MODUL PRAKTIKUM SISTEM DIGITAL -...

1

MODUL PRAKTIKUM

SISTEM DIGITAL

Oleh :

Miftachul Ulum, ST., MT

Riza Alfita, ST., MT

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TRUNOJOYO MADURA

2013 - 2014

2

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Allah SWT, karena atas Rahmat dan

Hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan Modul Praktikum Sistem Digital.

Modul praktikum Sistem Digital bertujuan untuk memadukan antara

materi yang didapat pada perkuliahan dengan praktek, sehingga mahasiswa dapat

lebih memahaminya dan dapat mengimplementasikan pada dunia kerja.

Kami menyadari sepenuhnya bahwa terselesaikannya modul ini berkat

dukungan dan bantuan dari semua pihak, untuk itu kami mengucapkan banyak

terima kasih atas segala bantuannya.

Akhirnya kami berharap mudah-mudahan modul ini dapat diambil

manfaatnya demi kemajuan bersama. Amin.

Bangkalan, Februari 2014

Penyusun

3

DAFTAR ISI

Halaman Sampul

Kata Pengantar

Daftar Isi

BAB I. Pengenalan Gerbang Logika Dasar ...................................................... 5

1.1. Tujuan Praktikum ........................................................................ 5

1.2. Dasar Teori .................................................................................. 5

1.3. Alat dan Bahan ............................................................................ 14

1.4. Langkah Percobaan...................................................................... 15

1.5. Tugas ........................................................................................... 15

BAB 2. Penyederhanaan Rangkaian Logika Dengan K-MAP .......................... 16


2.2. Dasar Teori .................................................................................. 16

2.3. Alat dan Bahan ............................................................................ 18

2.4. Langkah-langkah Percobaan ....................................................... 18

2.5. Tugas ........................................................................................... 19

BAB 3. Sistem Aritmatika Digital ..................................................................... 20


3.2. Dasar Teori .................................................................................. 20

3.3. Alat dan Bahan ............................................................................ 23


3.5. Tugas ........................................................................................... 24

BAB 4. Aplikasi Gerbang-gerbang Logika ....................................................... 26


4.2. Dasar Teori .................................................................................. 26

4.3. Alat dan Bahan ............................................................................ 28


4.5. Tugas ........................................................................................... 28

BAB 5. Aplikasi Gerbang-gerbang Logika 2 .................................................... 29

5.1. Tujuan .......................................................................................... 29

5.2. Dasar Teori .................................................................................. 29

4

5.3. Alat dan Bahan ............................................................................ 40


5.5. Tugas ........................................................................................... 40

BAB 6. Flip-flop ................................................................................................ 41


6.2. Teori Dasar .................................................................................. 41

6.3. Alat dan Bahan ............................................................................ 46

6.4. Tugas ........................................................................................... 46

5

BAB I

PENGENALAN GERBANG LOGIKA DASAR

1.1. Tujuan Praktikum

Setelah menyelesaikan percobaan ini, diharapkan :

1. Mahasiswa mampu memahami konsep gerbang logika dasar.

2. Mahasiswa mampu merancang dasar-dasar Sistem logika

3. Mahasiswa mampu mengoperasikan modul Sistem logika

1.2. Dasar Teori

A. Konsep Dasar Breadboard

Breadboard digunakan untuk pengujian dan eksperimen rangkaian elektronika.

Breadboard sangat baik sekali digunakan karena rangkaian elektronika dengan mudah

dirangkai pada breadboard dengan cara menancapkannya di lubang-lubang yang telah

tersedia pada breadboard. Breadboard terdiri dari banyak lubang tempat meletakkan

komponen.

Gambar 1.1 Breadboard Tampak dari Depan.

Breadboard mempunyai banyak jalur logam yang berfungsi sebagai

penghantar/konduktor yang terletak dibagian dalam breadboard. Jalur logam tersebut

tersusun seperti pada gambar 1.2. Tiap-tiap lubang seperti pada gambar 1.1 saling

terkoneksi seperti jalur pada gambar 1.2. Bila gambar 1.1 diletakkan diatas gambar 1.2

maka akan tampak seperti gambar 1.3.

6

Gambar 1.2 Breadbord Tampak dari Dalam.

Jalur biru biasanya digunakan sebagai jalur untuk menghubungkan rangkaian

dengan sumber tegangan (misalnya battery), dan jalur hijau digunakan untuk komponen.

Gambar 1.3 Layout pada BreadBoard

Untuk memudahkan didalam menguji beberapa IC TTL maka Breadboard sudah

terpasang menjadi satu dengan soket-soket IC pada modul kit praktikum

B. Gerbang Transistor Transistor Logic (IC TTL)

Selama ini kita hanya mengenal simbol-simbol suatu gerbang logika. Di dalam

prakteknya suatu gerbang-gerbang logika ini dikemas dalam suatu IC (integrated

circuits). Banyak sekali kelompok-kelompok IC digital yang terbagi menurut devais

pembentuknya maupun spesifikasi cara.

