ELEKTRONIKA DIGITAL

Rangkaian Digital

=

Sistem Digital?

Rangkaian Digital

• Rangkaian Digital Rangkaian Elektronika
• Rangkaian Elektronika = Sekumpulan komponen aktif dan pasif yang membentuk suatu fungsi pengolahan sinyal. 

• Jenis Pengolahan sinyal

a.      Pembangkit sinyal (Rangk. Oscillator)

b.      Penguat sinyal (Rangk. Amplifier)

c.      Pengolah digital (Rangk. Digital)

•  Berdasarkan sifat sinyal yang diolah :

a.      Rangkaian Analog = mengolah sinyal kontinyu  

b.      Rangkaian Digital = mengolah sinyal listrik diskrit  

Gb. Ilustrasi perbedaan antara rangkaian elektronika 

analog dan rangkaian elektronika dgital

• Rangkaian Digital disebut juga Rangk. Logika
• Rangk. Logika adl. Kesatuan dari komponen-komponen elektronika pasif dan aktif yang membentuk suatu fungsi pemrosesan sinyal digital dan elemen logika.
• Bentuk elemen logika terkecil adlh gerbang logika (Logic Gate); OR, AND dan NOT 

Gb. Penjelasan pengertian Rangkaian digital/Logika

Output memberikan fungsi pemrosesan sinyal digital, contoh Penjumlahan Biner (binary addition), pemilihan data digital (multiplexing), pendistribusian data digital (demultiplexing), Pengkodean data (encoding), dan penafsiran data (decoding).

 

Sistem Digital

 

Pengertian Sistem Digital lebih mudah dipahami dengan memahami pengertian Sistem elektronika, yaitu : kesatuan dari beberapa rangkaian digital/logika, elektronika dan elemen logika Untuk tujuan pengalihan tenaga.

Perbedaan Rangkaian dan Sistem Digital

 

 

• BINER  (0,1,10,11,100,101,110,111,1000,…)
• OKTAL (0,1,2,3,4,5,6,7,10,11..,17,20,…)
• DESIMAL (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11..19,…)
• HEKSADESIMAL (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f,10,…)

PENGUBAHAN BILANGAN

 

• BINER  -----> DESIMAL 

  

• DESIMAL  -----> BINER

• OKTAL  -----> DESIMAL

 

• HEKSADESIMAL -----> DESIMAL

 

•  DESIMAL -----> HEKSADESIMAL

GERBANG LOGIKA DASAR

Perkembangan teknologi yang semakin pesat khususnyadalam bidang teknik digital saat sekarang ini banyak sekalidijumpai berbagai barang-barang digital didalam kehidupansehari-hari kita. Seperti jam digital, avometer digital dan masihbanyak lagi yang lainnya. Semua barang elektronika yangberbasis digital itu tersusun dari berbagai macam IC(IntegratedCircuit) digital, dan IC dibentuk dari berbagai macam gerbanglogika dasar sebagai penyusunya. Salah satu kegunaanya dari gerbang logika dasar ialah dapat berfungsi Sebagai rangkaian ARITMATIKA BINER yang dapat melakukan Operasi aritmatikpenjumlahan (+) dan pengurangan (-).

A.    MACAM-MACAM GERBANG LOGIKA DASAR BESERTA FUNGSINYA  


Kegiatan 1. Pemahaman

Gerbang logika merupakan dasar pembentuk sistem digital. Gerbang logika beroperasi padabilangan biner 1 dan 0. Gerbang logika digunakan dalam berbagai rangkaian elektronik dengan sistem digital. Berkaitan dengan tegangan yang digunakan maka tegangan tinggi berarti 1 dantegangan rendah adalah 0.  

Semua sistem digital disusun hanya menggunakan tiga gerbang yaitu:NOT, AND dan OR. 

1.  Fungsi Gerbang AND

Fungsi AND dapat digambarkan dengan rangkaian listrik menggunakan saklar sepertidibawah ini:  

Keterangan:  
 A dan B =Saklar  
Y= lampu

Jika saklar dibuka maka berlogika 0, jika saklar ditutup disebut berlogika 1.

Simbol Gerbang OR 

Gerbang OR merupakan gerbang yang memberikan keluaran 1 jika salah satu dari masukannya pada keadaan 1. Jika diinginkan keluaran bernilai 0, maka semua masukan harus dalam keadaan 0.

 

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. Sering kali dalam proses pengubahan sinyal yang diperoleh dari perubahan tegangan sebuah sensor didapat sinyal yang kurang bagus untuk diumpankan ke rangkaian berikutnya baik berupa TTL maupun rangkaian lainnya. Padahal bentuk gelombang yang diinginkan adalah bentuk gelombang kotak yang tegas pada sisi penurunan dan sisi penaikkan tegangannya. Untuk itu dibutuhkan sebuah piranti yang mampu menerima sinyal masukan sembarang dan mengubahnya menjadi gelombang kotak.

