38
ELEKTRONIKA MEDIK Elektronika Digital Disusun Oleh : KELOMPOK II Sri Rahayu (H21109260) Wahyuni AR. (H21109261) Sunkar Eka Gautama (H21109262) Indrawanto Paningaran (H21109263) Muhammad Nur (H21109268) FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS HASANUDDIN

Makalah Elektronika Digital

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Makalah Elektronika Digital

ELEKTRONIKA MEDIK

Elektronika Digital

Disusun Oleh :

KELOMPOK II

Sri Rahayu (H21109260)

Wahyuni AR. (H21109261)

Sunkar Eka Gautama (H21109262)

Indrawanto Paningaran (H21109263)

Muhammad Nur (H21109268)

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HASANUDDIN

2010

ELEKTRONIKA DIGITAL

Page 2: Makalah Elektronika Digital

TUJUAN

1. Untuk mengetahui pengertian dari elektronika digital.

2. Untuk mengetahui sistem bilangan dalam elektronika digital.

3. Untuk mengetahui gerbang-gerbang logika.

4. Untuk mengetahui untai logika kombinatorial.

I. ELEKTRONIKA DIGITAL

Elektronika digital adalah sistem elektronika yang menggunakan

isyarat digital. Elektronika digital adalah representasi dari aljabar boolean

dan digunakan di komputer, telpon genggam dan berbagai produk konsumen

lainnya. Dalam sebuah sirkuit digital, sinyal direpresentasikan dengan satu

dari dua macam kondisi yaitu 1 (high, active, true,) dan 0 (low, nonactive,

false). Atau jika direspresentasika dalam tegangan 1 dapat berarti tegangan

maksimum (umumnya 5 V atau 3 V) dan 0 berarti tegangan minimum

(umumnya 0 v, tapi ada pula yang 2,5 V). Hal ini dikarenakan varian dari

bahan pembuatnya.

II. SISTEM BILANGAN

Dalam kehidupan sehari-hari kita sudah terbiasa menghitung

menggunakan bilangan desimal yang memiliki sepuluh simbol bilangan

yaitu “0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9”. Tetapi tahukah anda bahwa dalam

elektronika digital menggunakan sistem bilangan yang tidak populer, yaitu

sistem bilangan biner yang hanya memiliki dua simbol bilangan yaitu “0”

dan “1”. Selain itu pada sistem mikroprosesor dan komputer sistem bilangan

yang digunakan adalah sistem bilangan hexadecimal yang memiliki enam

belas simbol bilangan yaitu “0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F”.

Bilangan Biner

Page 3: Makalah Elektronika Digital

Sistem bilangan biner merupakan sistem bilangan yang memiliki dua

simbol bilangan yaitu “0” dan “1” sehingga sering disebut juga sebagai

sistem bilangan basis 2. pada tabel berikut diperlihatkan bagaimana

pencacahan “0” sampai dengan “9” dalam sistem bilangan desimal dan

biner.

Dalam pencacahan sistem bilangan biner untuk menyatakan

pencacahan ”2” dinotasikan ”10” (satu nol). Untuk menyatakan pencacahan

”3’ dinotasikan ”11” (satu satu). Untuk menyatakan pencacahan ”9”

dinotasikan ”1001” (satu nol nol satu).

Nilai Bagian

Dalam sistem bilangan desimal kita mengenal nilai satuan, puluhan,

ratusan, ribuan, dan seterusnya, ini disebut sebagai nilai bagian. Dalam

sistem bilangan biner juga memiliki nilai bagian, untuk lebih jelasnya

perhatikan tabel berikut ini.

Nilai bagian untuk sistem bilangan biner dimulai dari kiri ke kanan

adalah 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, dan seterusnya.

Konversi Bilangan Biner Ke Desimal Atau Sebaliknya

Page 4: Makalah Elektronika Digital

Bagaimanakah cara merubah bilangan biner ke desimal atau

sebaliknya? Sebagai contoh jika kita memiliki bilangan biner ”1011101”,

untuk melakukan konversi ke bentuk bilangan desimal perhatikan tabel

berikut ini.

Carilah nilai bagian untuk masing – masing digit bilangan biner yang

bernilai ”1” (satu), dari tabel diatas didapat 64, 16, 8, 4, dan 1. kemudian

jumlahkan-lah nilai bagian tersebut (64 + 16 + 8 + 4 + 1 = 93). Jadi bilangan

biner 1011101 sama dengan 93 dalam bilangan biner.