IC TTL merupakan perangkat logika yang mempunyai tegangan kerja 4.5 s/d 5.5

volt. Bila batas tegangan ini dilampaui maka, IC akan rusak atau bila kurang IC tidak

akan bekerja dangan baik. IC TTL yang telah difibrikasi untung gerbang-gerbang logika

dasar antara lain :

7

a. AND : 7408 d. OR : 7432

b. NAND : 7400 e. NOT : 7404

c. NOR : 7402, 7425, 7427 f. EX-OR : 7486

Gerbang AND

Gerbang AND adalah suatu gerbang dimana logika outputnya akan 1 jika input

logikanya 1 semua. Gerbang AND ini sama saja dengan tanda kali/perkalian

Simbol :

A

BX = A . B

B

AX = B . A

Gambar 1.4 Gerbang Logika AND

Untuk gerbang AND berlaku hukum komutatif (2 input) yaitu :

A . B = B . A = X

A B

Sumber

Gambar 1.5. Hukum Komutatif Gerbang Logika AND

Suatu gerbang AND dapat diasumsikan juga seperti suatu rangkaian listrik yang terdiri

dari dua saklar yang terhubung secara seri. Jika saklar A dan saklar B dalam keadaan

tertutup (Logika 1) maka aliran listrik tersebut akan mengalir dari sumber ke saklar A

dan B sehingga ada aliran arus ke lampu akibatnya lampu akan menyala, jika salah satu

saklar ( A atau B) dalam keadaan terbuka (logika 0) maka tidak akan ada aliran listrik

8

yang mengalir dan lampu tidak akan menyala, sehingga dapat disimpulkan lampu akan

menyala jika saklar A dan B dalam keadaaan tertutup (logika 1)

A B

B ASAMA

A . B

B . A

Gambar 1.6 Aplikasi Gerbang Logika AND

Tabel 1.1. Kebenaran Gerbang Logika AND

INPUT OUTPUT

A B X = A . B X = B . A

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0

0

1

0

0

0

Untuk Gerbang 3 input :

A

B

C

X = A . B . C

Gambar 1.7. Gerbang Logika AND 3 Input

9

A

B

C

X = (A . B) . C

A

B

C

X = A . (B . C)

Gambar 1.8. Hukum Komutatif Pada Gerbang Logika AND

Hukum komutatif pada aljabar boole :

A . B . C = ( A. B ) . C = A . ( B . C )

10

Tabel 1.2 Tabel Kebenaran Hukum Komutatif pada Gerbang Logika AND

INPUT OUTPUT

A B C X = A . B . C X = (A . B )

.C

X = A . ( B

.C )

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

1

Grafik Keluaran A . B . C = ( A. B ) . C = A . ( B . C )

A

B

C

X

Gambar 1.9 Grafik Keluaran Pada Gerbang Logika AND

Gerbang NOT (Inverter)

Gerbang logika NOT atau biasa disebut gerbang logika inverter adalah suatu

logika yang fungsinya digunakan untuk pembalik, prinsip kerja dari gerbang logika

11

inverter sangat sederhana yaitu jika kita memasukkan logika ”1” pada input maka

output/keluarannya akan berlawanan dengan inputnya yaitu 0, dengan kata lain jika kita

mempunyai suatu rangkaian dalam keadaaan High dan didalam rangkaian tersebut

diberikan inverter maka keluarannya akan menjadi Low

Simbol :

A X

Gambar 1.10. Simbol Gerbang Logika NOT

Jika kita masukkan dalam suatu program maka persamaannya adalah :

If A = 0

Then A = 1

A A0 1

1

AA

0

Gambar 1.11. Gerbang Logika NOT dengan Input 0

Dari gambar diatas jika suatu rangkaian yang ada diberi sebuah gerbang NOT/ inverter

dengan input 0 maka pada outputnya akan bernilai 1 (ON)

IF A = 1

THEN A = 0

A A1 0

0

AA

1

12

Gambar 1.12. Gerbang Logika NOT dengan Input 1

Dari gambar diatas jika suatu rangkaian yang ada diberi sebuah gerbang NOT/ inverter

dengan input 0 maka pada outputnya akan bernilai 1 (ON)

INPUT

OUTPUT

Gambar 1.13. Diagram Keluaran Gerbang Logika NOT

Gerbang NAND

Gerbang logika kombinasional NAND merupakan gabungan antara dua gerbang

yaitu AND dan NOT/Inverter, gerbang kombinasional NAND juga memiliki struktur

logika yang sama dengan gerbang logika dasar AND yang memiliki 2 buah keluaran

dan 1 buah output-an

XA

XB

Gambar 1.14. Gerbang AND yang Diberi Inverter Pada Output-nya

A X

Gambar 1.15 Simbol Gerbang Logika NAND

Gerbang Logika NAND dapat juga disebut gerbang universal karena dari gerbang inilah

kita dapat membuat gerbang-gerbang yang lain seperti NOT, OR dan AND

13

Tabel 1.3. Kebenaran Gerbang Logika NAND

INPUT OUTPUT

A B X

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Gerbang NOR

Gerbang OR adalah suatu gerbang logika yang mempunyai 2 atau lebih

masukan/input dan mempunyai 1 outputan. Gerbang OR akan bernilai 1 jika salah satu

masukannya ”1”.

Simbol dari gerbang logika OR adalah sebagai berikut :

AX

B

Gambar 1.16. Simbol Gerbang Logika OR

Output (X) akan bernilai 1 (high) jika salah satu inputnya ( A atau B) bernilai 1, dan

gerbang logika OR ini akan bernilai 0 (Low) jika kedua inputan (A dan B) bernilai 0.

