praktikum rangkaian dasar logika dan ambang logika PDF

Preview

Summary

LAPORAN PRAKTIKUM Disusun Untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Kelompok Mata Kuliah Praktikum Teknik Digital Dosen Pengampu Dr.Enjang A.Juanda,M.pd.,M.T. Oleh : Kelompok 7 Adhitya Sufarinto (1304927) Fernando Tri Tanjung (1304883) Siti Hizaziah (1303560) PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO DEPARTEMEN...

Description

LAPORAN PRAKTIKUM

Disusun Untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Kelompok Mata Kuliah Praktikum Teknik Digital Dosen Pengampu Dr.Enjang A.Juanda,M.pd.,M.T.

Oleh : Kelompok 7 Adhitya Sufarinto

(1304927)

Fernando Tri Tanjung

(1304883)

Siti Hizaziah

(1303560)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO DEPARTEMEN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA BANDUNG 2015

PRAKTIKUM KE – 1 Pokok Bahasan

: Rangkaian Dasar Logika

Tujuan

:

a. Mengenal dasar logika dari rangkaian dioda, transistor b. Mengenal dan memahami prinsip kerja dasar AND, OR dan NOT c. Dapat merangkai rangkaian dasar logika Alat dan Bahan 1. Papan Percobaan 2. Power Supply 5Vdc 3. Kabel Penghubung (Jumper) 4. Multitester Analog 5. Multitester Digital 6. Dioda IN4001 2 Buah 7. Transistor NPN 3 Buah 8. Resistor 10K 5 K

Landasan Teori Konstruksi gerbang OR

Gerbang OR dioda Untuk membuat gerbang OR dengan n masukan logika, komponen yang diperlukan adalah: -

n dioda. sebuah resistor dengan harga yang lebih tinggi dari impedansi keluaran rangkaian masukan.

n + 2 sambungan listrik, (ground dihitung). Sirkuit dari gerbang dua masukan diperlihatkan berlawanan. Katoda dari setiap diode disambungkan ke keluaran pada sambungan 1. Sebuah resistor menyambungkan sambungan 1 ke sambungan 2 (ground), dan sambungansambungan yang tersisa adalah masukan-masukan. Ketika logika 1 muncul pada anode salah satu dioda, ini memanjar maju dioda, membuatnya menghantar. Masukan lalu dapat menginduksikan arus ke keluaran melalui dioda, untuk membuat tegangan keluaran dekat ke logika 1. Jika logika 0 muncul pada anode seluruh dioda, semuanya dipanjar terbalik dan resistor menggerakkan sambungan 1 menuju rendah.

Konstruksi gerbang AND

Gerbang AND dioda Untuk membuat gerbang AND dengan n masukan logika, diperlukan komponen berikut: -

n dioda. Sebuah resistor dengan harga yang lebih tinggi dari impedansi keluaran rangkaian masukan.

Sebuah contoh ditampilkan di sebelah kiri. Resistor menyambungkan sambungan 1 ke tegangan catu pada sambungan 2. Sambungan 4 dan 5 adalah masukan. Keluaran diambil dari sambungan 1. Jika logika 1 muncul pada katode seluruh dioda, semuanya dipanjar terbalik, sehingga tetap mati dan sambungan 1 ditahan tetap tinggi oleh resistor. Jika logika 0 muncul pada salah satu masukan, ini memanjar maju diode dan membuat sambungan 1 rendah melalui dioda.

Logika Inverter dengan BJT

Ketika ada arus input pada kaki Basis (dalam hal ini isyarat 1) maka Transistor akan ON dan arus mengalir dari Kolektor ke Emitor, sehingga output F akan bernilai 0. Sebaliknya jika tidak ada arus input pada kaki Basis maka Transistor akan OFF. Tidak akan ada arus mengalir menuju ke Emitor, sehingga arus akan dialirkan ke output. Output bernilai 1. Logika Dioda Logika dasar lainnya adalah logika AND yang direpresentasikan oleh pasangan beberapa Dioda. Skematik ini nantinya berfungsi dalam rangkaian logika yang lebih lengkap.

