SIMULASI METODE CARLO

PENGERTIAN RANGKAIAN DIGITAL

PENGERTIAN RANGKAIAN DIGITAL

Pengertian Dasar Apakah yang dimaksud dengan “digital”?. Suatu pertanyaan yang logis dari para pembaca yang ingin mengetahui atau mempelajari pengetahuan tentang Teknik Digital. Untuk menjawab pertanyaan diatas akan lebih mudah dipahami kalau kita ulas tentang perbedaan antara besaran analog dengan besaran digital. Sebagai gambaran sementara kita dapat melihat jam sebagai alat ukur waktu dimana tampilannya ditentukan oleh jarum penunjuk yang gerakannya selalu berubah secara kontinyu, jam seperti ini dapat disebut jam analog. Disisi lain kita juga melihat jam yang tampilannya berupa angka-angka, hal seperti ini dapat dikatakan jam digital.

1.1. Besaran Analog
Pada sistim analog sinyal keluarannya berubah setiap sa’at secara kontinyu sesuai dengan sinyal masukannya, sebagai contoh pengaruh temperatur terhadap tegangan seperti (gambar 1.1) dibawah ini.

V dan A keduanya menunjukkan sinyal analog, dimana setiap titik mempunyai perubahan yang sama.

1.2 Besaran Digital
Pada sistim digital sinyal keluarannya berupa diskrit-diskrit yang berubah secara melompat-lompat yang tergantung dari sinyal masukannya, sebagai contoh sistim transfer dari tegangan analog ke tegangan digital (gambar 1.2).

1.3. Keadaan Logika
Besaran digital mempunyai dua, tiga atau lebih keadaan logika, seperti terlihat pada (gambar 1.3), dimana menunjukkan 3 kemungkinan keadaan logika, yaitu ; 10 v, 5 V dan 0 V

Tapi pada dasarnya peralatan-peralatan digital hapir selalu menggunakan 2 keadaan, misalnya pada pulsa-pulsa listrik yang mempunyai keadaan ada atau tidak ada pulsa. Contoh lain pada bentuk tegangan listrik yang mempunyai 2 harga, yaitu harga atas atau harga bawah dengan toleransi pada harga-harga tersebut seperti terlihat pada (gambar 1.4)

Tegangan 4,5 V – 5,5 v dapat dikatakan kondisi H (High) atau logik “1”, sedangkan tegangan 0 V – 0,8 V adalah kondisi L (Low) atau logik”0”,sedangkan daerah 0,8 V – 4,5 V tidak di kondisikan. 1.4.

Perbandingan Sinyal Analog dengan Sinyal Digital

Perbandingan sinyal analog dengan sinyal digital dapat diamati dari besaran tegangan pada sumber tegangan searah Tegangan searah berupa sinyal analog mempunyai nilai atau harga berupa besaran tegangan yang mempunyai harga batas maksimum dan minimum misalnya + 10 volt, sedangkan besaran tegangan searah pada sinyal digital mempunyai nilai atau harga yang pasti, mislalnya + 10 volt, 0 volt dan – 10 volt. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat gambar rangkaian listrik dibawah ini (gambar 1.5).

Harga besaran analog mempunyai daerah batas maksimum dan minimum, sedangkan pada harga besaran digital hanya mempunyai 2 kemungkinan keadaan seperti :

•Skelar tertutup atau sakelar terbuka.
•Transistor menghantar atau transistor menyumbat
•Tegangan Hight atau tegangan Low.