Berikut disajikan tabel kebenaran untuk gerbang logika OR

Tabel 1.4. Kebenaran Gerbang Logika OR

INPUT OUTPUT

A B X

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

14

Exlusive-OR

Apabila input A dan B dalam keadaan logika yang sama, maka output Y akan

menghasilkan logika 0, sedangkan bila input A dan B ada dalam keadaan logika yang

berbeda, maka output akan menjadi logika 1. XOR sebetulnya merupakan variasi dari

cara kerja logika OR. Contoh IC TTL gerbang XOR adalah IC 7486.

Gambar 1.17. Simbol Gerbang EX - OR

Aplikasi dari proses logika XOR ini dapat dimanfaatkan untuk membandingkan dua

buah data, yaitu apabila data-data tersebut mengandung informasi yang persis sama,

maka XOR akan memberikan output logika 0.

Gerbang EX-NOR

Apabila input A dan B ada dalam keadaan logika yang sama, maka output y

akan menghasilkan logika 1, sedangkan bila input A dan B ada dalam keadaan logika

yang berbeda, maka output akan menjadi logika 0. XNOR bisa juga dikatakan memiliki

sifat dari kebalikan XOR. XNOR dan NOR hanyalah berbeda pada langkah ke-empat

yaitu apabila A dan B pada logika 1 maka output Y juga 1, bukan 0 seperti pada logika

NOR. Contoh IC TTL gerbang XNOR adalah IC 74266.

Gambar 1.18 Gerbang EX-NOR (Exclusive NOR)

1.3. Alat dan Bahan

1. Papan percobaan (White Board)

2. IC 7408 (And), IC7404 (Not), IC 7432 (Or), IC 7400 (Nand), IC 7402 (Nor),

IC 7486 (Ex- Or)

3. LED

4. Power Supply

15

5. Kabel penghubung

1.4. Langkah-langkah Percobaan

1. Menguji Setiap gerbang berikut: AND, OR, NOT, NAND, NOR, dan EX-OR,

EX-NOR dan membuat tabel kebenarannya.

2. Dengan menggunakan logic circuit, mencoba membuat Sistem seperti pada

percobaan berikut ini :

1.5. Tugas

1. Gambarkan bentuk IC dari masing-masing gerbang.

2. Buatlah tabel kebenaran dari setiap gerbang yang diuji.

3. Buatlah tabel dari rangkaian gerbang kombinasi seperti terlihat langkah-

langkah percobaan pada no.2.

4. Berilah kesimpulan dari hasil percobaan diatas.

16

BAB II

PENYEDERHANAAN RANGKAIAN LOGIKA DENGAN K-MAP


Setelah menyelesaikan percobaan ini, diharapkan :

1. Mahasiswa mampu Membuat sebuah Sistem logika sederhana melalui

persamaan Boolean dan tabel kebenaran yang diketahui.

2. Mahasiswa mampu menggunakan K-Map untuk memecahkan persoalan desain

Sistem sederhana.

2.2. Dasar Teori

Peta karnaugh atau karnaugh mapping adalah suatu metode yang digunakan

untuk menyederhanakan suatu persamaan yang ada pada suatu aljabar Boole. Adapun

tahapan dalam menggunakan suatu peta karnaugh adalah :

1. Buat tabel kebenaran sehingga kita dapat melihat input maupun output yang

selanjutnya dapat kita masukkan dalam peta karnaugh.

2. Input dan output yang ada di dalam tabel kebenaran kita masukkan dalam peta

karnaugh.

Contoh :

Tabel 2.1 Peta Karnaugh

INPUT OUTPUT

A B Y

0 0 a

0 1 b

1 0 c

1 1 d

Misalkan kita mempunyai tabel kebenaran seperti diatas maka kita dapat memasukkan

nilai yang ada pada tabel tersebut ke dalam peta karnaugh.

17

INPUT OUTPUT

A B Y

0

0

1

1

0

1

0

1

a

b

c

d

0 1

0

1

AB

a b

c d

Gambar 2.1 Peta Karnaugh

Misalkan :

Suatu rangkaian digital terdiri dari rangkaian gerbang logika, input dan output dari

gerbang tersebut menghasilkan tabel kebenaran sebagai berikut

A

B

Rangkaian

LogikaY

INPUT OUTPUT

INPUT OUTPUT

A B Y

0 0 1

0 1 1

1 0 0

1 1 0

INPUT OUTPUT

A B Y

0

0

1

1

0

1

0

1

1

1

0

0

0 1

0

1

AB

1 1

0 0

A = 0

B = 0

A = 0

B = 1

A = 0

B = 0

A = 0

B = 0

Atau bisa dibuat tabel sebagai berikut :

18

INPUT OUTPUT

A B Y

0

0

1

1

0

1

0

1

a

b

c

d

B

A

a b

c d

B

A

Gambar 2.2. Penjabaran Peta Karnaugh

Sehingga peta karnaugh diatas dapat kita ubah menjadi :

Y = B.A + B.A

= A )BB(

= A . 1

= A

Peta Karnaugh 4 Input

BA

BA

BA

BA

DC DC BA BA

Gambar 2.3. Peta Karnaugh 4 Inputan

2.3. Alat dan Bahan

1. Modul rangkaian logika

2. Kabel

3. Breadboard

4. Power supply

2.4. Langkah – Langkah Percobaan

19

1. Menyederhanakan persamaan berikut ini dengan menggunakan K-map,

menggambarkan Sistemnya dan membuat table kebenarannya.

