Top Banner
a Laboratorium Laboratorium Otomasi Industri dan Sistem Embedded Otomasi Industri dan Sistem Embedded Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik – Universitas Surabaya Laporan Resmi Kerja Laboratorium Teknologi Digital Lab 1 Karakteristik IC TTL dan Penyederhanaan Logika Nama : Indah Kusumaningrum Nrp. : 61 31028 Semester 2 Tahun Akademik 2013- 2014
14

Laporan TD Kumpul

Jan 19, 2016

Download

Documents

Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Laporan TD Kumpul

a

LaboratoriumLaboratoriumOtomasi Industri dan Sistem EmbeddedOtomasi Industri dan Sistem Embedded

Jurusan Teknik ElektroFakultas Teknik – Universitas Surabaya

Laporan Resmi Kerja Laboratorium

Teknologi Digital

Lab 1

Karakteristik IC TTL dan Penyederhanaan Logika

Nama : Indah Kusumaningrum

Nrp. : 61 31028

Semester 2

Tahun Akademik 2013- 2014

Laboratorium Otomasi Industri dan Sistem Embedded

Page 2: Laporan TD Kumpul

PENDAHULUANTeknologi elektronika telah berkembang sangat cepat sehingga hampir semuaperalatan manusia sudah menggunakan piranti elektronik. Di bidang elektronikadigital dikenal bermacam-macam keluarga (family)/jenis IC digital ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Yang paling terkenal dan banyak dipakai saat ini adalah dari keluarga CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor). Jenis IC digital yang kita pakai/pelajari adalah dari keluarga TTL (Transistor Transistor Logic). Jenis IC ini pertama kali diperkenalkan oleh perusahaan elektronika Texas Instrument pada tahun 1964. Secara teori, keluaran dari suatu gerbang logika dapat dihubungkan kepada gerbang logika berikutnya dalam jumlah yang tak terbatas. Tetapi pada prakteknya, banyaknya gerbang yang dapat dihubungkan dengan keluaran suatu gerbang logikaadalah terbatas jumlahnya karena setiap keluaran gerbang logika mempunyai batasan kemampuan menyuplai arus listrik. Pada abad ke-19, seorang ahli Matematika dari Cambridge bernama George Boole menciptakan sebuah aljabar untuk merepresentasikan dan memanipulasi ekspresi yang hanya mempunyai 2 (dua) keadaan, yaitu benar (true) atau salah (false). Aljabar inilah yang dikenal sebagai aljabar Boolean yang dipakai sampai saat ini.

TUJUANSetelah melakukan kerja labotaorium ini, mahasiswa diharapkan mampu:1. Mengetahui/mengidentifikasi karakteristik/fungsi dari berbagai IC TTL gerbanglogika.2. Mengidentifikasi dan mengukur beberapa parameter penting IC TTL.3. Mengaplikasikan metode penyederhanaan logika.4. Mengimplementasikan metode penyederhanaan menggunakan IC TTL(hardware)

PERALATANPeralatan pendukung dan komponen yang dipergunakan untuk melakukan kerjalaboratorium modul ini adalah:1. Digital Trainer.2. Digital Multimeter.3. DC Power Supply.4. Project Board.5. IC TTL gerbang logika: 7400, 7402, 7404, 7408, 7432, dan 7486.6. Kawat penghubung (jumper).7. IC remover.

Page 3: Laporan TD Kumpul

Hasil Percobaan

1. Mengidentifikasi karakteristik IC TTL gerbang logika: 7400, 7402, 7404, 7408, 7432, 7486.

7400(NAND) 7402(NOR) 7404(NOT)A B Y A B Y A Y0 0 1 0 0 1 0 10 1 1 0 1 01 0 1 1 0 0 1 01 1 0 1 1 0Gerbang: Y= !(AB) Gerbang: Y= !(A+B) Gerbang: Y=!A

7408(AND) 7432(OR) 7486(X-OR)A B Y A B Y A B Y0 0 0 0 0 0 0 0 00 1 0 0 1 1 0 1 11 0 0 1 0 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 1 0Gerbang: Y=AB Gerbang: Y=A+B Gerbang: Y=A!B+!