1.6 Penggunaan Teknik Digital.
Teknik Digital digunakan untuk menampilkan mengirim dan memproses informasi data menggunakan bilangan (biner). Hampir semua rangkaian digital direncanakan untuk beroperasi pada dua pernyataan dan berbentuk gelombang kotak (pulsa). Kalau dua pernyataan disamakan dengan tegangan maka akan didapat dua besaran tegangan yang berbeda pada dua pernyataan tersebut.
Pada umumnya rangkaian digital menggunakan komponen DTL (Dioda Transistor Logik), TTL (Transistor-Transistor Logik), dan CMOS (Complementry Metal Oxide Semiconductor). Rangkaian digital biasanya terdiri dari berbagai gerbang yang mempunyai fungsi logika yang berbeda. Tiap gerbang yang mempunyai satu atau lebih masukan dan keluaran .Yang paling penting dari gerbang-gerbang tersebut apa yang dinamakan dangan gerbang dasar (Basic Gates) terdiri dari gerbang fungsi logika DAN, ATAU, TIDAK (AND, OR, NOT Gates). Dengan menghubungkan gerbang-gerbang pada berbagai cara, bisa membangun rangkaian berfungsi Aritmatik atau fungsi lainnya sesuai dengan kemampuan intelegensi personalnya.
Kalau ditinjau lagi dua pernyataan pada teknik digital ini dalam kehidupan sehari – hari akan ditemui hal-hal sebagai berikut:

Rangkaian Logika Digital

Gerbang Logika adalah rangkaian dengan satu atau lebih dari satu sinyal masukan tetapi

hanya menghasilkan satu sinyal berupa tegangan tinggi atau tegangan rendah.

Dikarenakan analisis gerbang logika dilakukan dengan Aljabar Boolean maka gerbang

logika sering juga disebut Rangkaian logika.

Rangakaian logika sering kita temukan dalam sirkuit digital yang diimplemetasikan

secara elekrtonik dengan menggunakan dioda atau transistor.

Ada 7 gerbang logika yang kita ketahui yang dibagi menjadi 2 jenis, yaitu :

1. Gerbang logika Inventer

Inverter (pembalik) merupakan gerbang logika dengan satu sinyal masukan dan

satu sinyal keluaran dimana sinyal keluaran selalu berlawanan dengan keadaan

sinyal masukan.

Input (A) Output (Y)

Rendah Tinggi

0 1

Tinggi Rendah

1 0

Fungsi gerbang NOT

– Y = NOT A à atau .

Misal : A = 1, maka = 0 atau Y = NOT 1 = 0.

A = 0, maka = 1 atau Y = NOT 0 = 1.

2. Gerbang logika non-Inverter

Berbeda dengan gerbang logika Inverter yang sinyal masukannya hanya satu untuk

gerbang logika non-Inverter sinyal masukannya ada dua atau lebih sehingga hasil

(output) sinyal keluaran sangat tergantung oleh sinyal masukannya dan gerbang

logika yang dilaluinya (NOT, AND, OR, NAND, NOR, XOR, XNOR). Yang

termasuk gerbang logika non-Inverter adalah :

§  · Gerbang AND

Gerbang AND mempunyai dua atau lebih dari dua sinyal masukan tetapi hanya satu

sinyal keluaran. Gerbang AND mempunyai sifat bila sinyal keluaran ingin tinggi (1)

maka semua sinyal masukan harus dalam keadaan tinggi (1).

Fungsi gerbang AND

– Y = A AND B à Y = A . B à AB

atau atau .

Misal : A = 1 , B = 0 maka Y = 1 . 0 = 0.

A = 1 , B = 1 maka Y = 1 . 1 = 1.

Input (A) Input (B) Output (Y)

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Tabel Logika AND dengan dua masukan.

Input

(A)

Input

(B)

Input

(C)

Output

(Y)

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 0

1 0 0 0

1 0 1 0

1 1 0 0

1 1 1 1

Tabel Logika AND dengan tiga masukan.

* untuk mempermudah mengetahui jumlah kombinasi sinyal yang harus dihitung

berdasarkan inputanya, gunakan rumus ini :

– 2n , dimana n adalah jumlah input.

Contoh :

n = 2 maka 22 = 4, jadi jumlah kombinasi sinyal yang harus dihitung sebanyak 4

kali.

Gambar simbol Gerbang AND dengan tiga inputan

§  · Gerbang OR

Gerbang OR mempunyai dua atau lebih dari dua sinyal masukan tetapi hanya satu

sinyal keluaran. Gerbang OR mempunyai sifat bila salah satu dari sinyal masukan

tinggi (1), maka sinyal keluaran akan menjadi tinggi (1) juga.