F = ZYXZYXZYXZYX ........

2. Merangkai gambar dibawah ini pada modul Sistem logika dan menuliskan

tabel kebenarannya.

2.5. Tugas

1. Dari persamaan logika pada langkah-langkah percobaan (1) buatlah tabel

kebenarannya, dengan menggunakan peta K-Map dapatkan persamaan dan

rangkaian logika sederhannya.

2. Selesaikan rangkaian logika pada percobaan diatas (2).

3. Berilah kesimpulan dari percobaan diatas.

20

BAB III

SISTEM ARITMATIKA DIGITAL

3.1.Tujuan Praktikum

Setelah menyelesaikan percobaan ini diharapkan :

1.Mahasiswa mampu memahami sistem aritmetika digital : adder

2.Mahasiswa mampu mendesain sistem adder

3.2.Dasar Teori

A. Penyederhanaan Half Adder dengan Peta K-Map

K-Map untuk Sum : Rangkaian Logikanya :

B

A 0

1

0 0 1

1 1 0

Persamaan yang diperoleh : Sum

K-Map untuk Cout : Rangkaian Logikanya :

B

A 0 1

0 0 0

1 0 1

Persamaan yang diperoleh : Cout = A . B

B. Penyederhanaan Full Adder dengan Peta K-Map :

BA

BABA

21

Peta K-Map Sum

B Cin

A 00 01 11 10

0 0 1 0 1

1 1 0 1 0

Persamaan yang diperoleh :

F = A.B Cin + A.B Cin + A.B Cin + A.B Cin

Gambar 3.1. Rangkaian Logika

Persamaan diatas dapat kita sederhanakan dengan menggunakan Metode Aljabar

Boole, sehingga di dapat :

Sum

Rangkaian Logikanya :

)()(

)()(

)()(

CinBACinBA

CinBACinBA

CinBinCBAinCBCinBA

CBAinCBAinCBACinBA

CinBA

22

Tabel 3.1. Tabel Kebenaran

Input Output

A B Cin Sum

0 0 0 0

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 0

1 0 0 1

1 0 1 0

1 1 0 0

1 1 1 1

Peta K-Map Cout

B Cin

A 00 01 11 10

0 0 0 1 0

1 0 1 1 1

Persamaan untuk Cout :

Cout BACinACinB

Rangkaian Logika untuk Cout;

23

Gambar 3.2. Logika Count

Penyederhanaan dengan Aljabar Boole:

BAABCinCout )(

Gambar 3.3. Rangkaian Logika dengan Aljabar Boole

Tabel kebenaran :

Input Output

A B Cin Cout

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 1

3.3.Alat dan Bahan

24

1. Modul Sistem logika

2. Kabel

3. Breadboard

4. Power Supply

3.4.Langkah-langkah Percobaan

1. Dengan menggunakan modul Sistem logika, mengimplementasikan Sistem

half adder, seperti pada gambar dibawah ini dan membuat tabel kebenaranya.

2. Seperti gambar prosedur 1,mengimplementasikan Sistem full adder, seperti

pada gambar dibawah ini dan membuat table kebenarannya.

3.5.Tugas

1. Rangkailah rangkaian logika pada langkah-langkah percobaan kemudian

dapatkan tabbel kebenarannya.

25

2. Sederhanakan dengan menggunakan peta K-Map.

3. Dapatkan rangkain logika sederhananya serta tabel kebenaranya.

4. Ulangilah untuk langkah percobaan yang ke-2.


26

BAB IV

APLIKASI GERBANG-GERBANG LOGIKA


Setelah menyelesaikan percobaan ini mahasiswa diharapkan mampu :

1.Memahami sifat universal dari gerbang NAND dan NOR.

2.Mengkonversikan sebuah Sistem logika yang terdiri dari bermacam-macam

gerbang menjadi terdiri dari NAND saja atau NOR saja.

4.2. Dasar Teori

Gerbang NOR

Gerbang NOR (NOT OR) merupakan gabungan dari gerbang OR dan NOT.

Keluaran gerbang ini berkebalikan terhadap keluaran gerbang OR. Gerbang NOR dapat

dibentuk dengan menambahkan gerbang NOT dibagiuan keluaran gerbang OR. Tenda

lingakaran kecil dikeluaran gerbang NOR menandakan bahwa telah digabungkan

gerbang NOT pada gerbang aslinya.

Notasi boole untuk gerbang NOR adalah tanda + diikuti dengan pemberian garis

diatasnya. A yang di-NOR-kan dengan B dinotasikan BA .

A B BAX 0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

Gerbang NOR disebut gerbang universal karena dari gerbang ini dapat dibentuk

fungsi beberapa gerbang yang lain, misalnya NOT, OR, AND.

27

Adanya sifat universal dari gerbang NOR menjadikan banyak gerbang logika

yang dapat diwakili oleh gerbang NOR.