AB

Page 4: Laporan TD Kumpul

2Mengamati logika keluaran gerbang logika IC TTL saat masukannya diambangkan (floating).

7400(NAND) 7402(NOR) 7404(NOT)A B Y A B Y A Y0 - 0 0 - 0 1 0- 1 1 - 1 11 - 1 1 - 1 - 1- 0 0 - 0 07408(AND) 7432(OR) 7486(X-OR)A B Y A B Y A B Y0 - 0 0 - 0 0 - 0- 1 1 - 1 1 - 1 11 - 1 1 - 1 1 - 1- 0 0 - 0 0 - 0 0IC TTL LOGIKA

KELUARAN7400 17402 17404 17408 17432 17486 1

3. Menggambarkan hubungan antara masukan dan keluaran suatu gerbang logika.Vin Vout Vin Vout Vin Vout0.4 4.21 1.2 0.35 2.2 0.200.6 4.1 1.3 0.31 2.4 0.200.8 0.6 1.4 0.26 2.6 0.200.9 0.58 1.6 0.23 3.0 0.201.0 0.43 1.8 0.21 4.0 0.191.1 0.41 2.0 0.2 5.0 0.19

Saat V in di bawah 0.7 volt. Saat V in diatas 0.7 volt.

Page 5: Laporan TD Kumpul

Saat V iSaat V in 5 volt

4. Mengimplementasikan penyederhanaan fungsi logika SOP (Sum of Product).Fungsi Logika: F(P,Q,R) = _m(1,2,3,5,7).

K-Map

F=!AB+C

Rangkaian gerbang

SWITCH A SWITCH B SWITCH C LED

!AB

ABC

00 01 11 10

0 11 1 1 1 1 C

Page 6: Laporan TD Kumpul

off off off Tidak menyalaoff off on Menyala off on off Menyala off on on Menyala on off off Tidak menyalaon off on Menyala on on off Tidak menyalaon on on Menyala

5. Mengimplementasikan rangkaian menggunakan gerbang universal NAND atau NOR.

SWITCH A

SWITCH B SWITCH C LED

off off off Tidak menyalaoff off on Menyala off on off Menyala off on on Menyala on off off Tidak menyalaon off on Menyala on on off Tidak menyalaon on on Menyala

Page 7: Laporan TD Kumpul

ANALISA DATA DAN KESIMPULAN

1. Mengidentifikasi karakteristik IC TTL gerbang logika: 7400, 7402, 7404, 7408, 7432, 7486

a. 7400 (Gerbang NAND)Gerbang NAND akan mempunyai keluaran 0 bila semua masukan pada logika 1. Sebaliknya jika ada sebuah logika 0 pada sembarang masukan pada gerbang NAND, maka keluaran akan bernilai 1.Gerbang NAND adalah suatu NOT-AND, atau suatu fungsi AND yang dibalikkan.

KESIMPULAN:Dengan kata lain bahwa gerbang NAND akan menghasilkan sinyal keluaran rendah jika semua sinyal masukan bernilai tinggi.

b. 7402(Gerbang NOR)Gerbang NOR akan mempunyai keluaran 1 bila semua masukan pada logika 0. Sebaliknya jika ada sebuah logika 1 pada sembarang masukan untuk gerbang NOR, maka keluaran akan bernilai 0.Gerbang NOR adalah suatu NOT-OR, atau suatu fungsi OR yang dibalikkan.

KESIMPULAN: Dengan kata lain bahwa gerbang NOR akan menghasilkan sinyal keluaran tinggi jika semua sinyal masukan bernilai rendah.

c. 7404(Gerbang NOT)Gerbang NOT merupakan gerbang satu masukan yang berfungsi sebagai pembalik (inverter). Sebuah inverter (pembalik) adalah gerbang dengan satu sinyal masukan dan satu sinyal keluaran dimana keadaan keluarannya selalu berlawanan dengan keadaan masukan. Bila input 1 maka outputnya adalah 0, begitu juga sebaliknya.