Lalu bagaimana jika ingin merubah bilangan desimal ke biner?

Sebagai contoh kita akan merubah bilangan desimal ”57” ke bilangan biner.

Cara konversi-nya adalah sebagai berikut:

Perhatikanlah pada tabel perhitungan diatas! Nilai biner dari hasil

perhitungan diatas merupakan ”sisa” hasil pembagian 2. jadi bilangan

desimal ”57” sama dengan ”111001” dalam bilangan biner.

Bilangan Heksadesimal

Sistem bilangan heksadesimal terdiri dari enam belas simbol yaitu

“0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F” biasa disebut juga sebagai sistem

bilangan basis 16. huruf ”A, B, C, D, E, F” pada bilangan heksadesimal

Page 5: Makalah Elektronika Digital

merupakan perwakilan simbol ”10, 11, 12, 13, 14, 15” pada bilangan

desimal.

Dari tabel diatas yang merupakan perbandingan pencacahan antara

tiga jenis sistem bilangan. Jadi sekarang jika menuliskan bilangan ”10” yang

merupakan banyaknya objek, ”10” bisa berarti ”sepuluh”, ”dua”, atau ”enam

belas” tergantung sistem bilangan yang digunakan.

Untuk membedakan sistem bilangan yang digunakan maka

ditambahkan subscript yang menandakan basis bilangan. Untuk desimal

ditulis ”1010”, biner ditulis ”102”, dan heksadesimal ditulis ”1016”.

Konversi Bilangan Hexadesimal Ke Sistem Bilangan Lainnya

Konversi bilangan heksadesimal ke biner dilakukan dengan merubah

masing-masing digit bilangan heksadesimal ke ekuivalen empat bit bilangan

biner. Sebagai contoh,

Sebagai contoh

Page 6: Makalah Elektronika Digital

D716 = .....? (biner)

D16 = 11012

716 = 01112

D716 = 110101112

bilangan heksadesimal D716 akan dirubah ke bentuk biner. Bilangan D16

sama dengan 11012 dan 716 sama dengan 01112. Jadi bilangan heksadesimal

D716 sama dengan 110101112 dalam bilangan biner.

Lalu bagaimana merubah bilangan heksadesimal ke sistem bilangan

desimal? Perhatikan contoh berikut dimana akan dilakukan konversi dari

5AB16 ke bentuk bilangan desimal.

Pada tabel diatas setiap bilangan heksadesimal dikalikan nilai

bagiannya. Untuk 516 dikalikan 162 menghasilkan 12802. A16 sama dengan

102 dikalikan 161 menghasilkan 1602. B16 sama dengan 1110 dikalikan 160

menghasilkan 1110. Hasil perkalian setiap bilangan heksadesimal terhadap

nilai bagiannya dijumlahkan menghasilkan 145110, jadi 5AB16 = 145110.

Sekarang bagaimana jika kebalikannya yaitu dari desimal ke

heksadesimal Contoh bilangan desimal 38(10) akan dirubah ke bentuk

heksadesimal.

Caranya sama dengan seperti merubah bilangan desimal ke biner

tetapi pada konversi bilangan desimal ke heksadesimal dibagi dengan 16.

Page 7: Makalah Elektronika Digital

dari tabel diatas didapat bahwa bilangan desimal 3810 sama dengan 2616

dalam bilangan heksadesimal

III. GERBANG LOGIKA

Gerbang dasar logika merupakan bentuk gambaran yang

mengkombinasikan masukan–masukan sinyal digital menjadi satu keluaran

digital yang baru. Dalam elektronika digital bilangan matematika yang

digunakan adalah adalah bilangan Biner. Bilangan ini hanya terdiri dari dua

sistem bilangan yaitu “0“ dan “1“, berbeda dengan bilangan desimal yang

memiliki 10 sistem bilangan mulai “0“ sampai dengan “9“.

Pada elektronika digital angka “0“ pada bilangan biner mewakilkan

tingkat tegangan rendah (dibawah 1 V) dan angka “1“ mewakilkan tingkat

tegangan tinggi (antara 3V s.d. 5V).