Gerbang NAND

Gerbang NAND (NOT-AND) merupakan gabungan dari gerbang AND dan

NOT. Keluaran gernag ini berkebalikan terhadap keluaran gerbang AND. Gerbang

NAND dapat dibentuk dengan menambahkan gerbang NOT dibagiuan keluaran gerbang

AND. Tenda lingakaran kecil dikeluaran gerbang NAND menandakan bahwa telah

digabungkan gerbang NOT pada gerbang aslinya.

Notasi boole untuk gerbang NAND adalah tanda kali diikuti dengan pemberian

garis diatasnya. A yang di-NAND-kan dengan B dinotasikan BA

A

A

B BAX 0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Gerbang NAND disebut gerbang universal karena dari gerbang ini dapat

dibentuk fungsi beberapa gerbang yang lain, misalnya NOT, OR, AND.

28

4.3. Alat dan Bahan


2. Kabel

3. Breadboard

4. Power Supply


1. Pada modul, mengimplementasikan rangkaian dibawah ini.

2. Membuat tabel kebenaran dan menentukan fungsi apakah rangkaian tersebut.

3. Membuat rangkaian yang terdiri dari gerbang AND, OR dan NOT.

Membuktikan kebenarannya jika diketahui persamaan :

Y = A . B + A . B

4.5. Tugas

1. Dari persamaan logika Y = A . B + A . B, kemudian membuat rangkaiannya

dengan hanya menggunakan gerbang NAND saja.

2. Dari persamaan logika Y = A . B + A . B, kemudian membuat rangkaiannya

dengan hanya menggunakan gerbang NOR saja.


29

BAB V

APLIKASI GERBANG-GERBANG LOGIKA 2


Setelah menyelesaikan percobaan ini, mahasiswa diharapkan mampu :

1. Memahami prinsip kerja dari rangkaian Encoder dan Decoder

2. Mendisain rangkaian Encoder dan Decoder dari gerbang-gerbang logika

3. Memahami prinsip kerja rangkaian Multiplexer

4. Mendisain rangkaian Multiplexer dari gerbang-gerbang logika

5.2. Dasar Teori

A. IC Decoder ( 74LS154 )

30

Tabel kebenaran Decoder

INPUTS OUTPUTS

G1 G2 D C B A 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

L H X X X X H H H H H H H H H H H H H H H H

H L X X X X H H H H H H H H H H H H H H H H

H H X X X X H H H H H H H H H H H H H H H H

L L L L L L L H H H H H H H H H H H H H H H

L L L L L H H L H H H H H H H H H H H H H H

L L L L H L H H L H H H H H H H H H H H H H

L L L L H H H H H L H H H H H H H H H H H H

L L L H L L H H H H L H H H H H H H H H H H

L L L H L H H H H H H L H H H H H H H H H H

L L L H H L H H H H H H L H H H H H H H H H

L L L H H H H H H H H H H L H H H H H H H H

L L H L L L H H H H H H H H L H H H H H H H

L L H L L H H H H H H H H H H L H H H H H H

L L H L H L H H H H H H H H H H L H H H H H

L L H L H H H H H H H H H H H H H L H H H H

L L H H L L H H H H H H H H H H H H L H H H

L L H H L H H H H H H H H H H H H H H L H H

L L H H H L H H H H H H H H H H H H H H L H

L L H H H H H H H H H H H H H H H H H H H L

Ket : H = High Level, L = Low Level, X = Don’t Care

Dari tabel kebenaran di atas, jika menggunakan bentuk POS (Product Of Sum),

di mana L = 0 dan H = 1.

31

Rangkaian Decoder

B. IC Encoder ( 74LS148 )

32

Tabel kebenaran Encoder

INPUTS OUTPUTS

E1 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 A2 A1 A0 GS E0

H X X X X X X X X H H H H H

L H X X X X X X H H H H H L

L X X X X X X X L L L L L H

L X X X X X X L H L L H L H

L X X X X X L H H L H L L H

L X X X X L H H H L H H L H

L X X X L H H H H H L L L H

L X X L H H H H H H L H L H

L X L H H H H H H H H L L H

L L H H H H H H H H H H L H

Karnaugh map dari tabel kebenaran di atas tidak mungkin untuk di gambar karena

ada 8 input.

