TEKNOLOGI LOGIKANama : Widiya OktavianiNpm :065110366

A. Parameter dan Batasan Logika

• Komponen-komponen logika yakni gerbang-gerbang dan memori biasanya dikemas pada sebuah IC (integrated circuit) ataupun chip.

• Dua teknologi dasar dalam IC digital adalah bipolar dan MOSFET (metal oxide semi konduktor field effect transistor).

• Suatu keluarga digital merupakan komponen yang kompatibel dengan tingkat logika dan catu tegangan yang sama.

• Desain yang digunakan pada masa lalu adalah DTL yang memakai dioda dan transistor.

• Desain TTL yang menggunakan transistor saat ini menjadi keluarga yang paling popular dalam serpih SSI dan MSI. Sedangkan ECL merupakan keluarga logika tercepat yang banyak digunakan dalam berbagai aplikasi yang membutuhkan kecepatan tinggi.

• SSI Teknologi kepadatan IC yang terdiri dari 1-10 gerbang

• MSI Teknologi kepadatan IC yang terdiri dari 10-100 gerbang

• LSI Teknologi kepadatan IC yang terdiri dari 100-100.000 gerbang

• VLSI Teknologi kepadatan IC yang terdiri dari 100.000 gerbang lebih dalam setiap serpih

Perbandingan Teknologi Keterpaduan

IC Mikroprosesor

Parameter Gerbang Logika

1. Disipasi daya adalah daya yang dikonsumsi suatu gerbang secara penuh digerakan oleh masukannya

2. Fan in adalah cacah gerbang logika serupa yang dapat dihubungkan ke masukkan tanpa menimbulkan arus penurunan arus tegangan

3. Fan out adalah cacah gerbang logika yang biasa dioperasikan tanpa menyebabkan penurunan arus tegangan

4. Waktu tunda merupakan selisih waktu antara diberikannya pulsa masukan ke piranti logika dan perubahan keadaan logika yang terjadi

5. Kekebalan derau adalah tegangan derau maksimum yang diperoleh masukan tanpa menyebabkan perubahan pada keluaran

Keadaan elemen logikaLogika 0 sebagai level tegangan

rendah Logika 1 sebagai level tegangan

tinggi (untuk teknologi bipolar 5 volt dan MOS 3 -15 volt)

Tegangan ambang saat elemen logika memberikan respons untuk teknologi bipolar. Misalnya TTL, logika 1 ambangnya sebesar

2 volt, logika 0 ambangnya sebesar 0,8 volt.

MOS, logika 1 ambangnya sebesar 0,7 x tegangan catu VDD dan logika 0 ambangnya sebesar 0,3 X tegangan catu VDD

B. Klasifikasi Logika Elektronika

• Elemen logika dibedakan menjadi dua yaitu elemen yang mengggunakan semi konduktor dan elemen yang menggunakan teknologi MOS, RTL dan TTL termasuk dalam kategori bipolar.

1. Keluarga RTL (Resistor Transistor Logic)

Fan out dari RTL tidak lebih dari 5.

Gambar Gerbang NOT dari keluarga RTL

dengan tidak adanya arus yang melalui tahanan kolektor, maka tegangan keluaran menjadi +5 volt. Jika tegangan masukan sebesar +5 volt dan Rb=10 kΩ maka arus basis Ib adalahIb=5v-0,7v = 0,43mA

10 k Ω Jika transistor dianggap

terhubung antara colector dengan emiter dgn Rc= 1 kΩ maka idealnya tegangan keluar menjadi 0 v dan arus jenuhnya adalahIc (jenuh) = 5v__ = 5 mA

1 kΩ

2. Keluarga DTL (Diode Transistor Logic)

• Lebih canggih dan cepat dari RTL

• Arus yang menyertai perubahan keadaan logika transistor mengalir melalui hambatan maju yang lebih rendah dari dioda, fan out=6 dan fan in=6

• Relatif lambat (propagansinya 30 nanodetik)

• Mengandung desah 1,2 volt dan disipasi gerbangnya 11 mW

Gerbang Or dari keluarga DTL

• Rangkaian diatas terdiri dari 2 dioda sebagai masukannya.