Gerbang logika atau gerbang logik adalah suatu entitas dalam

elektronika dan matematika Boolean yang mengubah satu atau beberapa

masukan logik menjadi sebuah sinyal keluaran logik. Gerbang logika

terutama diimplementasikan secara elektronis menggunakan dioda atau

transistor, akan tetapi dapat pula dibangun menggunakan susunan

komponen-komponen yang memanfaatkan sifat-sifat elektromagnetik

(relay), cairan, optik dan bahkan mekanik.

Ringkasan jenis-jenis gerbang logika

Nama Fungsi

Lambang dalam rangkaian

Tabel kebenaran

IEC 60617-12 US-NormDIN 40700

(sebelum 1976)

Page 8: Makalah Elektronika Digital

Gerbang-AND(AND)

A B Y0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Gerbang-OR(OR)

A B Y0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

Gerbang-NOT(NOT, Gerbang-komplemen, Pembalik(Inverter))

A Y0 1

1 0

Gerbang-NAND(Not-AND)

A B Y0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Gerbang-NOR(Not-OR)

A B Y0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

Gerbang-XOR(Antivalen, Exclusive-OR)

atau

A B Y0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Page 9: Makalah Elektronika Digital

Gerbang-XNOR(Ekuivalen, Not-Exclusive-OR)

atau

A B Y0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Gerbang OR

Jika diibaratkan sakelar, maka gerbang OR merupakan dua sakelar

elektronik dalam kombinasi paralel. Bila salah satu atau keduanya terhubung

maka arus listrik dapat mengalir melalui sakelar (tingkat tegangan “1“)

tetapi jika keduanya terputus maka tidak akan ada arus listrik yang mengalir

(tingkat tegangan “0“ ), seperti yang terlihat pada gambar berikut.

Kombinasi sakelar diatas merupakan operasi penjumlahan bilangan biner

A+B =Y, dimana “A“ dan “B“ merupakan masukan dan “Y“ merupakan

keluaran atau hasil penjumlahan, sehingga dari hasil penjumlahan tersebut

dapat dibuat dalam suatu tabel kebenaran.

Page 10: Makalah Elektronika Digital

Tabel diatas merupakan tabel kebenaran dan simbol dari gerbang OR yang

digunakan pada rangkaian elektronika. Operasi penjumlahan bilangan biner

A+B = Y disebut juga sebagai “Ekspresi Boelan“.

Gerbang AND

Gerbang AND jika di ibaratkan lagi sebagai sakelar maka gerbang AND

merupakan kombinasi sakelar secara seri. Dimana, agar arus listrik dapat

mengalir maka kedua sakelar harus dalam keadaan tertutup jika hanya salah

satu-nya saja yang tertutup maka arus listrik tidak dapat mengalir.

Jika dinotasi-kan terhadap operasi matematika, maka gerbang AND

merupakan operasi perkalian bilangan biner A x B = Y. Dimana ”A” dan

”B” merupakan masukan dan “Y“ merupakan keluaran.

Page 11: Makalah Elektronika Digital

Seperti gerbang OR dan gerbang logika lainnya, maka gerbang AND juga

memiliki tabel kebenaran dan simbol rangkaian elektronika seperti diatas.

Gerbang NOT (Pembalik)

Gerbang NOT merupakan gerbang logika yang hanya memiliki satu

masukan dan satu keluaran, berbeda dengan gerbang logika lainnya yang

memiliki jumlah masukan lebih dari satu.

Seperti namanya “inverter“ yang berarti pembalik, maksudnya adalah jika

ada suatu tingkat tegangan logika masuk ke gerbang ini maka keluaran-nya

akan merupakan kebalikan dari masukan-nya, contoh jika masukan logika

“1“ maka keluaran-nya akan berubah menjadi “0“ begitu pula sebaliknya.

Gerbang NOR

Gerbang NOR (NOT-OR) merupakan penggabungan gerbang OR dan NOT

yang keluaran-nya merupakan kebalikan dari gerbang OR. Berikut ekspresi

boelan dari gerbang NOR dan simbol elektronika-nya.

Page 12: Makalah Elektronika Digital

Dari tabel kebenaran gerbang NOR diatas terlihat bahwa keluaran “Y“

gerbang NOR merupakan kebalikan dari gerbang OR, keluaran gerbang

NOR hanya akan bernilai logika “1“ jika kedua masukan-nya memiliki

tingkat logika “0“.