Gambar Pemicu Schmitt (Schmitt Trigger) SN74LS14

Tegangan ambang atas pada pemicu Schmitt yang terdapat dalam IC  SN74LS14 ini dilambangkan dengan Vt+ sebesar 1,6 Volt sedangkan tegangan ambang bawahnya Vt- sebesar 0,8 Volt. Saat tegangan masukannya mencapai tegangan ambang atas  (Vt+) maka keluarannya akan berlogika 0, sedangkan saat tegangan masukannya kurang dari tegangan ambang bawahnya (Vt-) maka keluaran yang dihasilkan berlogika 1 (tinggi).

Monostable multivibrator merupakan salah satu pengembangan oscliator tipe relaksasi dengan pemicu (trigerred). Multivibrator monostable memiliki satu kondisi stabil sehingga sering juga disebut sebagai multibrator one-shot. Saat osilator terpicu untuk berubah ke suatu kondisi pengoperasian, maka pada waktu singkat akan kembali ke titik awal pengoperasian. Konstanta waktu dari rangkaian tank circuit RC menentukan periode waktu perubahan keadaan. Rangkaian memiliki dua kondisi yaitu kondisi stabil dan kondisi tak stabil. Rangkaian akan rileks pada kondisi stabil saat tidak ada pulsa. Kondisi tak stabil diawali dengan pulsa pemicu pada masukan. Setelah selang waktu 0,7 R2C1, rangkaian multivibrator kembali ke kondisi stabil. Rangkaian monostable multivibrator tidak mengalami perubahan sampai ada pulsa pemicu yang datang pada jalur input oscilator. 

Rangkaian Monostable Multivibrator 

Pada saat pertama kali sumber tegangan DC diberikan ke rangkaian multivibrator monostable diatas. Awalnya tidak ada pulsa masukan pemicu, Q2 mendapatkan bias maju dari rangkaian pembagi tegangan R2, D1 dan R5. Harga R2 dipilih agar Q2 mencapai titik jenuh. Resistor R1 dan R3 masing-masing membuat kolektor Q1 dan Q2 mendapat bias mundur. Dengan basis Q2 mendapat bias maju, maka transistor menjadi jenuh dengan cepat. Tegangan kolektor Q2 drop kenilai sangat rendah dan terhubung ke basis Q1 melalui R4. Namun VB tidak cukup besar untuk membuat Q1 berkonduksi. Karenanya rangkaian akan tetap berada pada kondisi ini selama daya masih diberikan, sehingga rangkaian berada pada kondisi stabil sampai ada sinyal picu (triger) yang diberikan ke jalur input rangkaian multivibrator monostabil. Untuk mengawali suatu perubahan, pulsa pemicu harus diberikan pada jalur input rangkaian monostable multivibrator. C2 dan R5 pada rangkaian masukan membentuk jaringan deferensiator. Tepi kenaikan (leading edge) dari pulsa pemicu menyebabkan terjadinya aliran arus yang besar melalui 5 R . Setelah C2 mulai termuati arus lewat R5 mulai menurun. Saat pulsa pemicu sampai pada tepi penurunan (trailing edge), tegangan C2 jatuh ke nol. Dengan tidak adanya sumber tegangan yang dikenakan pada C2 , kapasitor akan terkosongkan melalui R5. Karena pulsa dengan polaritas berkelablikan terjadi pada tepi penurunan pulsa input. Pulsa input kemudian berubah ke positif dan suatu pulsa negatif tajam (negative spike) muncul pada R5. D1 hanya berkonduksi selama  terjadi negative spike dan diumpankan pada basis Q2. Ini mengawali terjadinya perubahan pada multivibrator. Gambar berikut merupakan diagram waktu antar pulsa pemicu dan keluaran yang dihasilkan monostable multivibrator. 

Sinyal Triger Dan Output Monostable Multivibrator

Saat basis Q2 pada rangkaian multivibrator monostable menerima negative spike, ini akan membawa transistor ke arah cutoff. Ini akan mengakibatkan tegangan kolektor Q2 naik dengan cepat ke harga +VCC dan membuat basis Q1 menjadi positif. Saat Q1 berkonduksi, sehingga resistansi sambungan kolektor-basis menjadi sangat rendah. Arus pengisian mengalir melewati Q1, C1 dan R2. Kaki R2 bagian bawah menjadi negatif akibat pengisian C1 dan mengakibatkan basis Q2 negatif. Q2 tetap berada pada keadaan cutoff. Proses ini akan tetap berlangsung sampai C1 terisi. Arus pengisian lewat R2 kemudian akan menurun dan bagian atas R2 menjadi positif. Q2 secepatnya menjdi berkonduksi dan membawa Q1 cutoff. Rangkaian multivibrator monostable kembali berubah pada kondisi stabil dan akan terus dipertahankan sampai ada pulsa masukan pemicu berikutnya datang.