• jika salah satu atau keduanya dalam keadaan tinggi (1) maka keluaran Y akan tinggi atau aktif.

• Jika kedua masukannya rendah (0) maka keluarannya akan rendah (0)

Rangkaian gerbang AND dalam DTL

• Jika salah satu masukannya atau keduanya dalam keadaan rendah, maka keluaran akan tinggi.

• Kekurangan DTL– Sangat lamban dalam penyaklarannya– Impedansi keluarannya tinggi dalam

logika– Kemampuan fan-out dan fan-in nya

terbatas– Faktor derunya besar

3. Keluarga TTL (Transistor-transistor

Logic)• Keuntungan– Jauh lebih cepat, pemakaian

daya hemat dan kebal derau, tidak mahal dan mudah digunakan.

• Transistor bipolar dapat digunakan dalam dua cara yaitu mode jenuh dan mode tidak jenuh yang diibaratkan sebagai saklar (switch)

• Biasanya diberi notasi 74XX

Gambar logika NAND dari TTL

• Jika kedua masukan atau salah satu masukannya dalam keada]an 0, maka Tr1 akan aktif (on) dan tegangan pada kaki basisnya sebesar 1 V, tegangan itu akan melewati dioda Ds dan tegangan menjadi berkurang 1v-0,7v=0,3 v. Tegangan 0,3 v tidak cukup untuk mengaktifkan Tr2, sehingga Tr2 OFF. Tr2 menjadi inverter yang menghasilkan out 1. Tegangan output yang dihasilkan oleh Tr2 sebesar 3,4 volt

Jenis-jenis IC TTL

a. Ttl Schottky yang mampu beroperasi pada kecepatan tinggi dan berdaya rendah.Tegangan maju hanya 0,4 volt agar mencegah transistor dari kejenuhan

.b. TTL Low Power schottky (ls)Menggunakan tekhnik perpaduan yang berbeda dan penambahan nilai resistor internal yang merupakan perpaduan daya rendah dan kecepatan tinggi.

c. TTL Advanced Low PowerSchottky (ALS)

– Jenis ini lebih ramping, lebih murah dan tersedia dengan semua fungsi logika seperti pada IC TTL standar (74XX).

– Perpaduan proses baru yang disebut oxide isolation telah mengurangi waktu propagasi menjadi 3-6 nanodetik karena transistor diisolasi oleh saluran oxide.

Karakteristik IC TTL dari Pabrik Pembuat IC

C. Konfigurasi Kolektor Terbuka

• Gambar diatas menunjukkan gerbang NAND dua masukan dengan keluaran kolektor terbuka pada transistor Q4. gerbang tak dapat beroperasi dengan wajar sebelum dihubungkan dengan pull-up.

• Kerugian nya adalah swithing yang rendah• Ketika Q4 dalam keadaan off maka Vout

mendekati 5 (high). Sedangkan ketika Q4

dalam keadaan aktif (on) maka vout mendekati 0 (low)

D. Keluarga CMOS

• CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) menggunakan komplemen dari transistor MOSFET (tipe N dan tipe P) yang disebut MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)

• MOSFET lebih banyak digunakan sebagai memori skala besar dan mikroprosesor dalam kategori LSI dan VLSI.

• Kelebihan MOSFET dari transistor adalah masukannya yang secara listrik diisolasi dari sela MOSFET menghasilkan impedansi masukan tinggi.

• Piranti MOSFET N-channel serupa dengan transistor NPN. Arus hanya mengalir dari Drain melewati Source jika suatu tegangan positif diterapkan pada basis, Basisnya MOSFET adalah Gate

• Simbol MOSFET N-Channel

• Piranti IC dari seri MOS terdiri dari 3 jenis, yaitu1. IC PMOS yang terbuat dari

MOSFET saluran P2. IC NMOS yang terbuat

dari MOSFET saluran N lebih banyak digunakan karena kecepatannya lebih tinggi dan pengemasannya lebih padat.