Gerbang NAND

Gerbang NAND (NOT-AND) merupakan penggabungan gerbang AND dan

NOT yang keluaran-nya merupakan kebalikan gerbang AND. Berikut

ekspresi boelan dari gerbang NAND dan simbol logikanya.

Keluaran gerbang NAND hanya akan bernilai logika “0“ jika kedua

masukan-nya memiliki tingkat logika “1“, selain daripada itu keluaran-nya

akan memiliki nilai logika “1“.

Page 13: Makalah Elektronika Digital

Gerbang XOR

Gerbang XOR atau biasa disebut juga sebagai Eksklusif-OR. Simbol,

ekspresi boelan, dan tabel kebenaran dari gerbang XOR diperlihatkan pada

gambar dibawah ini.

Dari tabel kebenaran diatas terlihat bahwa keluaran gerbang XOR hanya

akan bernilai logika “1“ jika kedua masukan-nya memiliki nilai logika yang

berbeda, sedangkan jika kedua masukan-nya memiliki nilai logika yang

sama maka keluaran-nya akan bernilai logika “0“.

Gerbang XNOR

Gerbang Eksklusif-NOR atau biasa disingkat sebagai gerbang XNOR

merupakan gabungan dua gerbang logika yaitu gerbang XOR dan NOT.

Keluaran dari gerbang XNOR merupakan kebalikan dari gerbang XOR.

Page 14: Makalah Elektronika Digital

Keluaran gerbang XNOR hanya akan bernilai logika “1“ jika kedua

masukan-nya memiliki nilai logika yang sama, selain daripada itu keluaran

dari gerbang XNOR akan bernilai logika “0“.

Logika dioda–resistor

Skema gerbang AND DL yang disederhanakan

Simbol Bervariasi

Tipe rangkaian terintegrasi

Kategori gerbang logika

Komponen sejenisRTL, DTL, TTL, ECL, I2L, NMOS,

CMOS

Kemasan biasanya DIL 8-14 Pin 0,1 in

Logika dioda atau Logika dioda–resistor adalah sebuah sirkuit

digital yang menggunakan dioda untuk membentuk gerbang logika. Hanya

gerbang logika takmembalik yang dapat dibuat, jadi ini bukanlah keluarga

logikan yang sempurna. Karena tidak memberikan penguatan, taraf

keluaran selalu lebih rendah dari taraf masukan, sehingga hanya sedikit

gerbang yang dapat dideretkan. Logika dioda murni tidak pernah

digunakan secara luas karena ini tidak memiliki kelebihan disamping

kesederhanaannya.

Konstruksi gerbang OR

Page 15: Makalah Elektronika Digital

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 dioda

disambungkan ke keluaran pada sambungan 1. Sebuah resistor

menyambungkan sambungan 1 ke sambungan 2 (ground), dan sambungan-

sambungan yang tersisa adalah masukan-masukan. Ketika logika 1 muncul

pada anoda 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 anoda seluruh dioda, semuanya dipanjar terbalik dan resistor

menggerakkan sambungan 1 menuju rendah.

Gerbang AND

Page 16: Makalah Elektronika Digital

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 katoda 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

dioda dan membuat sambungan 1 rendah melalui dioda.

Logika resistor–transistor

Page 17: Makalah Elektronika Digital

Skema gerbang NOR RTL dasar

Simbol bervariasi

Tipe rangkaian terintegrasi

Kategori gerbang logika

Komponen sejenisDL, DTL, TTL, ECL, I2L,

NMOS, CMOS

Skema gerbang NOR RTL yang digunakan untuk membuat

komputer pengendali Apollo.

Logika resistor–transistor atau sering disebut dengan RTL adalah

sebuah keluarga sirkuit digital yang dibuat dari resistor sebagai jaringan

masukan dan transistor dwikutub (BJT) sebagai peranti sakelar. RTL

adalah keluarga logika digital bertransistor yang pertama, keluarga yang

lain adalah logika dioda–transistor (DTL) dan logika transistor–transistor

(TTL).