33

Rangkaian Encoder

C. IC Multiplexer ( 74LS151 )

34

Tabel Kebenaran

INPUT OUTPUT

STROBE SELECT

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 S C B A Y W

H X X X X X X X X X X X L H

L L L L L X X X X X X X L H

L L L L H X X X X X X X H L

L L L H X L X X X X X X L H

L L L H X H X X X X X X H L

L L H L X X L X X X X X L H

L L H L X X H X X X X X H L

L L H H X X X L X X X X L H

L L H H X X X H X X X X H L

L H L L X X X X L X X X L H

L H L L X X X X H X X X H L

L H L H X X X X X L X X L H

L H L H X X X X X H X X H L

L H H L X X X X X X L X L H

L H H L X X X X X X H X H L

L H H H X X X X X X X L L H

L H H H X X X X X X X H H L

Rangkaian Multiplexer

35

D. IC Demultiplexer ( 74LS138 )

36

Tabel Kebenaran

INPUTS OUTPUTS

E 1 E 2 E3 A0 A1 A2 O 0 O 1 O 2 O 3 O 4 O 5 O 6 O 7

H X X X X X H H H H H H H H

X H X X X X H H H H H H H H

X X L X X X H H H H H H H H

L L H L L L L H H H H H H H

L L H H L L H L H H H H H H

L L H L H L H H L H H H H H

L L H H H L H H H L H H H H

L L H L L H H H H H L H H H

L L H H L H H H H H H L H H

L L H L H H H H H H H H L H

L L H H H H H H H H H H H L

Rangkaian Logika

37

E. IC Binary Code Desimal ( BCD )

38

Tabel Kebenaran

D C B A LT BI RBI Play

X X X X X L X Off

X X X X H L L Off

L L L L H H H 0

L L L H H H H 1

L L H L H H H 2

L L H H H H H 3

L H L L H H H 4

L H L H H H H 5

L H H L H H H 6

L H H H H H H 7

H L L L H H H 8

H L L H H H H 9

H L H L H H H

H L H H H H H

H H L L H H H

H H L H H H H

H H H L H H H

H H H H H H H Off

39

Rangkaian Logika

40

5.3. Alat dan Bahan


2. Kabel

3. Breadboard

4. Power


A. Percobaan Decoder dan Encoder

1. Membuat tabel kebenaran dari sebuah Decoder 4 x 16, kemudian

menentukan outputnya. Dari hasil masing - masing outputnya, kemudian

menentukan persamaan logikanya. Membuat rangkaian logika Decodernya

dan menentukan kebenaran dari rangkaian yang Anda buat tersebut.

2. Membuat tabel kebenaran dari sebuah Encoder 10 x 4, kemudian

menentukan outputnya. Dari hasil masing - masing output kemudian

menentukan persamaan logikanya. Membuat rangkaian Encodernya dan

menentukan kebenaran rangkaian yang Anda buat.

B. Percobaan Multiplexer

1. Membuat tabel kebenaran untuk Multiplexer yang melayani 4 data yang

berbeda. Menentukan berapa select line yang harus digunakan dan

menentukan outputnya.

2. Berdasarkan output yang telah diperoleh, kemudian menentukan persamaan

logikanya. Membuat rangkaian Multiplexer dan menentukan kebenaran dari

rangkaian yang telah Anda buat.

5.5. Tugas

1. Rangkailah rangkaian diatas, baik decoder, encoder dan multiplexer serta

dapatkan table kebenarannya.


41

BAB 6

FLIP - FLOP


1. Mengenal, mengerti dan memahami operasi dasar rangkaian Flip-Flop.

2. Mengenal berbagai macam IC Flip-Flop.

6.2. Teori Dasar

Pemahaman terhadap rangkaian Flip-Flop (FF) ini sangat penting karena FF

merupakan satu sel memori. Keadaan keluaran FF dapat berada dalam keadaan tinggi

atau keadaan rendah, untuk selang waktu yang dikehendaki. Biasanya untuk mengubah

keadaan tersebut diperlukan suatu masukan pemicu. Berikut ini akan diuraikan secara

singkat tentang berbagai tipe FF

Flip-Flop SR

Flip-Flop SR merupakan rangkaian dasar untuk menyusun berbagai jenis FF

yang lainnya. FF-SR dapat disusun dari dua gerbang NAND atau dua gerbang NOR.

S R Qn+1

0 1 1

1 0 0

1 1 Qn

0 0 Dont Care

Gambar 6.1. FF SR dari Gerbang NAND

42

S R Qn+1

0 1 0

1 0 1

0 0 Qn

1 1 Dont Care

Gambar 6.2. FF SR dari Gerbang NOR

Mengeset FF berarti membuat keluaran Q = 1 dan mereset FF berarti membuat keluaran

Q = 0 dari kondisi stabil/ tak berubah. Mengeset FF dari gerbang NAND

dapat dilakukan dengan membuat S = 0 dan mereset dilakukan dengan membuat R = 0.

Sedangkan mengeset FF dari gerbang NOR dapat dilakukan dengan membuat S = 1 dan

mereset dengan memberi nilai R = 1.

Gambar 6.3 berikut ini melukiskan keluaran dari FF SR dengan menggunakan gerbang

NAND.

Gambar 6.3. Sinyal Keluaran Pada FF SR

Flip Flop SR Terlonceng

FF jenis ini dapat dirangkai dari FF-SR ditambah dengan dua gerbang AND atau

NAND untuk masukan pemicu yang disebut dengan sinyal clock (ck).

43

Gambar 6.4. FF Terlonceng dari NAND

ck S R A B Qn+1

0 0 0 1 1 Qn

0 0 1 1 1 Qn

0 1 0 1 1 Qn

0 1 1 1 1 Qn

1 0 0 1 1 Qn

1 0 1 1 0 0

1 1 0 0 1 1

1 1 1 0 0 Dont care

44

Gambar 6.5. FF Terlonceng dari NOR

ck S R a b Qn+1

0 0 0 0 0 Qn

0 0 1 0 0 Qn

0 1 0 0 0 Qn

0 1 1 0 0 Qn

1 0 0 0 0 Qn

1 0 1 0 1 0

1 1 0 1 0 1

1 1 1 1 1 Dont care

Dari tabel kebenaran kedua rangkaian diatas terlihat bahwa untuk sinyal clock yang

tinggi, FF ini bekerja seperti FF-SR dari gerbang NOR, sedangkan untuk sinyal clock

yang rendah, keluaran Q tidak bergantung kepada input R dan S, tetapi tetap

mempertahankan keadaan terakhir sampai datangnya sinyal clock berikutnya. Sebagai

ilustrasi, berikut ini diberikan contoh bentuk sinyal Q.