NAND dengan logika Dioda

Ketika salah satu dari input bernilai 0, maka tegangan di x (Vx) bernilai 0,7 volt, seharga tegangan panjar maju untuk dioda silikon. Dioda A dan B akan ON sementara DL akan OFF. Sehingga output 0. Sebaliknya jika kedua input bernilai 1, maka dioda A dan B akan OFF, dan DL akan ON, output bernilai 1.

Logika RTL (Resistor Transistor Logic) Rangkaian ini merupakan rangkaian pertama dari Keluarga Bipolar, mempekerjakan resistor dan transistor sebagai komponen penyusunnya.

Konstruksi di atas adalah untuk logika NAND. Ketika salah satu input bernilai 0, maka salah satu transistor akan OFF. Meskipun transistor yang lain ON, arus tetap tidak akan mengalir dari Vcc ke ground karena transistor yang lain OFF. Arus akan mengalir menuju output, output bernilai 1.

Sebaliknya jika kedua input bernilai 1, maka kedua transistor akan ON. Kondisi ini memungkinkan mengalirnya arus dari Vcc ke ground. Output bernilai 0.

Sebagai awal, penjelasan sederhana ini sudah bisa menjawab pertanyaan, bagaimana IC berisi gerbang NAND selalu lebih murah disbanding IC berisi gerbang AND. Karena memang sungguh ironis, rangkaian gerbang AND justru dibuat dari logika NAND dengan sebuah inverter.

Logika DTL (Dioda Transistor Logic)

Rangkaian ini merupakan gabungan dari logika Inverter dan Dioda, untuk menghasilkan arus output yang lebih kuat.

Skema di atas juga untuk logikan NAND. Ketika salah satu input bernilai 0, maka akan ada dioda yang ON di bagian input, sementara kedua dioda di tengah akan OFF. Hal ini

menyebabkan transistor menjadi OFF sehingga arus mengalir dari Vcc ke output, output bernilai 1.

Sebaliknya jika kedua input bernilai 1, maka kedua dioda input akan OFF sementara kedua dioda di tengah akan ON. Hal ini menjadikan transistor ON dan arus mengalir dari Vcc ke ground. Output bernilai 0.

Logika TTL (Transistor Transistor Logic)

Rangkaian ini merupakan pengembangan dari logika DTL, dengan transistor multiple emitter ekivalen dengan logika diode. Logika ini yang paling banyak dipakai dalam keluarga Bipolar.

Sekali lagi, skema paling dasar di atas juga untuk logika NAND. Ketika salah satu input bernilai 0, maka transistor Q1 akan OFF, demikian pula Dioda D1 dan transistor Q0. Vout akan sama dengan Vcc, output bernilai 1. Sebaliknya ketika seluruh input bernilai 1, maka D1 akan ON demikian pula dengan transistor Q0. Arus akan mengalir dari Vcc ke ground, output bernilai 0.

Pada beberapa rangkaian, terkadang dioda D1 digantikan dengan sebuah transistor. Langkah – langkah Praktikum 1. Rangkailah rangkaian di bawah ini ! 2. Ujilah rangkaian-rangkain tersebut, dan buatlah tabel kebenaran dari hasil pengujian !

3. Analisalah rangkaian tersebut 4. Buat kesimpulan Rangkaian – rangkaian percobaan V1 V0 V2 10K

a. V1 V0 V2 10K

b. +V

10K

10K

Vo 10k 10K

10K

c. +V 5V

10K

Vo V1

d.