Kelebihan

Page 18: Makalah Elektronika Digital

Kelebihan utama dari RTL adalah jumlah transistor yang sedikit,

dimana ini merupakan hal penting sebelum adanya teknologi sirkuit

terintegrasi, dimana gerbang logika dibangun dari komponen tersendiri

karena transistor merupakan komponen yang relatif mahal. IC logika awal

juga menggunakan sirkuit ini, tetapi dengan cepat digantikan dengan

sirkuit yang lebih baik, seperti logika dioda–transistor dan kemudian

logika transistor–transistor, dikarenakan dioda dan transistor tidak lebih

mahal dari resistor dalam IC.

Keterbatasan

Kekurangan paling jelas dari RTL adalah borosan dayanya yang

tinggi ketika transistor menghantar untuk mengambil alih resistor panjar

keluaran. Ini membutuhkan lobih banyak arus yang harus dicatu ke RTL

dan lebih banyak bahang yang hapus dibuang dari RTL. Kebalikannya,

sirkuit TTL meminimalkan kebutuhan tersebut. Pembatasan lain dari RTL

adalah sebaran masuk (fan-in) yang terbatas, tiga masukan menjadi batas

untuk banyak desain sirkuit untuk operasi normal sebelum kehilangan

kekebalan akan desah.[3] Rangkaian terintegrasi NOR RTL standar dapat

menggerakan hingga tiga gerbang serupa. Sebagai alternatif, ini cukup

untuk menggerakan dua penyangga yang bisa menggerakan 25 keluaran

lainnya.

Mempercepat RTL

Berbagai produsen menggunakan metode berikut untuk

mempercepat RTL. Menempatkan kondensator berjajar dengan setiap

resistor masukan dapat mengurangi takut yang dibutuhkan tingkat

penggerak untuk memanjar balik pertemuan basis-emitor tingkat

digerakkan. RTL yang menggunakan teknik ini disebut dengan RCTL

(resistor capacitor transistor logic). Menggunakan tegangan catu kolektor

yang tinggi dan dioda pemangkas mengurangi waktu pengisian kapasitas

liar. Susunan ini mensyaratkan dioda memangkas kolektor ke level logika

Page 19: Makalah Elektronika Digital

yang telah didesain. Susunan ini juga digunakan pada DTL (logika dioda–

transistor).

Logika dioda–transistor

Skema gerbang NAND DTL yang disederhanakan

Simbol Bervariasi

Tipe rangkaian terintegrasi

Kategori gerbang logika

Komponen sejenisDL, RTL, TTL, ECL, I2L, NMOS,

CMOS

Kemasan biasanya DIL 8-14 Pin 0,1 in

Logika dioda–transistor atau sering disebut (DTL) adalah sebuah

keluarga gerbang logika yang terdiri dari transistor dwikutub (BJT), dioda

dan resistor, ini adalah pendahulu dari logika transistor–transistor. Ini

disebut logika dioda–transistor karena fungsi penggerbangan dilakukan

oleh jaringan dioda dan fungsi penguatan dilakukan oleh transistor.

Cara kerja

Dengan sirkuit sederhana yang ditampilkan dalam gambar,

tegangan panjar pada basis diperlukan untuk mencegah ketakstabilan dan

kesalahan operasi. Pada versi sirkuit terintegrasi, dua dioda menggantikan

R3 untuk mencegah arus basis apapun saat masukan pada keadaan rendah.

Page 20: Makalah Elektronika Digital

Selain itu, untuk menambah sebaran keluar (fan-out), dapat digunakan

dioda dan transistor tambahan. IBM 1401 menggunakan sirkuit DTL yang

hampir sama dengan sirkuit sederhana ini, tetapi menggunakan gerbang

NPN dan PNP pada tegangan catu yang berbeda untuk menyelesaikan

masalah panjar basis daripada menggunakan dioda tambahan.

Kekurangan kecepatan

Keuntungan utama DTL terhadap pendahulunya, logika resistor–

transistor adalah penambahan sebaran masuk (fan-in). Tetapi tundaan

penyebaran masih relatif tinggi. Ketika transistor jenuh ketika semua

masukan tinggi, muatan disimpan di daerah basis. Ketika keluar dari

daerah jenuh (salah satu masukan rendah), muatan ini harus dihilangkan

terlebih dahulu, yang membutuhkan beberapa saat. Salah satu cara untuk

mempercepat adalah dengan menghubungkan resistor dari basis transistor

ke catu negatif yang akan membantu mengikangkan pembawa minoritas

pada basis. Masalah diatas telah diatasi TTL dengan mengganti dioda pada

sirkuit DTL dengan transistor multi-emitor, yang juga mengurangi area

yang dibutuhkan tiap gerbang pada implementasi sirkuit terintegrasi.

