Perancangan Teknik Digital

Click here to load reader

download Perancangan Teknik Digital

of 124

  • date post

    26-Jul-2015
  • Category

    Documents

  • view

    454
  • download

    8

Embed Size (px)

Transcript of Perancangan Teknik Digital

KATA PENGANTARTeknik Digital telah berkembang dengan sangat pesat selama lebih kurang tiga dasawarsa terakhir. Teknik digital ini didasarkan pada rangkaian logika yang merupakan pengembangan dari rangkaian switching yang mengunakan sakelar dan relai. Pada rangkaian logika sakelar dan relai digantikan oleh gerbang logika. Setiap gerbang ini mempunyai persamaan matematis sehingga suatu rangkaian logika dapat dinyatakan dengan persamaan matematis. Hal ini memberikan kemudahan dalam menyederhanakan rangkaian. Penyederhanaaan rangkaian perlu dilakukan untuk mengurangi jumlah gerbang atau komponen karena semakin sedikit jumlah komponen, semakin andal suatu rangkaian. Yang dimaksud andal disini ialah kecilnya kemungkinan untuk rusak dan kemudahan dalam perawatan. Jumlah piranti yang dapat digunakan untuk sistem digital saat ini cukup banyak sehingga memberi keleluasaan bagi seorang perancang untuk memilih piranti yang sesuai dengan kebutuhannya. Masing-masing piranti ini mempunyai kelebihan dan kekurangan sehingga untuk mendapatkan hasil yang terbaik, dapat digabungkan beberapa jenis piranti dari keluarga yang berbeda. Dalam penggabungan ini perlu dipenuhi beberapa persyaratan, antara lain ialah penyesuaian aras tegangan masukan / keluaran dan masalah-masalah yang berkaitan dengan pembebanan. Untuk itu perlu diketahui sifat-sifat dari keluarga-keluarga piranti logika yang akan digabungkan. Dengan munculnya mikroprosesor dan mikrokontroler, maka sistem digital yang rumit umumnya diimplementasikan dengan menggunakan mikroprosesor atau mikrokontroler. Keuntungkan dari penggunaan mikroprosesor atau mikrokontroler adalah kemudahan untuk mengubah perilaku sistem. Perubahan ini umumnya hanya membutuhkan perubahan pada perangkat lunaknya. Jika diimplentasikan dengan rangkaian logika maka untuk mengubah perilaku sistem, rangkaiannya perlu diubah. Hal ini merupakan kerja yang cukup berat karena umumnya rangkaian harus dirancang ulang. Walaupun demikian, untuk sistem digital yang sederhana, rangkaian logika masih tetap banyak digunakan. Buku ini mencoba membahas tentang teknik Perancangan Sistem Digital yang merupakan merupakan salah satu matakuliah wajib di Departemen Teknik Elektro kosentrasi Teknik Komputer. Pembahasan diawali dengan tinjauan ulang Teknik Digital secara ringkas dan dilanjut dengan pengenalan keluarga-keluarga piranti logika. Selanjutnya dibahas tentang masalah pembebanan yang dilanjutkan dengan teknik-teknik pengantaraan antar keluarga logika. Pembahasan dilanjutkan dengan perancangan rangkaian kombinasi dan rangkaian berurut. Selanjutnya dibahas tentang pembangkitan pulsa clock. Pada bagian akhir dari buku ini diberikan beberapa contoh kasus yang cukup sulit dalam perancangan. Akhir kata, penulis menyadari sepenuhnya bahwa buku ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu penulis sangat mengharapkan berbagai kritik dan saran dari pembaca agar buku ini dapat disempurnakan dimasa mendatang. Medan, Desember 2006

T. Ahri Bahriun / Suharwinto

DAFTAR ISI

BAB I. PENDAHULUAN..................................................................................................................3 I.1. Rangkaian dasar........................................................................................................................4 I.2. Pemilihan Komponen................................................................................................................5 I.2.1. Diskrit.....................................................................................................................................5 I.2.2. Mikroprosesor.........................................................................................................................6 I.3. Tahapan perancangan...............................................................................................................6 I.4. Permasalahan pada perancangan............................................................................................7 BAB 2. DASAR METODA SWITCHING...........................................................................................8 2.1. Rangkaian Logika....................................................................................................................8 2.2. Rangkaian OR..........................................................................................................................8 2.3. Rangkaian AND.......................................................................................................................9 2.4. Rangkaian NOT.....................................................................................................................10 2.5. Rangkaian NOR.....................................................................................................................11 2.6. Rangkaian NAND..................................................................................................................11 2.7. Rangkaian EXOR..................................................................................................................12 2.8. Rangkaian EXNOR...............................................................................................................13 BAB 3. KELUARGA LOGIKA........................................................................................................15 3.1. Transistor sebagai sakelar.....................................................................................................16 3.2. Direct Coupled Transistor Logic (DCTL).................................................................................17 3.3. Resistor Transistor Logic.......................................................................................................18 3.4. Resistor Capasitor Transistor Logic (RCTL)...........................................................................19 3.6. Transistor Transistor Logic (TTL)...........................................................................................20 3.6.1. Jenis-jenis TTL...................................................................................................................22 3.7. Emitter Coupled Logic (ECL)..................................................................................................25 3.8. Integrated Injection Logic (I2L)................................................................................................28 3.9. PMOS dan NMOS..................................................................................................................29 3.10. CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)..........................................................30 3.11. Logika Tiga Keadaan (Three State Logic)............................................................................33 3.12. Beberapa Pertimbangan Praktis...........................................................................................35 BAB 4. PEMBEBANAN.................................................................................................................37 4.1. Pembebanan pada keluarga TTL............................................................................................37 4.1.1. Fan-in dan Fan-out..............................................................................................................38 4.1.2. Terminasi masukan yang tidak digunakan............................................................................38 4.1.3. Penggabungan seri TTL yang berbeda................................................................................40

4.2. Pembebanan pada keluarga CMOS.......................................................................................42 4.2.1. Terminasi masukan tak terpakai..........................................................................................43 BAB 5. ANTARMUKA...................................................................................................................45 5.1. Antarmuka TTL dan DTL........................................................................................................45 5.2. Antarmuka TTL dan ECL.......................................................................................................45 5.2.1. TTL ke ECL.........................................................................................................................45 5.2.2. ECL ke TTL.........................................................................................................................46 5.3. TTL ke CTL............................................................................................................................46 5.4. Antarmuka TTL dengan CMOS..............................................................................................47 5.4.1. CMOS ke TTL......................................................................................................................47 5.4.2. TTL ke CMOS......................................................................................................................49 BAB 6. PERANCANGAN RANGKAIAN KOMBINASI....................................................................52 6.1. Pemilihan Komponen.............................................................................................................52 6.2. Pembuatan spesifikasi...........................................................................................................54 6.3. Tundaan Waktu.....................................................................................................................58 6.4. Bentuk Rangkaian..................................................................................................................59 BAB 7. PERANCANGAN RANGKAIAN BERURUT.......................................................................61 7.1. Rancangan Pencacah............................................................................................................61 7.1.1. Pencacah Naik............................