3. IC CMOS yang dibuat dari gabungan MOSFET saluran P dan N

E. Gerbang Logika CMOS

• Konfigurasi Inverter CMOS• Dengan tegangan masukan vin=1,

MOSFET saluran N adalah on dan MOSFET saluran P adalah off, sedangkan tegangan keluarannya Vout=0. Begitu juga sebaliknya

• Vout=Vin

Seri IC keluarga CMOS1. IC CMOS seri 4000

Pemakaian daya yang sangat rendah dan dapat digunakan dalam piranti yang menggunakan catu daya batu baterai.

Lebih lambat dari TTL dan memiliki elektrostatik yang lebih rendah sebagai pelindung pelepas muatan.

Tegangan catu daya +3 Volt sampai +15 Volt

Untuk logika 0Dengan Vin paling sedikit 0-1/3 Vcc

Dengan Vin minimun 1-2/3 Vcc

2. IC CMOS seri 40H00Tipe ini beroperasi lebih cepat dibandingkan dengan seri 4000

3. IC CMOS seri 74C00 Dikembangkan untuk dapat digabungkan dengan pin IC dari keluarga TTL. IC ini memiliki pin seperti TTL. Daya yang dikonsumsi rendah. Namun kecepatannya lebih lambat dari TTL

4. IC CMOS seri 74C00 (high speed CMOS) dan 74HCT00 (high speed CMOS TTL Compatible)IC jenis ini memiliki kekebalan lebih besar terhadap derau, jangkauan tegangan lebih besar dan sanggup bekerja pada operasi temperature yang lebih luas.

5. IC CMOS seri 74BICMOS Seri ini adalah perpaduan transistor bipolar dan transistor CMOS.

IC jenis ini memiliki karaktreristik kecepatan tinggi dari sambungan PN dipandu dengan karakteristik daya rendah dari CMOS yang memiliki daya yang sangat rendah dan kecepatan operasi yang tinggi.

6. IC CMOS seri 74-Low Voltage Memiliki catu daya 3,3 V IC ini memiliki catu daya rendah

seperti baterai dan dapat digenggam contohnya pada notebook, hp.

IC CMOS diidentifikasi dengan singkatan kode huruf dan angka sebagai berikut LV :Low VoltageLVC :Low Voltage CMOSLVT :Low Voltage TechnologyALVC :Advanced Low VoltageHLL :High Speed Low Power Low

Voltage

F. PERBANDINGAN IC TTL dan IC CMOS

• Kelebihan IC TTL Lebih tahan bila terkena

gangguan misalnya muatan statis

Kecepatannya lebih tinggi dari CMOS

• Kekurangan IC TTL IC ini membutuhkan daya

yang relatif besarIC TTL bekerja pada suplai DC

5 Volt

• Kelebihan IC CMOS Konsumsi dayanya rendah

sehingga cocok digunakan untuk peralatan elektronik dengan daya rendah seperti baterai

Dapat beroperasi pada berbagai tegangan suplai DC yang bisa mencapai 15 Volt

• Kekurangan IC CMOS Tidak tahan muatan statis Kecepatan kerja lebih rendah

dibandingkan IC TTL

• Pada IC CMOS setiap kaki pin harus dibuang agar IC tidak rusak.

• Pada IC TTL, semua kaki yang tidak terhubung mempunyai nilai logika 1.

• Setiap IC memiliki kode-kode yang disimbolkan dengan huruf-huruf yang terletak di antara kode angka yaitu :– ALS : Advanced Low Power Schottky

TTL Logic– C : CMOS Logis– H : High Speed TTL Logic– HC : High Speed CMOS Logic– HCT : High Speed CMOS Logic (with

TTL input)– L : Low Power TTL Logic– LS : Low Power Schottky TTL Logic– S : Schottky TTL Logic

•Untuk kode huruf di depan angka menunjukkan pabrik pembuatnya sedangkan angka 74 menunjukkan jenis ICnya

•Contoh IC dengan kode DM 7408 N, yang memiliki arti• DM : Pabrik pembuatnya adalah

National Semiconductor• 74 : Jenis 7400 TTL• 08 : Gerbang AND• N : Kemasan IC dalam bentuk

DIP

SEKIAN DAN TERIMA KASIH