CTDL

Cara lain untuk mempercepat DTL adalah dengan menambahkan

kondensator membentangi R3, dan induktor kecil berderet dengan R2.

Teknik yang digunakan pada IBM 1401 ini disebut CTDL (complemented

transistor diode logic).

Logika transistor–transistor

Page 21: Makalah Elektronika Digital

Gerbang logika NAND TTL tipe 7400 yang

Simbol bervariasi

Tipe rangkaian terintegrasi

Kategori gerbang logika

Penemu James L. Buie (1961)

Pembuatan

pertamaSylvania (1963)

Komponen sejenisDL, RTL, DTL, ECL, I2L,

NMOS, CMOS

Kemasan biasanya DIL 16-24 Pin 0,1 in

Logika transistor–transistor (TTL) adalah salah satu jenis sirkuit

digital yang dibuat dari transistor dwikutub (BJT) dan resistor. Ini disebut

logika transistor-transistor karena baik fungsi penggerbangan logika

maupun fungsi penguatan dilakukan oleh transistor (berbeda dengan RTL

dan DTL). TTL menjadi IC yang banyak digunakan dalam berbagai

penggunaan, seperti komputer, kontrol industri, peralatan dan

instrumentasi tes, dan lain-lain. Gelar TTL kadang-kadang digunakan

untuk menyebut taraf logika yang mirip dengan TTL, bahkan yang tidak

berhubungan dengan TTL, sebagai contohnya adalah sebagai etiket pada

masukan dan keluaran peranti elektronik.

Page 22: Makalah Elektronika Digital

Teori

Skema gerbang NAND TTL dua masukan yang disederhanakan

TTL NAND standar, salah satu bagian dari 7400

TTL berbeda dengan pendahulunya, generasi logika resistor–

transistor (RTL) dan logika dioda–transistor (DTL) dengan menggunakan

transistor tidak hanya untuk penguatan keluaran tetapi juga untuk

mengisolasi masukan. Pertemuan p-n dari dioda mempunyai kapasitansi

yang cukup besar, jadi mengubah taraf logika pada masukan DTL

memerlukan waktu dan energi yang tidak sedikit. Seperti terlihat pada

skema kiri atas, konsep dasar dari TTL adalah mengisolasi masukan

dengan menggunakan sambungan basis-bersama, dan menguatkan fungsi

dengan sambungan emitor-bersama. Perhatikan bahwa basis dari transistor

keluaran digerakan tinggi hanya oleh pertemuan basis-kolektor dari

transistor masukan yang dipanjar maju. Skema kedua menambahkan

Page 23: Makalah Elektronika Digital

keluaran tiang totem. Ketika Q2 mati (logika 1), resistor membuat Q3 hidup

dan Q4 mati, menghasilkan logika 1 yang lebih kuat di keluaran. Ketika Q2

hidup, ini mengaktifkan Q4, menggerakan logika 0 ke keluaran. Dioda

memaksa emitor dari Q3 ke ~0.7 V, sedangkan R2, R4 dipilih untuk

menarik basis ke tegangan yang lebih rendah, membuatnya mati. Dengan

menghilangkan resistor pull-up dan resistor pull-down pada tingkat

keluaran, memungkinkan kekuatan gerbang ditingkatkan tanpa

mempengaruhi konsumsi daya secara signifikan. TTL sangat sesuai dibuat

sebagai sirkuit terpadu karena masukan sebuah gerbang dapat disatukan

kedalam sebuah daerah dasar untuk membentuk transistor multi emitor.