KESIMPULAN:

Page 8: Laporan TD Kumpul

Dengan kata lain bahwa gerbang NOT akan menghasilkan sinyal keluaran tinggi jika sinyal masukan bernilai rendah, dan sebaliknya.

d. 7408(Gerbang AND)Gerbang AND akan mempunyai keluaran 1 bila semua masukan pada logika 1. Sebaliknya jika ada sebuah logika 0 pada sembarang masukan pada gerbang AND, maka keluaran akan bernilai 0.

KESIMPULAN:Dengan kata lain bahwa gerbang AND akan menghasilkan sinyal keluaran tinggi jika semua sinyal masukan bernilai tinggi.

e. 7432(Gerbang OR)Gerbang OR akan mempunyai keluaran 0 bila semua masukan pada logika 0. Sebaliknya jika ada sebuah logika 1 pada sembarang masukan pada gerbang OR, maka keluaran akan bernilai 1.

KESIMPULAN:Dengan kata lain bahwa gerbang OR akan menghasilkan sinyal keluaran rendah jika semua sinyal masukan bernilai rendah.

f. 7486(Gerbang X-OR)Gerbang X-OR akan mempunyai keluaran 0 bila semua masukan pada logika 1 atau 0. Sebaliknya jika ada logika 1 dan 0 pada kedua masukan pada gerbang X-OR, maka keluaran akan bernilai 1.

KESIMPULAN:Dengan kata lain bahwa gerbang OR akan menghasilkan sinyal keluaran rendah jika semua sinyal masukan bernilai rendah atau tinggi.

2. Mengamati logika keluaran gerbang logika IC TTL saat masukannya diambangkan (floating).KESIMPULAN: Saat salah satu inputnya di ambangkan semua IC TTL logika high saat input yang lain di high kan.

3. Menggambarkan hubungan antara masukan dan keluaran suatu gerbang logika.Saat 0 sampai 0.6 Vout adalah 4

Page 9: Laporan TD Kumpul

Saat 0.8 sampai 1.8 Vout adalah berubah-bah sekitar 0.58 sampai 0.21 volt.Saat 2 sampai 5 Vout adalah konstan sekitar 0.2 volt.

Karena yang gunakan gerbang NAND maka logikanya adalah:7400(NAND)A B YL L HL H HH L HH H L

Untuk Vih=2voltVoh=4.1 voltVil= 0.6 voltVol=0.2 volt

KESIMPULAN:Level logika pada IC TTL untuk Vinput adalah:

4. Mengimplementasikan penyederhanaan fungsi logika SOP (Sum of Product).Fungsi Logika: F(P,Q,R) = ∑ m (1,2,3,5,7).

Pada tabel K-Map penyederhanaannya menjadi 2 kelompok yaitu !AB dan C. Maka jika dimplementasikan dengan fungsi SOP, rumus Fungsi logikanya menjadi F= !AB+C.

Page 10: Laporan TD Kumpul

Dan jika di ubah dalam bentuk rangkaian gerbang, pertama A di NOT dahulu dan di AND dengan B maka outputnya adalah !AB. lalu output !AB di OR dengan C dan outputnya menjadi !AB + C.Saat di praktikkan dengan IC, maka IC yang di gunakan ada 3 yaitu IC NOT, AND, dan OR.

Pada K-map, kolom yang bertanda 1 berarti LED menyala.Dan tabel binernya sebagai berikut:

NOT AND OR

A !A B!