10K

Hasil Percobaan Tabel a. V1 V2 V0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 Tabel b. V1 V2 0 0 0 1 1 0 1 1 Tabel c. V1 V2 0 0 0 1 1 0 1 1 Tabel d. V1 0 1

V0 0 0 0 0

V0 1 1 1 1

V0 1 0

Kesimpulan : Jadi setelah melakukan percobaan ini, dapat disimpulkan bahwa rangkaian 1 merupakan implementasi dari rangkaian logika OR, sedangkan rangkaian ke 2 bukan merupakan rangkaian logika apapun walaupun hampir menyerupai implementasi gerbang AND, karena pada rangkaian ke 2 tidak diberikan tegangan tambahan diantara resistor dan keluarannya sehingga tidak ada arus yang masuk ke vo. Rangkaian ke 3 kemungkinan merupakan rangkaian NAND tetapi setelah dilakukan percobaan semua keluaran bernilai 1 maka kami menyimpulkan terdapat kesalahan kami atau kesalahan di dalam rangkaian tersebut. Rangkaian ke 4 merupakan rangkaian not dengan transistor, seperti pada landasan teori yang digunakan. Jadi, praktikum ini berjalan dengan baik dan lancar walaupun terdapat beberapa kendala dikarenakan alat-alat seperti multimeter digital yang terbatas

PRAKTIKUM KE – 2 Pokok Bahasan : Ambang Logika Tujuan : 1.

Mengetahui batas ambang suatu logika

2.

Mengetahui batas ambang terlarang

3.

Dapat menentukan tabel kebenaran suatu gerbang logika

Alat dan Bahan 1. Papan Percobaan 2. Power supply 5Vdc 3. Kabel Penghubung (Jumper) 4. Multitester Analog 5. Multitester Digital 6. IC TTL : 7405 7. IC CMOS : 4049 8. LED Landasan Teori Sebuah Gerbang logika adalah salah satu jenis komponen elektronika yang berfungsi sebagai pengambil keputusan logika dari dua atau lebih kombinasi sinyal logika digital yang masuk pada terminal masukkannya (input), dan hanya memiliki satu buah terminal pada keluarannya (Output). Masing-masing dari komponen gerbang logika ini dapat dikombinasikan dengan beberapa buah sehingga dapat membentuk rangkaian Logika Kombinasi, rangkaian Logika Sekuensial, dan fungsi yang lain yang dapat membentuk sebuah fungsi rangkaian kombinasi logika yang lebih besar dan memiliki fungsi khusus, seperti Enkoder, Dekoder, Multiplekser, Komparator, Adder, dan lain sebagainya. Sebagai standar komersial komponen gerbang logika digital dapat terbentuk dalam dua buah keluarga.

1.

Keluarga TTL (Transistor-Transistor Logic). Biasanya di kodekan dengan Seri 7400.

2.

Keluarga CMOS (Colplementary Metal-Oxide-Silicon). Dikodekan dengan Seri 4000.

Notasi ini dari TTL atau CMOS mengacu pada teknologi logika yang digunakan untuk memproduksi sirkuit terpadu, (IC) atau chip "" seperti yang lebih umum disebut. Sirkuit terpadu atau IC karena mereka lebih sering disebut, dapat dikelompokkan bersama ke dalam keluarga sesuai dengan jumlah transistor atau "gerbang" yang dikandungnya. Sebagai contoh, sebuah gerbang sederhana AND hanya berisi beberapa transistor individu, adalah sebagai sebuah mikroprosesor yang lebih kompleks mungkin berisi ribuan individu gerbang transistor. Sirkuit terpadu dikategorikan sesuai dengan jumlah gerbang logika atau kompleksitas sirkuit dalam sebuah chip tunggal dengan klasifikasi umum untuk jumlah gerbang individu diberikan sebagai: Klasifikasi Sirkuit Terpadu (IC)

Scale Integration Kecil atau (SSI) - Mengandung hingga 10 transistor atau beberapa gerbang dalam satu paket seperti AND, OR, NOT gerbang. Medium Scale Integration atau (MSI) - antara 10 dan 100 transistor atau puluhan gerbang dalam satu paket dan melakukan operasi digital seperti penambah, decoder, counter, flip-flop dan multiplexer. Integrasi Skala Besar atau (LSI) - antara 100 dan 1.000 transistor atau ratusan gerbang dan melakukan operasi digital tertentu seperti I / O chip, memori, aritmatika dan unit logika. Integrasi Skala Sangat Besar-atau (VLSI) - antara 1.000 dan 10.000 transistor atau ribuan gerbang dan melakukan operasi komputasi seperti prosesor, memori array besar dan perangkat programmable logic. Integrasi Skala Super Besar atau (SLSI) - antara 10.000 dan 100.000 transistor dalam satu paket dan melakukan operasi komputasi seperti keripik mikroprosesor, mikro-controller, PICs dasar dan kalkulator.