Karena peranti yang rumit mungkin menambah biaya sirkuit jika dibuat

dari transistor terpisah, tetapi dengan mengkombinasikan beberapa sirkuit

kecil menjadi peranti yang lebih rumit, sebaliknya ini mengurangi biaya

implementasi pada IC. Seperti logika yang menggunakan transistor

dwikutub lainnya, arus kecil harus diambil dari masukan untuk

memastikan taraf logika yang benar. Arus yang diambil harus dalam

kapasitas tingkat sebelumnya, sehingga membatasi gerbang yang dapat

disambungkan (fanout). Semua TTL standar bekerja pada pencatu daya 5

volt. Isyarat masukan TTL dikatakan rendah jika berada diantara A TTL

0 V dan 0.8 V dimana mewakili titik ground, dan tinggi ketika berada

diantara 2.2 V dan 5 V, mewakili titik catu[12] (taraf logika presisi mungkin

sedikit bervariasi diantara subtipe). Keluaran TTL biasanya terbatas pada

batas yang lebih sempit diantara 0 V dan 0.4 V untuk logika rendah dan

diantara 2.6 V dan 5 V untuk logika tinggi, memberikan ketahanan desah

0,4V. Standarisasi taraf logika TTL sangat penting karena papan sirkuit

yang rumit sering menggunakan IC TTL yang diproduksi oleh berbagai

pabrik dan dipilih berdasarkan kesiapan dan harga, kecocokan harus

meyakinkan, dua papan sirkuit dari jalur perakitan yang pada mungkin

memiliki campuran merk yang berbeda untuk posisi yang sama dalam

papan. Dalam batas dapat digunakan yang cukup luas, gerbang logika

dapat dianggap sebagai peranti Boolean ideal tanpa kekhawatiran akan

batasan elektronik.

Page 24: Makalah Elektronika Digital

Logika injeksi terintegrasi

Skema gerbang NOT I2L yang disederhanakan

Simbol bervariasi

Tipe rangkaian terintegrasi

Kategori gerbang logika

Komponen sejenisDL, RTL, DTL, TTL, ECL, NMOS,

CMOS

Logika injeksi terintegrasi (IIL, I2L, atau I2L) adalah salah satu

jenis sirkuit digital yang dibuat dari transistor dwikutub (BJT) kolektor

banyak. Pada awalnya, ini mempunyai kecepatan secepat TTL dengan

daya serendah CMOS, membuatnya cocok untuk integrasi sirkuit skala

sangat besar. Walaupun tegangan logikanya sangat dekat (Tinggi: 0.7V,

Rendah: 0.2V), I2L mempunyai kekebalan desah yang tinggi karena

beroperasi berdasarkan arus, bukannya tegangan.

Cara kerja

Page 25: Makalah Elektronika Digital

Sirkuit IIL

Inti dari sirkuit I2L adalah inverter kolektor terbuka emitor

bersama. Biasanya, inverter terdiri dari transistor NPN dengan emitornya

dihubungkan ground dan basisnya dipanjar dengan arus maju. Masukan

dipasok ke basis sebagai benaman arus (level logika rendah) atau sebagai

kondisi mengambang impedansi tinggi (level logika tinggi). Keluaran

inverter adalah pada kolektor. Untuk memahami bagaimana inverter

beroperasi, dibutuhkan pemahaman bagaimana arus mengalir. Jika arus

panjar dihubungsingkat ke ground (level logika rendah), transistor mati

dan kolektor mengambang (level logika tinggi). Jika arus panjar tidak

dihubungsingkat ke ground karena masukan adalah impedansi tinggi (level

logika tinggi), arus panjar mengalir melalui transistor menuju emitor,

sehingga menghidupkan transistor dan memungkinkan transistor

membenamkan arus (level logika rendah). Karena keluaran inverter dapat

membenamkan arus dan tidak memberikan arus, ini memungkinkan untuk

menyambungkan keluaran dari banyak inverter untuk membuat gerbang

AND dikawatkan. Ketika keluaran dari dua inverter dikawatkan, hasilnya

adalah gerbang NOR dua masukan karena konfigurasi (NOT A) AND

(NOT B) ekivalen dengan NOT (A OR B). Hubungan logika ini disebut

dengan hukum De Morgan.

Logika nMOS

Page 26: Makalah Elektronika Digital

Simbol bervariasi

Tipe rangkaian terintegrasi

Kategori gerbang logika

Komponen sejenis DL, RTL, DTL, TTL, ECL, I2L, CMOS

Logika nMOS adalah gerbang logika yang menggunakan transistor

efek medan semikonduktor oksida logam (MOSFET) untuk membentuk

fungsi gerbang logika dan sirkuit digital lainnya. MOSFET tipe-n disusun

dalam bentuk "jaringan pull-down" (PDN) diantara keluaran gerbang

logika dan tegangan catu negatif, dimana sebuah resistor diletakkan

diantara keluaran gerbang logika dan tegangan catu postif. Sirkuit didesain

sedemikian rupa sehingga jika keluaran adalah rendah (logika 0), sirkuit

PDN akan aktif, membuat jalan arus antara catu negatif dengan keluaran.

