ELEKTRONIKA DIGITAL Bab I Sistem Digital

ELEKTRONIKA DIGITALBab I

Sistem Digital

Besaran digital dan analog, Digit biner, Level logika, Bentuk digital, Operasi logika dasar, Fungsi logika dasar, IC digital

• Mahasiswa dapat menjelaskan perbedaan antara sistem digital dan sistem analog.

• Mahasiswa dapat menjelaskan operasi logika dasar

BESARAN ANALOG DAN DIGITAL

• BESARAN ANALOG : BESARAN YANG MEMILIKI NILAI KONTINYU

• BESARAN DIGITAL : BESARAN YANG MEMILIKI SEKUMPULAN NILAI DISKRIT

• Contoh Besaran Analog : Suhu udara yang berubah secara kontinyu.

Contoh : Perubahan suhu antara 740 sampai 710 tidak terjadi secara tiba-tiba namun akan berubah secara kontinyu (jumlah titik perubahan tak terbatas) pada rentang suhu diatas.

Jika suhu udara dibaca setiap satu jam sekali, maka akan diperoleh grafik nilai-nilai suhu pada

titik-titik diskrit setiap jam selama 24 jam, perhatikan gambar di bawah.perhatikan gambar di bawah.

Perlu dipahami bahwa gambar tadi bukan merupakan representasi digital dari besaran analog,

tetapi setiap titik dapat dinyatakan dalam kode digital.

Keuntungan bentuk digital dibandingkan bentuk analog :

• Data digital dapat diproses dan dikirimkan lebih efektif dan utuh

• Penyimpanan lebih efisien/kompak

• Lebih akurat dan bersih (contoh dalam kasus musik)

• CD player merupakan salah satu contoh sistem yang menggunakan baik rangkaian digital maupun analog

DIGIT BINER, LEVEL LOGIKA, GELOMBANG DIGITAL

• Digit Biner :

Digital elektronik meliputi rangkaian dan sistem yang hanya memiliki dua keadaan. Dua keadaan tersebut dinyatakan dengan dua level tegangan yang berbeda yaitu :

HIGH

dan

LOW.

Kombinasi dari dua keadaan (kode) tersebut digunakan untuk menyatakan :

• Bilangan• Simbol• Karakter Alfabet• Dan Informasi lainnya

Karena hanya terdiri dari dua keadaan maka sering disebut sistem biner.Dalam aljabar digital dinyatakan sebagai 1 dan 0 dan disebut bit (binary digit) HIGH = 1 LOW = 0

Sistem Analog vs. Digital • Sistem Analog/Digital memproses sinyal-2 bervariasi dengan waktu

yang memiliki nilai-2 kontinyu/ 2-phase diskrit values.

• NILAI 2-phase disKrit (Boolean,binary):– tinggi/rendah (high/low), benar/salah (true/false), atau 1/0. (bukan I / O ! )

• Komputer-2 digital:– komputasi melalui representasi logika guna menyelesaikan tugas-2 (tasks)

• Berbagai contoh sistem digital saat ini (sebelumnya sistem analog):– Audio recording (CDs, DAT, mp3)

– Phone system switching

– Automobile engine control

– Movie effects, still and video cameras….

High

Lowvs.

Keuntungan Sistem Digital dibandingkan Sistem Analog

• Reproduksibiltas akan hasil-hasil (results) dan akurat

• lebih reliable (noisenya lebih rendah, akibat imunitas yang lebih baik thp noise)

• Mudah di desain: tidak perlu kemampuan matematik khusus untuk memvisualisasikan sifat-2 rangkaian digital yang kecil

• Fleksibilitas dan fungsionalitas

• Programmability

• Speed: sebuah IC complete complex digital dapat memproduksi sebuah keluaran lebih kecil dari 2 nano detik (2 ns atau 2x10-9 seconds)

• Economy: Biaya IC sangat rendah (akibat pengulangan dan produksi massal dari integrasi jutaan elemen logika digital pada sebuah chip miniatur tunggal

Apa sebenarnya logika digital ?• Menggunakan kombinasi-2 biner/binary BENAR & SALAH u/

menyerupai cara ketika kita menyelesaikan masalah – sehingga biasa disebut logika-logika kombinasional

• Kita dapat menggunakan langkah-2 berpikir logis dan/atau keputusan-2 masa lalu (yaitu memory) u/ menyelesaikan masalah – sehingga biasa disebut logika-logika sekuensial (terurut)

