9 Simbol gerbang NOR serta tabel kebenaran gerbangORdan

NOR



Nur-Eldig 2006                         12
3.6 Gerbang Eksklusif

3.6.1 Gerbang OR Eksklusif

       Gerbang OR eksklusif kadang kadang disebut sebagai “gerbang setiap

tetapi tidak semua”, dan biasa disingkat XOR. Ekspresi Boolean untuk fungsi

XOR:

                 A                             A
                                  Y                                   A+ B
                 B                             B

                     (a)                                    (b)


                            INPUT                      OUTPUT

                        B             A        OR             XOR

                        0             0            0              0

                        0             1            1              1

                        1             0            1              1

                        1             1            1              0



           Gb.3.10 Simbol logika dan tabel kebenaran gerbang XOR

3.6.2 Gerbang NOR Eksklusif

       Gerbang NOR eksklusif biasa disingkat XNOR, dengan simbol logika dan

tabel kebenaran:

                              A                         Y
                              B


                                      Y  A B




Nur-Eldig 2006                            13
                             INPUT                     OUTPUT

                         B           A            NOR       XNOR

                         0           0             1            1

                         0           1             0            0

                         1           0             0            0

                         1           1             0            1



     Gambar 3.12 Simbol logika, ekspresi Boolean, dan tabel kebenaran XNOR



3.7 Gerbang NAND sebagai gerbang universal

         Gerbang NAND lebih banyak dijumpai dipasaran dan harganya jauh lebih

murah dari gerbang lainnya. Gerbang NAND memiliki keunggulan karena dapat

digunakan untuk membentuk gerbang-gerbang lainnya, karenanya disebut sebagai

gerbang universal.



Fungsi        Simbol                     Gerbang dari NAND

logika

Inverter         A           A           A              A


AND              A                        A
                          A.B                                             A.B
                 B                        B


OR               A
                             A+B         A
                 B
                                                                    A+B

                                         B




Nur-Eldig 2006                               14
NOR              A
                               A+B       A
                 B
                                                                     A+B

                                         B




XOR              A
                              A+ B
                                         A
                 B
                                                                 A + B


                                         B




XNOR             A
                              A + B
                                         A
                 B
                                                                           A + B


                                         B




       Gambar 3. 13 Gerbang logika menggunakan gerbang NAND

3.8 Gerbang logika dengan masukan lebih dari dua

       Gerbang logika yang telah kita bicarakan meliputi satu dan dua input

dengan satu output. Bagaimana gerbang logika yang memiliki input lebih dari

dua? Gerbang ligika dengan input lebih dari dua dapat diperoleh dengan

mengkombinasikan gerbang logika dengan dua input.



                                                  A
                     A
                                                  B          Y
                                         Y
                     B                            C

                     C




                     A
                                                      A
                     B
                                                      B
                                         Y        =              Y
                                                      C
                     C
                                                      D
                     D




                         Gambar 3.14 Pengembangan jumlah input




Nur-Eldig 2006                               15
3.9. Penggunaan Pembalik untuk Mengubah Gerbang

       Gerbang dasar seperti AND, OR, NAND, atau NOR sering kali perlu

diubah menjadi fungsi logika lainnya. Hal ini dapat dilakukan dengan mudah

dengan menggunakan pembalik.

1) Pembalik pada keluaran                    2) Pembalik pada masukan

                 +                                +          =
                        =




                 +     =                          +          =




                                                  +          =
                 +     =




                                                  +         =
                 +     =




Nur-Eldig 2006                     16

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Stats:
views:278
posted:4/23/2011
language:Indonesian
pages:16
pptfiles pptfiles
About