Integrasi Skala Ultra-Large atau (ULSI) - lebih dari 1 juta transistor - anak laki-laki besar yang digunakan dalam komputer CPU, GPU, prosesor video, mikro-kontroler, FPGA dan PICs kompleks.

Hukum Moore Pada tahun 1965, Gordon Moore co-pendiri perusahaan Intel meramalkan bahwa "Jumlah transistor dan resistor pada satu chip akan berlipat ganda setiap 18 bulan" mengenai perkembangan teknologi gerbang semikonduktor. Ketika Gordon Moore membuat jalan komentar terkenal kembali pada tahun 1965 ada sekitar hanya 60 individu gerbang transistor pada sebuah chip silikon tunggal atau mati.

Pada dunia mikroprosesor pertama pada tahun 1971 adalah Intel 4004 yang memiliki data bus 4-bit dan berisi sekitar 2.300 transistor pada satu chip, yang beroperasi di sekitar 600kHz. Saat ini, Intel Corporation telah menempatkan mengejutkan 1,2 Miliar gerbang transistor individu ke baru Quad-core i7-2700K Sandy Bridge 64-bit mikroprosesor chip yang operasi di hampir 4GHz, dan jumlah transistor on-chip masih meningkat, seperti mikroprosesor yang lebih baru lebih cepat dan mikro-controller dikembangkan. Digital Logic State Digital Gerbang Logika adalah blok bangunan dasar dari mana semua sirkuit elektronik digital dan sistem berbasis mikroprosesor yang dibangun dari. Dasar digital gerbang logika melakukan operasi logika AND, OR dan NOT pada bilangan biner. Dalam desain logika digital hanya dua tingkat tegangan atau state diperbolehkan dan state ini biasanya disebut sebagai Logika "1" dan Logika "0", Tinggi dan Rendah, atau Benar dan Salah. Kedua state terwakili dalam Boolean Aljabar dan tabel kebenaran standar dengan angka biner "1" dan "0" masing-masing. Sebuah contoh yang baik dari state digital adalah lampu sederhana seperti itu adalah baik "ON" atau "OFF" tetapi tidak keduanya pada saat yang sama. Kemudian kita dapat merangkum hubungan antara berbagai state digital sebagai:

Kebanyakan gerbang logika digital dan sistem logika digital menggunakan "logika positif", di mana tingkat logika "0" atau "LOW" diwakili oleh tegangan nol, 0V atau tanah dan tingkat logika "1" atau "TINGGI" diwakili oleh tegangan yang lebih tinggi seperti +5 volt, dengan beralih dari satu tingkat tegangan yang lain, baik dari tingkat logika "0" ke "1" atau "1" ke "0" yang dibuat secepat mungkin untuk mencegah operasi yang salah satu rangkaian logika. Ada juga ada komplemen "Logika Negatif" sistem di mana nilai-nilai dan aturan logika "0" dan logika "1" dibalik tapi dalam bagian tutorial ini tentang gerbang logika digital kita hanya mengacu kepada logika positif konvensi sebagai itu adalah yang paling umum digunakan. Dalam standar TTL (transistor-transistor logic) IC ada berbagai tegangan yang telah ditentukan untuk tingkat input dan tegangan output yang mendefinisikan dengan tepat apa yang logika "1" tingkat dan apa yang logika "0" tingkat dan ini ditunjukkan di bawah ini .