Combinational logic

Memory elements

Combinational outputs Memory outputs

External inputs

Berbagai Representasi Logika Digital

• Tabel kebenaran (Truth tables) ()• Ekspresi-2 Boolean ()• Diagram gerbang logika (Logic gate diagrams) ()• Diagram level transistor• Diagram penempatan bagian (parts placement

diagrams) ()• High level description languages (VHDL)

(): fokus kuliah ini

• Aljabar Switching:– Elemen-2: {0,1}

– Operator-operator: { · , + , ‘ , … }

Tergantung pd teknologi fabrikasi technology - Vcc dapat 5v atau 3V

Kadang dinyatakan dgn

X, ~X or ¬X

Representasi Logika Digital

• Tabel kebenaran: menyediakan suatu daftar setiap kombinasi yang mungkin dari masukan-2 biner pada sebuah rangkaian digital dan keluaran-2 yang terkait.

• Ekspresi Boolean: mengekspresikan logika pada sebuah format fungsional

• contoh: Multiplexer– Z = S A+ S B– S menetukan apakah keluaran Z sama dengan masukan A atau B

Representasi: tabel kebenaran & ekspresi Boolean

A

B

Z

S

• Contoh: multiplekser

– Z = S A+ S B

Representasi: diagram gerbang logika

2:1 MUX

S

A

BZ Dpt digunakan u/

Rangkaian yg lebih besar

B

Z

A

S

S’· A

S · BS’· A + S · B

• Contoh: multiplekser

– Z = S A+ S B

Representasi: diagram lever transistor

# gerbang/transistor(fan-out) yg dapat diatur

Tergantung pada ukuran & #dari pengatur transistor

(fan-in)

Representasi: diagram peletakan bagian 2

• Bagian 2: real world hardware yang merealisasi logika-2 digital logics

• Keluarga Transistor-transistor logic (TTL) 74LS dari IC digital memproduksi dua level tegangan:– < 0.5V merepresentasikan tegangan rendah (low / L (0))– > 2.7V merepresentasikan tegangan tinggi (high/ H (1))

• Diagram penempatan bagian:– Bagian-2 dikoneksi via kabel– Kemudian rangkaian-2 di- debug

A A'

0 11 0

A A' A A'

1 2 3 4 5 6 7

891011121314

Ground

Vcc

TTL 74LS family 74LS04 Hex Inverter IC Package

Tabel kebenaran

Contoh TTL IC: Inverter

A

BA·B

A B A · B0 0 00 1 01 0 01 1 1

Tabel kebenaran

1 2 3 4 5 6 7

891011121314

Ground

Vcc

TTL 74LS family 74LS08 Quad 2-input AND Gate IC Package

Contoh TTL IC: Gerbang AND

A

BA+B A B A + B

0 0 00 1 11 0 11 1 1

Tabel kebenaran

TTL 74LS family 74LS08 Quad 2-input OR Gate IC Package

Contoh TTL IC: gerbang OR

A

B(A·B)'

A

B(A·B)'

A B (A·B) '0 0 10 1 11 0 11 1 0

Tabel kebenaran

TTL 74LS family 74LS00 Quad 2-input NAND Gate IC Package

Contoh TTL IC: Gerbang NAND

• Gerbang NAND self-sufficient: dapat membangun setiap rangk. Logika manapun, termasuk AND/OR/NOT.

• Contoh: implementasi NOT menggunakan NAND x x'

Tabel kebenaran

Contoh TTL IC: Gerbang NOR

• Gerbang NOR juga self-sufficient.• Pertanyaan: Bagaimana membangun gerbang NOT dengan

menggunakan NOR?

A

B(A+B)'

A

B(A+B)'

A B (A+B)' 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0

TTL 74LS family 74LS02 Quad 2-input NOR Gate IC Package

1 2 3 4 5 6 7

891011121314

Ground

Vcc

• A B = A B’ + A’ B

A

BA B

A B A B0 0 00 1 11 0 11 1 0

Tabel kebenaran

TTL 74LS family 74LS86 Quad 2-input XOR Gate IC Package

Contoh TTL IC: Gerbang XOR

Rangkaian u/ menentukan Rangkaian u/ menentukan gerbang ANDgerbang AND

750 ohm

1

23

U1A

74LS08

1 2

U2A

74LS04

750 ohm

750 ohm

D1LED

S1

S2

Vcc Vcc Vcc

Va Vb Vf

1. Download student version PSPICE dari http://www.orcad.com, dan gambarkan sebuah diagram gerbang logika spt tampak dibawah ini.

2. Tuliskan ekspresi Boolean dari F.

Z

F

X

Y

TUGAS