Fungsi gerbang OR :

– Y = A OR B à Y = A + B.

atau

Misal : A = 1 , B = 1 maka Y = 1 + 1 = 1.

A = 1 , B = 0 maka Y = 1 + 0 = 0.

Input (A) Input (B) Output (Y)

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

Tabel Logika Gerbang OR dengan dua masukan.

Input

(A)

Input

(B)

Input © Output

(Y)

0 0 0 0

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 1

1 0 0 1

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 1

Tabel Logika Gerbang OR dengan tiga masukan.

Gambar simbol Gerbang OR dengan tiga masukan.

§  · Gerbang NAND (Not-AND)

Gerbang NAND mempunyai dua atau lebih dari dua sinyal masukan tetapi hanya

satu sinyal keluaran. Gerbang NAND mempunyai sifat bila sinyal keluaran ingin

rendah (0) maka semua sinyal masukan harus dalam keadaan tinggi (1).

Fungsi gerbang NAND :

- atau atau .

Misal : A = 1 , B = 1 maka = 1 . 1 = = 0.

Input (A) Input (B) Output (AB)

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Tabel Logika Gerbang NAND dengan dua masukan.

Input

(A)

Input

(B)

Input

(C)

Output

(ABC)

0 0 0 1

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 1

1 0 0 1

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 0

Tabel Logika Gerbang NAND dengan tiga masukan.

Gambar simbol Gerbang NAND tiga masukan

Gerbang NAND juga disebut juga Universal Gate karena kombinasi dari rangkaian gerbang

NAND dapat digunakan untuk memenuhi semua fungsi dasar gerbang logika yang lain.

§  · Gerbang NOR (Not-OR)

Gerbang NOR mempunyai dua atau lebih dari dua sinyal masukan tetapi hanya

satu sinyal keluaran. Gerbang NOR mempunyai sifat bila sinyal keluaran ingin

tinggi (1) maka semua sinyal masukan harus dalam keadaan rendah (0). Jadi

gerbang NOR hanya mengenal sinyal masukan yang semua bitnya bernilai nol.

Fungsi gerbang NOR :

- atau atau

Misal : A = 1 , B = 1 maka = 1 + 1 = = 0

Input

(A)

Input

(B)

Output

(A + B)

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

Tabel Logika Gerbang NOR dengan dua masukan.

Input

(A)

Input

(B)

Input

(C)

Output

(A + B + C)

0 0 0 1

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 0

1 0 0 0

1 0 1 0

1 1 0 0

1 1 1 0

Tabel Logika Gerbang NOR dengan tiga masukan.

Gambar simbol Gerbang NOR standar

Gambar simbol Gerbang NOR tiga masukan

§  · Gerbang XOR (Antivalen, Exclusive-OR)

Gerbang XOR disebut juga gerbang EXCLUSIVE OR dikarenakan hanya

mengenali sinyal yang memiliki bit 1 (tinggi) dalam jumlah ganjil untuk

menghasilkan sinyal keluaran bernilai tinggi (1).

Fungsi gerbang XOR :

– atau .

Input

(A)

Input

(B)

Output

(AB + AB)

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Tabel Logika Gerbang XOR dengan dua masukan

Gambar simbol Gerbang XOR standar

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

Gerbang XNOR disebut juga gerbang Not-EXCLUSIVE-OR. Gerbang XNOR

mempunyai sifat bila sinyal keluaran ingin benilai tinggi (1) maka sinyal

masukannya harus benilai genap (kedua nilai masukan harus rendah keduanya

atau tinggi keduanya).

Fungsi gerbang XNOR :

– atau atau .