Gambar 6.6. Hubungan Antara Q dengan S,R dan Clock

Flip – Flop Data

45

Pada FF-SR ada nilai-nilai masukan yang terlarang. Untuk menghindari adanya

nilai terlarang tersebut, disusun suatu jenis FF lain yang dinamakan FF Data. Rangkaian

ini dapat diperoleh dengan menambahkan satu gerbang NOT pada masukan FF

terlonceng sebagai berikut:

Gambar 6.7. a) Rangkaian FF-Data, b) Tabel Kebenaran, c) Penundaan pulsa

Dari gambar 6.7 tersebut terlihat bahwa untuk sinyal clock yang rendah, keluaran Q

akan tetap "terkunci" pada nilai terakhirnya. Dalam hal ini dapat dikatakan bahwa pada

saat kondisi clock rendah, sinyal masukan D tidak mempengaruhi keluaran Q.

Sedangkan untuk sinyal clock yang tinggi, maka akan diperoleh keluaran sesuai dengan

data D yang masuk saat itu.

Flip – Flop JK

FF JK mempunyai masukan "J" dan "K". FF ini "dipicu" oleh suatu pinggiran

pulsa clock positif atau negatif. FF JK merupakan rangkaian dasar untuk menyusun

sebuah pencacah. FF JK dibangun dari rangkaian dasar FF-SR dengan menambahkan

dua gerbang AND pada masukan R dan S serta dilengkapi dengan rangkaian

diferensiator pembentuk denyut pulsa clock seperti yang ditunjukkan pada gambar 6.8.

Gambar 6.8. Rangkaian FF JK

Pada FF JK ini, masukan J dan K disebut masukan pengendali karena kedua masukan

ini yang menentukan keadaan yang harus dipilih oleh FF pada saat pulsa clock tiba

(dapat pinggiran positif atau negatif, tergantung kepada jenis FFnya). FF ini berbeda

dengan FF-D karena pada FF-JK masukan clock adalah masukan yang dicacah, dan

46

masukan J serta K adalah masukan yang mengendalikan FF itu. Cara kerja dari FF-JK

adalah sebagai berikut :

1. Pada saat J dan K keduanya rendah, gerbang AND tidak memberikan tanggapan

sehingga keluaran Q tetap bertahan pada keadaan terakhirnya.

2. Pada saat J rendah dan K tinggi, maka FF akan diseret hingga diperoleh keluaran

Q = 0 (kecuali jika FF memang sudah dalam keadaan reset atau Q memang

sudah pada keadaan rendah).

3. Pada saat J tinggi dan K rendah, maka masukan ini akan mengeset FF hingga

diperoleh keluaran Q = 1 (kecuali jika FF memang sudah dalam keadaan set atau

Q sudah dalam keadaan tinggi).

4. Pada saat J dak K kedua-duanya tinggi, maka FF berada dalam keadaan

"toggle", artinya keluaran Q akan berpindah pada keadaan lawan jika pinggiran

pulsa clocknya tiba.

6.3. Alat dan Bahan

- Modul Perangkat Praktikum Rangkaian Digital

- IC-TTL 7400, IC-TTL 7402, IC-TTL 7408

- IC-TTL 7474 dan 7475 (FF-Data), IC-TTL 7473 dan 7476 (FF-JK)

- Kabel-kabel penghubung

6.4. Tugas

1. Terangkan dengan singkat tentang kerja Flip-Flop SR dan Flip-Flop Master

Slave. Apa beda antara Flip-Flop Master Slave ini dengan Flip-Flop JK?

2. Gambarkan rangkaian Flip-flop di dalam IC TTL 7473, 7474, 7475, dan 7476?

3. Flip-flop T dapat dibangun dari Flip-Flop JK dengan menetapkan J=1, dan K=1.

Jika clock nya berupa kotak periodik, gambarkan pulsa keluarannya!

A. Percobaan Pertama

1. Pastikan catu daya dalam posisi OFF. Pasangkan IC TTL 7402 (NOR) pada

projectboard. Pasangkan kabel untuk memberi catu daya pada IC tersebut.

2. Susun rangkaian seperti pada gambar 6.10. Sinyal-sinyal masukan dihubungkan

dengan saklar-saklar masukan, dan sinyal-sinyal keluaran dengan peraga LED.

3. Mintalah kepada pembimbing praktikum untuk memeriksa rangkaian yang

disusun. Jika rangkaian sudah benar, hidupkan catu dayanya.

47

4. Variasikan nilai masukan A dan B berurutan seperti yang tertera pada tabel, dan

amati keluarannya. Tuliskan hasil pengamatan pada tabel yang telah disediakan.

5. Minta kepada pembimbing praktikum untuk memeriksa data yang diperoleh.

Jika data sudah benar, matikan catu daya dan melepas rangkaian.

Gambar 6.10. Rangkaian Percobaan 1

A B D1 D2

0 1 ............. .............

0 0 ............. .............

1 0 ............. .............

0 0 ............. .............

0 1 ............. .............

1 1 ............. .............