Ada berbagai macam jenis gerbang logika baik di bipolar 7400 dan CMOS 4000 keluarga gerbang logika digital seperti 74Lxx, 74LSxx, 74ALSxx, 74HCxx, 74HCTxx, 74ACTxx dll, dengan masing-masing memiliki kelebihan sendiri yang berbeda dan kekurangan dibandingkan dengan yang lain. Switching tegangan yang tepat diperlukan untuk menghasilkan baik logika "0" atau logika "1" tergantung pada kelompok logika tertentu atau keluarga.

Namun, bila menggunakan pasokan +5 volt standar input tegangan TTL antara 2.0v dan 5v dianggap logika "1" atau "TINGGI" sementara setiap masukan tegangan di bawah 0.8v diakui sebagai logika "0" atau "LOW ". Tegangan wilayah di antara dua tingkat tegangan ini baik sebagai masukan atau sebagai keluaran disebut tak tentu Wilayah dan beroperasi dalam wilayah ini dapat menyebabkan gerbang logika untuk menghasilkan output yang salah.

CMOS 4000 keluarga logika menggunakan berbagai tingkat tegangan dibandingkan dengan jenis TTL seperti yang dirancang menggunakan transistor efek medan, atau FET. Dalam teknologi CMOS logika "1" tingkat beroperasi antara 3,0 dan 18 volt dan logika "0" tingkat bawah 1,5 volt. Kemudian dari pengamatan di atas, kita dapat mendefinisikan ideal Digital Logic Gerbang sebagai salah satu yang memiliki "LOW" tingkat logika "0" 0 volt (ground) dan "TINGGI" tingkat logika "1" dari +5 volt dan ini dapat ditunjukkan sebagai:

Di mana pembukaan atau penutupan saklar menghasilkan baik tingkat logika "1" atau tingkat logika "0" dengan resistor R yang dikenal sebagai "pull-up" resistor. Digital Logic Noise Antara nilai-nilai TINGGI dan RENDAH didefinisikan terletak apa yang umumnya disebut "tanah tak bertuan" (area biru yang di atas) dan jika kita menerapkan tegangan sinyal dari nilai dalam lahan ini kita tidak ada yang kita tidak tahu apakah gerbang logika akan menanggapi hal itu sebagai tingkat "0" atau sebagai tingkat "1", dan output akan menjadi tak terduga.

Kebisingan adalah nama yang diberikan untuk tegangan acak dan tidak diinginkan yang diinduksi ke dalam sirkuit elektronik dengan gangguan eksternal, seperti dari switch di dekatnya, fluktuasi listrik atau dari kabel dan konduktor lain yang pick-up radiasi elektromagnetik liar. Kemudian dalam rangka untuk gerbang logika tidak menjadi pengaruh oleh kebisingan di harus memiliki sejumlah marjin suara atau kekebalan kebisingan.

Dalam contoh di atas, sinyal suara ditumpangkan ke pasokan tegangan Vcc dan selama itu tetap di atas level minimum (Von-min) input output yang sesuai dari gerbang logika tidak akan terpengaruh. Tapi ketika tingkat kebisingan menjadi cukup besar dan suara lonjakan menyebabkan tingkat tegangan TINGGI untuk turun di bawah tingkat minimum ini, gerbang logika dapat menafsirkan lonjakan ini sebagai masukan tingkat RENDAH dan beralih output sesuai memproduksi output beralih palsu. Kemudian agar gerbang logika tidak akan terpengaruh oleh suara itu harus mampu mentolerir sejumlah suara yang tidak diinginkan pada input tanpa mengubah keadaan output.

Simple Basic Digital Logic Gates

Digital gerbang logika sederhana dapat dibuat dengan menggabungkan transistor, dioda dan resistor dengan contoh sederhana dari Diode-resistor Logic (DRL) gerbang dan DiodeTransistor Logic (DTL) gerbang NAND yang diberikan di bawah ini.