Input

(A)

Input

(B)

Output

(Y)

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Tabel Logika Gerbang XNOR dengan dua masukan

Gambar simbol Gerbang XNOR standar

Jenis- Jenis Rangkaian Digital

Harizal Putra Elektronika 20:20:00

   Pandai Elektronika-- Rangkaian Digital adalah rangkaian yang merepresentasikan sinyal masukkan maupun keluarannya dengan menggunakan logika nilai diskrit. Logika nilai diskrit sendiri terdiri dari 2 kondisi yaitu kondisi di mana sebuah rangkaian bernilai 0 atau tidak beroperasi dapat disebut sebagai kondisi LOW, dan kondisi di mana sebuah rangkaian bernilai angka 1 yang mempunyai arti bahwa rangkaian tersebut sedang beroperasi. 

   Bahasa logika/biner ini adalah bahasa satu-satunya yang dapat dimengerti oleh mesin, maka itulah untuk memberikan tingkat efisiensi dan efektifitas dari sebuah mesin maka diaplikasikanlah system digital.

     

   Rangkaian digital sendiri dapat terbagi menjadi 2 sifat, yaitu rangkaiankombinasional dan rangkaian sekuensial.

1. Rangkaian Kombinasional 
  adalah rangkaiaan yang terdiri dari gerbang logika yang memiliki output yang selalu tergantung pada kombinasi input yang ada. Rangkaian kombinasional melakukan operasi yang dapat ditentukan secara logika dengan memakai sebuah fungsi boolean.Ada beberapa Rangkaian logika kombinasional yang akan dibahas adalah Enkoder, Dekoder, Multiplexer, dan Demultiplexer.   

a.Encoder                                                                                                                                 

   Enkoder adalah rangkaian logika kombinasional yang berfungsi untuk mengubah atau mengkodekan suatu sinyal masukan diskrit menjadi keluaran kode biner. Enkoder disusun dari gerbang-gerbang logika yang menghasilkan keluaran biner sebagai hasil tanggapan adanya dua atau lebih variabel masukan. Hasil keluarannya dinyatakan dengan aljabar boolean, tergantung dari kombinasi – kombinasi gerbang yang digunakan.

          Sebuah Enkoder harus memenuhi syarat perancangan m < 2 n . Variabel m adalah kombinasi masukan dan n adalah jumlah bit keluaran sebuah enkoder. Satu kombinasi masukan hanya dapat mewakili satu kombinasi keluaran.

b.   Decoder

   Rangkaian Dekoder mempunyai sifat yang berkebalikan dengan Enkoder yaitu merubah kode biner menjadi sinyal diskrit. Sebuah dekoder harus memenuhi syarat perancangan m < 2 n . Variabel m adalah kombinasi keluaran dan n adalah jumlah bit masukan. Satu kombinasi masukan hanya dapat mewakili satu kombinasi keluaran.
 

 c.    Multiplexer

   Rangkaian logika kombinasional Multiplexer atau disingkat MUX adalah alat atau komponen elektronika yang bisa memilih input (masukan) yang akan diteruskan ke bagian output (keluaran). Pemilihan input mana yang dipilih akan ditentukan oleh signal yang ada di bagian kontrol (kendali) Select.

 d.   Demultiplexer

    Komponen yang berfungsi kebalikan dari MUX. Pada DEMUX, jumlah masukannya hanya satu, tetapi bagian keluarannya banyak. Signal pada bagian input ini akan disalurkan ke bagian output (channel) yang mana tergantung dari kendali pada bagian SELECTnya.

2. RangkaianSekuensial

   adalah rangkaian logika yang kondisi keluarannya dipengaruhi oleh masukan dan keadaan keluaran sebelumnya atau dapat dikatakan rangkaian yang bekerja berdasarkan urutan waktu. Ciri rangkaian logika sekuensial yang utama adalah adanya jalur umpan balik (feedback) di dalam rangkaiannya. Bentuk dasar dari sekuensial adalah flip-flop. Beberapa jenis flip-flop yaitu : flip-flop R-S, flip-flop D, flip-flop J-K, dan flip-flop T.

   Demikianlah sedikit penjelasan tentang macam-macam rangkaian digital, semoga bermanfaat.