A.BC

F=!AB+C

0 1 0 0 0 00 1 0 0 1 10 1 1 1 0 10 1 1 1 1 11 0 0 0 0 01 0 0 0 1 11 0 1 0 0 01 0 1 0 1 1

KESIMPULAN:Dengan tabel K-Map fungsi SOP bisa disederhanakan dengan mengelompokkan tetangga yang berdekatan. Pada SOP nilai A = 1 dan !A=0. SOP berarti jumlah dari perkalian. Fungsi F= !AB+C jika di praktikkan akan memerlukan 3 IC yaitu IC NOT, AND, dan OR

5. Mengimplementasikan rangkaian menggunakan gerbang universal NAND atau NOR.Hasil output dari percobaan 5 sama dengan percobaan 4 dengan hanya menggunakan 1 IC saja.Pertama membuat !A dan !C dengan menggabungkan 2 input pada 1 gerbang NAND berate gerbang sudah terpakai 2. Dan !A di NAND dengan B maka hasilnya A!B. lalu A!B di NAND lagi dengan !C maka di peroleh !(A!B.!C). jika di urai maka menjadi OR yaitu !AB+C.Dan tabel binernya sebagai berikut:

NAND NANDA !A B A!B C !C F=!(A!B+!C)0 1 0 1 0 1 00 1 0 1 1 0 10 1 1 0 0 1 1

NAND NAND

Page 11: Laporan TD Kumpul

0 1 1 0 1 0 11 0 0 1 0 1 01 0 0 1 1 0 11 0 1 1 0 1 01 0 1 1 1 0 1

KESIMPULAN:Percobaan no 4 bisa desederhanakan lagi hanya dengan menggunakan 1 IC NAND saja, karena NAND merupakan gerbang universal yang berarti gerbang AND, NOT dan OR bisa dibuat dengan gerbang NAND. Hasilnya lebih efisien dan menghemat IC.

TUGAS DAN PERTANYAAN1. Sifat / karakteristik gerbang logika apa yang didapatkan apabila kedua

masukan dari 2-masukan gerbang NAND dihubungkan menjadi satu?Jawab: jika 2 inputan dihubungkan menjadi maka outputnya adalah kebalikan/inverter dari input.

2. Gambarlah grafik hubungan tegangan masukan-keluaran dari percobaan nomor 3 (tiga). Berdasarkan grafik tersebut, berapakah tegangan masukan LOW (Vin LOW) maksimum dan tegangan masukan HIGH (Vin HIGH) minimum. Hitunglah Noise margin LOW dan noise margin HIGH yang anda dapatkan dari percobaan ini.Jawab:

0 1 2 3 4 5 60

0.51

1.52

2.53

3.54

4.5

V out

V out

tegangan masukan LOW (Vin LOW) maksimum: 0.6.. (sekian) volttegangan masukan HIGH (Vin HIGH) minimum: 2 volt.

Noise Margin Output high = VOH - VIH = 4.1 – 2 = 2.1 volt

Noise Margin Output low = VIL - VOL = 0.6 – 0.2 = 0.4 volt

Page 12: Laporan TD Kumpul

Dan dari tegangan input 0.8 sampai 1.8 pada percobaan saya tidak dapat dipastikan input tersebut merupakan logic rendah atau logic tinggi karena tegangan outputnya berubah-ubah. ( Daerah ini disebut daerah forbidden / tidak diperbolehkan).

3. Diperlakukan sebagai logika apa kondisi mengambang (floating) pada masukan IC TTL?Jawab: diberlakukan sebagai logika 1 atau HIGH untuk semua IC TTL

4. Bandingkan hasil kerja laboratorium nomor 4 (empat) dan tugas pendahuluan nomor 4 (empat), apa yang anda dapatkan? Buktikan hasil kesimpulan anda dengan menggunakan Aljabar Boolean.Jawab: Hasil Fungsi POS pada tugas pendahuluan adalah sebagai Maxterm dari percobaan lab nomor 4. Hasil pada tabel Kebenarannya sama.

dan persamaan SOP dan POS nya sama:

SOP = !AB+CPOS = (C+B)(!A+C)

POS=SOP(C+B)(!A+C)=!AB+C!AC+!AB+CC+CB=!AB+C!AC+!AB+C(1+A)= !AB+C!AC+!AB+C=!AB+CC(1+!A)+!AB=!AB+C!AB+C=!AB+C