Sebagai contoh adalah gerbang NOR logika nMOS. Jika masukan

A atau masukan B tinggi (logika 1), transistor MOS yang bersangkutan

berperan sebagai resistansi rendah diantara keluaran dan catu negatif,

menyebabkan keluaran menjadi rendah (logika 0). Ketika kedua masukan

A dan B tinggi, semua transistor menghantar, membuat keluaran semakin

rendah. Keluaran logika menjadi tinggi hanya jika kedua transistor mati,

yang terjadi saat semua masukan rendah, sehingga memenuhi tabel

kebenaran gerbang NOR.

Page 27: Makalah Elektronika Digital

A B A NOR B0 0 10 1 01 0 01 1 0

Walaupun gerbang logika nMOS mudah didesain dan dibuat

(sebuah MOSFET dapat dioperasikan sebagai resistor, jadi sirkuit dapat

dibuat hanya dari nMOSFETs), ini mempunyai beberapa kekurangan.

Problem terburuk adalah arus yang mengalir dalam gerbang logika nMOS

ketika keluaran rendah, yaitu ketika jaringan PDN is active. Ini

menyebabkan borosan daya statis bahkan saat sirkuit dalam keadaan siaga.

Selain itu sirkuit nMOS mempunyai transisi rendah-ke-tinggi yang lambat.

Ketika keluaran berubah dari tinggi ke rendah, transistor memberikan

resistansi rendah, dan muatan kapasitif pada keluaran dapat dibuang

dengan berat. Tetapi saat berubah dari rendah ke tinggi, resistansi diantara

keluaran dan catu positif lebih besar, jadi kapasitas liar pada keluaran diisi

lebih lama. Menggunakan resistor dengan harga lebih rendah akan

mempercepat transisi, tetapi juga menambah borosan daya. Selain itu,

level masukan logika yang taksimetris membuat sirkuit nMOS lebih rentan

terhadap desah. Kerugian tersebut merupakan alasan mengapa logika

nMOS digantikan oleh logika CMOS baik pada sirkuit daya-rendah

maupun sirkuit kecepatan-tinggi, seperti pada mikroprosesor.

Logika tergandeng–emitor

Simbol bervariasi

Page 28: Makalah Elektronika Digital

Tipe rangkaian terintegrasi

Kategori gerbang logika

Komponen sejenisDL, DTL, RTL, TTL, I2L, NMOS,

CMOS

Kemasan biasanya DIL 8-14 Pin 0,1 in

diagram dasar sirkuit ECL Motorola 10,000

Dalam elektronika, logika tergandeng–emitor atau sering disebut

ECL adakan keluarga logika yang menggunakan transistor dwikutub

dalam noda pengendalian arus untuk membuat fungsi logika. ECL kadang-

kadang disebut logika moda-arus atau logika sakelar-arus pengikut-emitor

(CSEF). Karakteristik utama dari ECL adalah kenyataan bahwa transistor

tidak pernah sepada pada keadaan jenuh, sehingga dapat berganti keadaan

dengan sangat cepat. Kerugian utamanya adalah kebutuhan arusnya yang

malar, berarti ini membutuhkan banyak daya.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2011. Elektronika digital. http://id.wikipedia.org/wiki/

Elektronika_digital.

Anonim. 2010. Gerbang Logika. http://id.wikipedia.org/wiki/Gerbang_logika.

Aryanto, Defie . www.google.com. Rangkaian Gerbang Logika.

Page 29: Makalah Elektronika Digital

Kuncoro Mukti, Bayu. 2010. Bilangan-Bilangan Dalam Elektronika Digital.

http://ilmuelektronika.co.cc/index.php/elektronikadigital/

bilanganbilangan-dalam-elektronika-digital.html. diakses pada 26 April

2011, Makassar.

Kuncoro Mukti, Bayu. 2011. Gerbang-gerbang Dasar Logika. http://ilmu-

elektronika.co.cc/index.php/elektronika-digital/gerbang-gerbang-dasar-

logika.html.