6. Gambarkan diagram waktu dari hasil yang diperoleh !

Percobaan Kedua

1. Pastikan catu daya dalam posisi OFF, pasangkan IC TTL 7402 dan IC TTL 7408

(AND) pada projectboard.

2. Pasangkan kabel untuk memberi catu daya pada masing-masing IC tersebut

(catu daya tetap pada posisi OFF).

48

3. Susun rangkaian seperti pada gambar 5.11. Sinyal-sinyal masukan (clock = CK,

dan data = D) dihubungkan pada saklar-saklar masukan, dan sinyal keluaran F1

dan F2 pada peraga LED.



5. Variasikan nilai masukan CK dan D berurutan seperti tertera pada tabel, dan

amati keluarannya. Tuliskan hasil pengamatan pada tabel yang telah disediakan.


Jika data sudah benar, matikan catu daya dan lepas rangkaian yang telah

disusun.

Gambar 6.11. Rangkaian Percobaan 2

CK D F1 F2

1 1 ............ ............

0 1 ............ ............

0 0 ............ ............

1 0 ............ ............

1 1 ............ ............

1 0 ............ ............

0 0 ............ ............

0 1 ............ ............

7. Gambarkan diagram waktu dari hasil yang diperoleh !

49

Percobaan Ketiga

Dalam IC TTL 7474 terdapat dua buah FF Data.

1. Pastikan catu daya dalam posisi OFF, pasangkan IC TTL 7474 pada

projectboard.

2. Pasangkan kabel catu daya, pin 7 pada ground, dan pin 14 pada Vcc.

3. Satukan clock untuk kedua FF (1C dan 2C) kemudian sambungkan clock

tersebut dengan sinyal masukan ujung kiri. Sebut sinyal ini dengan sinyal Clk.

4. Hubungkan pin-pin clear dengan Vcc agar sinyal clear tidak aktif.

5. Hubungkan pin-pin preset kedua FF, kemudian hubungkan pada sinyal

masukan paling kanan. Sinyal ini berada pada posisi 0.

6. Hubungkan sinyal masukan D0 dengan saklar masukan kedua dari kiri, dan

sinyal masukan D1 dengan saklar ketiga dari kiri.

7. Hubungkan sinyal-sinyal keluaran Q0, Q1, Q2, dan Q3 dengan peraga LED.


disusun. Jika rangkaian sudah benar, hidupkan catu dayanya, dan geserkan

posisi preset pada posisi 1.

9. Variasikan nilai masukan Clk, D0, dan D1 berurutan seperti tertera pada tabel,

dan amati keluarannya. Tuliskan hasil pengamatan pada tabel yang telah

disediakan.


Jika data sudah benar, matikan catu daya dan lepas rangkaian yang telah

tersusun.

50

Gambar 6.12. Konfigurasi Pin IC 7474

Clk 1D 2D 1Q 1P 2Q 2P

0 1 1 ........ ........ ........ ........

0 0 0 ........ ........ ........ ........

1 0 1 ........ ........ ........ ........

1 1 0 ........ ........ ........ ........

1 0 1 ........ ........ ........ ........

0 1 0 ........ ........ ........ ........

0 0 1 ........ ........ ........ ........

0 0 0 ........ ........ ........ ........

1 1 1 ........ ........ ........ ........

11. Gambarkan diagram waktu untuk masing – masing FF !

51

Percobaan Keempat

Dalam IC TTL 7475 terdapat empat buah FF Data.

1. Pastikan catu daya dalam posisi OFF, pasangkan IC TTL 7475 pada

projectboard.

2. Pasang kabel catu daya, pin 5 pada Vcc dan pin ke 12 pada ground.

3. Hubungkan kedua clock IC 7475 kemudian sambungkan clock tersebut

dengan sinyal masukan ujung kiri.

4. Hubungkan masukan 1D, 2D, 3D dan 4D berturut-turut pada saklar masukan.

5. Hubungkan sinyal-sinyal keluaran 1Q, 2P, 3P, dan 4Q pada peraga LED.



7. Variasikan nilai masukan Clk, 1D, 2D, 3D dan 4D seperti tertera pada tabel,

dan amati keluarannya. Tuliskan hasil pengamatan pada tabel yang telah

disediakan.


Jika data sudah benar, matikan catu daya dan lepas semua rangkaian yang

tersusun.

Clk D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3

0 1 1 1 1 ........ ........ ........ ........

0 0 0 0 0 ........ ........ ........ ........

1 0 1 0 1 ........ ........ ........ ........

1 1 0 1 0 ........ ........ ........ ........

1 0 1 0 1 ........ ........ ........ ........

0 1 0 1 0 ........ ........ ........ ........

0 0 1 0 1 ........ ........ ........ ........

52

0 0 0 0 0 ........ ........ ........ ........

1 1 1 1 1 ........ ........ ........ ........

53

DAFTAR PUSTAKA

Leach,Maluino,(1994).Computer Digital.jakarta

Tikhem,Roger L,(1995).Elektronika Digital.jakarta

Kurniawan,Freedy,(1998).Sistem Digital Konsep dan Aplikasi.Jakarta

Sumarna.Elektronika Konsep Dasar dan Aplikasinya.Jakarta:Graha Ilmu

MODUL PRAKTIKUM SISTEM DIGITAL -...

Documents

Transcript of MODUL PRAKTIKUM SISTEM DIGITAL -...