grup-ic-ic.doc

Keluarga Logika

1. Tipe IC digital IC digital dibuat dengan beberapa teknologi produksi dan rangkaian konfigurasinya. Dalam perkembangannya jenis-jenis IC sangat dipengaruhi oleh teknologi komponen yang ada pada masanya. Selain itu jenis IC juga ditentukan oleh jumlah komponen yang ada didalamnya. Keluarga IC digital berdasarkan teknologi komponen, seperti berikut :a) Keluarga Bipolar

1. Diode Logic (DL),2. Resistor Transistor Logic (RTL),3. Diode Transistor Logic (DTL),4. Transistor-Transistor Logic (TTL), 5. Emitter Coupled Logic (ECL), 6. Integrated Injection Logic (I2L).

b) Keluarga Metal-Oxide Semiconductor (MOS) 1. P-Channel MOSFET (PMOS),2. N-Channel MOSFET (NMOS),3. Complementary MOSFET (CMOS).

c) bipolar-CMOS (bi-CMOS) Logic

Beberapa teknologi IC bahkan mempunyai subkeluarga yang mempunyai karakteristik yang bermacam-macam sehingga penggunaannya lebih beragam sesuai dengan kebutuhan.a) Subkeluarga Transistor-Transistor Logic (TTL)

Standard TTL (IC diawali angka 74 atau 54) Low-power TTL (IC diawali angka 74L atau 54L) High-power TTL (IC diawali angka 74H atau 54H) Low-power Schottky TTL (IC diawali angka 74LS atau 54LS) Schottky TTL (IC diawali angka 74S atau 54S) Advanced Low-power Schottky TTL (IC diawali angka 74ALS atau 54ALS) Advanced Schottky TTL (IC diawali angka 74AS atau 54AS) Fast TTL (IC diawali angka 74F atau 54F)

b) Subkeluarga CMOS 4000A 4000B 4000UB 54/74C 54/74HC 54/74HCT 54/74AC 54/74ACT

c) Subkeluarga ECL MECL-I MECL-II MECL-III (seri MC 1600) MECL-10K MECL-10H MECL-10E(ECLinPS dan ECLinPSLite)

Dimana angka 74 dan 54 menunjukkan jangkauan suhu operasi IC, IC seri 74 mempunyai jangkauan suhu operasi 0° C sampai 70° C sementara IC seri 54 mempunyai jangkauan suhu operasi -55° C sampai +125° C.

2. Parameter-Parameter IC

Parameter-parameter ini merupakan yang membedakan karakter dari setiap keluarga digital, seperti berikut :

a. Input current level HIGH level input current (IIH), level dimana arus input akan mengalir

ketika tegangan minimum pada HIGH level output voltage. LOW level input current (IIL), dimana arus input maksimal akan mengalir

ketika tegangan maksimum pada LOW level output voltage.b. Output current level

HIGH level output current (IOH), arus output maksimal akan mengalir ketika input dan output dalam kondisi HIGH level.

LOW level output current (IOL), arus output maksimal akan mengalir ketika input dan output dalam kondisi LOW level.

HIGH level off-state (high impedance state) output current (IOZH), arus output maksimal akan mengalir ketika output dalam kondisi HIGH level dengan salah satu inputnya ada ENABLE.

HIGH level off-state (high impedance state) output current (IOZL), arus output maksimal akan mengalir ketika output dalam kondisi LOW level dengan salah satu inputnya ada ENABLE.

c. Input Voltage level HIGH level input current (VIH), tegangan input minimal untuk kondisi

HIGH. LOW level input current (VIL), tegangan input maksimal untuk kodisi

LOWd. Output Voltage level

HIGH level input current (VOH), tegangan output minimal saat tegangan input dalam kondisi HIGH.

LOW level input current (VOL), tegangan output maksimal saat tegangan input dalam kondisi LOW.

e. Supply Current (ICC), arus catu ketika output HIGH (ICCH), LOW (ICCL), high impedance (ICCZ).

f. Rise Time (tr), waktu saat sinyal berubah antara 10 dan 90 % dari kondisi LOW menjadi kondisi HIGH.

g. Fall Time (tr), waktu saat sinyal berubah antara 90 dan 100 % dari kondisi HIGH menjadi kondisi LOW.

h. Propagation Delay (tp), tunda propagasi adalah waktu yang dibutuhkan dalam perubahan kondisi antara kondisi LOW menjadi HIGH ataupun sebaiknya.