Sederhana, dengan 2-masukan Diode-resistor gerbang dapat diubah menjadi sebuah gerbang NAND dengan penambahan transistor pembalik tunggal (tidak) tahap. Menggunakan komponen diskrit seperti dioda, resistor dan transistor untuk membuat logika digital sirkuit gerbang tidak digunakan dalam praktis logika tersedia secara komersial IC sebagai sirkuit ini menderita delay propagasi atau gerbang delay dan juga daya yang hilang karena resistor pullup. Kelemahan lain dari logika dioda-resistor adalah bahwa tidak ada "Fan-out" fasilitas yang kemampuan output tunggal untuk mendorong banyak masukan dari tahap berikutnya. Juga jenis desain tidak berubah sepenuhnya "OFF" sebagai Logic "0" menghasilkan tegangan output 0.6V (dioda drop tegangan), sehingga TTL berikut dan CMOS desain sirkuit yang digunakan sebagai pengganti.

Basic TTL Logic Gates Diode-resistor sederhana gerbang atas menggunakan dioda terpisah untuk input, satu untuk setiap masukan. Sebagai transistor terdiri dari dua sirkuit dioda terhubung bersama-sama mewakili NPN atau perangkat PNP, dioda input dari rangkaian DTL dapat digantikan oleh

satu transistor NPN tunggal dengan beberapa masukan emitor seperti yang ditunjukkan

berikut ini.

Sebagai gerbang NAND berisi satu tahap pembalik NPN transistor sirkuit (TR2) tingkat output logika "1" di Q hanya hadir ketika kedua penghasil emisi TR1 terhubung ke tingkat logika "0" atau tanah yang memungkinkan arus basis untuk melewati PN junction dari emitor dan tidak kolektor. Beberapa emitter dari TR1 terhubung sebagai masukan sehingga menghasilkan fungsi gerbang NAND. Dalam standar gerbang logika TTL, transistor beroperasi baik benar-benar di "cut off" wilayah, atau benar-benar di wilayah jenuh, Transistor sebagai operasi saklar.

Emitter-Coupled Digital Logic Gate Emitor Coupled Logika atau ECL adalah jenis lain dari digital gerbang logika yang menggunakan transistor bipolar logika dimana transistor tidak dioperasikan di daerah saturasi, karena mereka dengan TTL standar logika digital gerbang. Sebaliknya input dan output sirkuit yang mendorong-menarik transistor terhubung dengan tegangan suplai negatif terhadap tanah. Ini memiliki efek meningkatkan kecepatan operasi emitor digabungkan gerbang logika hingga kisaran GHz dibandingkan dengan jenis TTL standar, tapi memiliki efek noise yang lebih besar dalam ECL logika, karena transistor jenuh beroperasi dalam daerah aktif dan akan memperkuat serta sebagai sinyal switch.

Sub-keluarga Sirkuit Terpadu (IC) 74XX

Dengan perbaikan dalam desain sirkuit untuk memperhitungkan penundaan propagasi, konsumsi saat ini, fan-in dan fan-out persyaratan dll, jenis TTL teknologi transistor bipolar membentuk dasar diawali "74" keluarga logika digital IC, seperti yang "7400" Quad 2masukan ANDgate, atau "7402" Quad 2-input gerbang OR, dll Sub-keluarga seri 74xx IC yang tersedia yang berkaitan dengan teknologi yang berbeda yang digunakan untuk membuat gerbang dan mereka dilambangkan dengan huruf-huruf dalam antara 74 penunjukan dan jumlah perangkat. Ada sejumlah TTL sub-keluarga yang tersedia yang menyediakan berbagai macam kecepatan switching dan konsumsi daya seperti 74L00 atau 74ALS00 gerbang, "L" adalah singkatan dari "Low-power TTL" dan "ALS" singkatan "Advanced Low-power Schottky TTL" dan ini tercantum di bawah ini.

74xx atau 74Nxx: Standard TTL - Perangkat ini adalah keluarga TTL asli gerbang logika diperkenalkan pada awal 70-an. Mereka me...