Makalah Elektronika Digital [PDF]

Citation preview

Makalah Instrumen Elektronika Digital



Nama : silvia yuliani Nim : 20033100 Jurusan : pendidikan fisika Dosen pengampu : Dr. Asrizal,M.Si



FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2021



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



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



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



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







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.



dari tabel diatas didapat bahwa bilangan desimal 38 10 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



Lambang dalam rangkaian Nama



Fungsi



Tabel kebenaran IEC 60617-12



US-Norm



DIN 40700 (sebelum 1976)



A 0 0 1 1



GerbangAND (AND)



B 0 1 0 1



A 0 0 1 1



GerbangOR (OR)



GerbangNOT (NOT, Gerbangkomplemen, Pembalik(In verter))



B 0 1 0 1



A 0 1



Y 0 0 0 1 Y 0 1 1 1



Y 1 0



GerbangNAND (Not-AND)



A 0 0 1 1



B 0 1 0 1



Y 1 1 1 0



GerbangNOR (Not-OR)



A 0 0 1 1



B 0 1 0 1



Y 1 0 0 0



GerbangXOR (Antivalen, ExclusiveOR)



A 0 0 1 1



B 0 1 0 1



Y 0 1 1 0



atau



GerbangXNOR (Ekuivalen, NotExclusiveOR)



atau



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.



A 0 0 1 1



B 0 1 0 1



Y 1 0 0 1



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.



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.



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“.



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.



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 sejenis



Kemasan



RTL, DTL, TTL, ECL, I2L, NMOS, CMOS



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



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 sambungansambungan 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



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



Skema gerbang NOR RTL dasar Simbol bervariasi Tipe rangkaian terintegrasi Kategori gerbang logika DL, DTL, TTL, ECL, I2L, Komponen sejenis 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 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 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 sejenis Kemasan



DL, RTL, TTL, ECL, I2L, NMOS, CMOS 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. 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



Gerbang logika NAND TTL tipe 7400 yang Simbol bervariasi Tipe rangkaian terintegrasi Kategori gerbang logika Penemu James L. Buie (1961) Pembuatan Sylvania (1963) pertama DL, RTL, DTL, ECL, I2L, Komponen sejenis 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. 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 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.



Logika injeksi terintegrasi



Skema gerbang NOT I2L yang disederhanakan Simbol



bervariasi



Tipe



rangkaian terintegrasi



Kategori



gerbang logika



Komponen sejenis



DL, 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



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



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.



A B A NOR B 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 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



Tipe



rangkaian terintegrasi



Kategori



gerbang logika



Komponen sejenis Kemasan



DL, DTL, RTL, TTL, I2L, NMOS, CMOS 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 kadangkadang 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.



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://ilmuelektronika.co.cc/index.php/elektronika-digital/gerbang-gerbang-dasarlogika.html.