i. Propagation Delay (tpLH), tunda propagasi adalah waktu yang dibutuhkan dalam perubahan kondisi antara kondisi LOW menjadi HIGH.

j. Propagation Delay (tpHL), tunda propagasi adalah waktu yang dibutuhkan dalam perubahan kondisi antara kondisi HIGH menjadi LOW.

k. Disable time from the HIGH state (tpHZ), waktu ketika perubahan kondisi dari HIGH menjadi kondisi high-impedance.

l. Disable time from the LOW state (tpLZ), waktu ketika perubahan kondisi dari LOW menjadi kondisi high-impedance.

m. Enable time from the HIGH state (tpZH), waktu ketika perubahan kondisi dari high-impedance menjadi kondisi HIGH.

n. Enable time from the LOW state (tpZL), waktu ketika perubahan kondisi dari high-impedance menjadi kondisi LOW.

o. Maximum clock frequency (fmax), frekuensi maksimal yang dihasilkan oleh clock fip-flop.

p. Power Dissipation. Disipasi daya adalah konsumsi daya untuk setiap gerbang logika berupa VCC dan ICC.

q. Speed Power Product. Kemampuan IC untuk ditingkatkan kinerjanya seperti kecepatan logika bertambah, tunda propagasi menurun dsb.

r. Fan-out, jumlah gerbang logika yang dapat digunakan pada saat yang sama.s. Noise Margin, tegangan noise yang diperbolehkan tanpa mengganggu keluaran

logika.

3. Transistor-Transistor Logic (TTL)Keluarga transistor-transistor logic merupakan salah satu keluarga logika yang paling banyak digunakan, teknologi jenis ini memanfaatkan komponen bipolar seperti NPN transistor, PN junction diode, dan diffused resistor yang kesemuanya masih teknologi monolithic. Keluarga TLL mempunyai beberapa subkeluarga TTL:

Standard TTL (IC diawali angka 74 atau 54) Low-power TTL (IC diawali angka 74L atau 54L) High-power TTL (IC diawali angka 74H atau 54H) Low-power Schottky TTL (IC diawali angka 74LS atau 54LS)

Schottky TTL (IC diawali angka 74S atau 54S) Advanced Low-power Schottky TTL (IC diawali angka 74ALS atau 54ALS) Advanced Schottky TTL (IC diawali angka 74AS atau 54AS) Fast TTL (IC diawali angka 74F atau 54F)

1. Gate OR TTL. OR gate (type 7432/5432). Input A & B L Q1, Q2 jenuh, Q3, Q4, Q5 Cut off, Q6 Sat.Q7 Cut Off dan Q8 Sat Output Low. InputA atau B= H, Q3, Q4 ,Q5 sat. Q6 cut - Off. Q7 konduksi , Q8 cut off, out put H.

Gate OR Standart TTL.

2. Gate AND TTL.

AND gate (type 7408/5408). Input A, B High, Q2, Q3 Konduksi Q4 cut off, Q5 konduk, Q6 cut off Y = High. Input A, B Low , Q2, Q3, Cut off, Q4 & Q6 sat. , Q5cut off. Y = low.

Gate AND Standart TTL

3. Gate INVERTER/NOT TTL. Input A = 1, Q1 , Q2 , Q4 Off. Q3 On. Y = 1.

Inverter in the standard TTL. (type 7404/5404). 4. NOR gate Jika A atau B logic low, Q3 Cut off , Q5 konduk, Q6 cut off Y = 1. Input A, B all other input, kondisi Beda. Q3, Q4 konduk, Q5 cut off Q6 sat. Y = 0 atau low

NOR gate standard TTL. (type 7402/5402).

5. Gate EX-OR

Figure 5.12 shows the internal schematic of an EX-OR gate in the

standard TTL family. The schematic shown is that of one of the four EX-OR

gates in a quad two-input EX-OR gate (type 7486/5486). We will note the

similarities between this circuit and that of an OR gate. The only new

element is the interconnected pair of transistors Q7 and Q8. We will see that,

when both the inputs are either HIGH or LOW, both Q7 and Q8 remain in cut-

off. In the case of inputs being in the logic HIGH state, the base and emitter

terminals of both these transistors remain near the ground potential. In the

case of inputs being in the LOW state, the base and emitter terminals of both

these transistors remain near VCC. The result is conducting Q9 and Q11 and

nonconducting Q10, which leads to a LOW output. When either of the inputs

is HIGH, either Q7 or Q8 conducts. Transistor Q7 conducts when input B is

HIGH, and transistor Q8 conducts when input A is HIGH. Conducting Q7 or Q8

turns off Q9 and Q11 and turns on Q10, producing a HIGH output. This

explains how this circuit behaves as an EX-OR gate. Q10 R10

EX-OR gate standard TTL. (type 7486/5486).

Jika input A , B H atau L, Q7 ,Q8 Cut off (sbg penghubung), Input keadaan H,

Base dan Emiter tegangan mendekati ground. Utk input Low, Base, Emiter

kembali mendekati Vcc , Q9, Q11 konduk, dan. Q10 cut off. Y = 0

Bila input yang lain H, Q& atau Q8 konduk. Q7 konduk bila input B = 1, dan

Q8 konduk, bila input A = 1/H. Q7 atau Q8 konduk maka Q9 dan Q11off dan

Q10 On, menghasilkan y = 1/H

Gate NAND CMOS 2 input Gate NOR CMOS 2 input. Operasi CMOS NAND 2 input.

Inverter logic CMOS

NAND logic CMOS

NOR logic CMOS

AND LOGIC CMOS

GATE NOT CMOS

NOR GATE 2 INPUT LS-TTL

Karakteristik keluarga gate TTL

74ALS = Advanced Low-power Schttky TTL 74F = Fast TTLBuffer CMOS Tabel Kerja Untai Buffer

Simbol Buffer

Gambar Untai Gate Buffer

BiCMOS Inverter. Inverter BiCMOS bagian dalam seperti gambar 1, Saat input low, MOSFET channel-N Q2 dan Q3keadaan Off. MOSFET channel-P Q1 dan MOSFET channel-N Q4 menjadi On. Selanjutnya keadaan Q5-ON dan Q6- Off. Karena Q6 tidak memperoleh tegangan maju dari tegangan base-emiter maka Q4 konduk. Q5 konduk keadaan out put adalah tinggi , hal ini arus mengalir kebeban. Persamaan tegangan keluaran adalah : VOH = VD – VBE (Q5).Ketika input dalam keadaan tinggi, Q2 dan Q3 menjadi On. Diawali dengan Q4 On dan pengosongan output melalui Q3 dan Q4. Bila Q4 kembali Off tegangan antara Gate-Source kembali menjadi tegangan yang diharapkan yaitu Vth, output kembali masih discharge , sehingga tegangan output sama dengan VBE maju dan Q6 pada area aktif. Keadaan tegangan output adalah Low sebesar VOL = VBE

(Q6 Aktif = 0,7 Volot).

Gambar 1. BiCMOS inverter.

Gambar 2. BiCMOS two-input NAND.

Operasi BiCMOS two-input NAND gambar 2 dapat dijelaskan keadaan yang sama dengan Inverter. Dengan catatan MOSFET Q1- Q4 berisi 2 input NAND CMOS. Juga CMOS gambar1 dihubungkan dengan NAND CMOS didalam gambar 2. MOSFET Q3 Channel –N pada gambar 1 ditempati hubungan seri MOSFET MOSFET Q5 Channel –N dan Q6 untukmengakomodasi 2 input. Keadaan Low dan High level tegangan output dengan persamaan : VOH = (VDD – 0,7) ; dan VOL = 0,7

Untuk keluarga logic PMOS menggunakan MOSFET Channel-P. Gambar 3a, berikut untai Inverter dengan logic PMOS. MOSFET Q1 sebagai beban aktif dan MOSFET Q2 sebagai sakelar. Dari untai ditunjukkan masing-masing Ground dan VDD dengan logic 1 dan logic 0 untuk system logic positip.

a.PMOS logic inverter b. PMOS logic two-input NOR.

Bila input digroundkan (i.e logic 1) Q2 kembali cutoff dan –VDD menunjukkan output Q1 konduk.. Saat input = –VDD atau mendekati –VDD , Q2 konduk dan output mendekati tegangan 0 (y.i logic 1). Gambar 3b, menunjukkan logic PMOS berdasar gate NOR 2 input. Dalam aturan logic gabar 3b, output keadaan logic 1 (i.e digroundkan)., hanya saat baik Q1 dan Q2 konduk. Ini kemungkinan hanya ketika kedua input keadaan logic 0. Untuk kombinasi input yang lain , output keadaan logic 0, karena dengan Q1 atau Q2 tidak konduk , output mendekati –VDD, melalui Q3 yang konduk. Untai gambar 3 b, adalah gate NOR 2 input, logic positip. Beban gambar 3 a adalah Q1 dan beban gambar 3b adalah Q3.

1. Gerbang NAND

Gambar gerbang NAND 7400 dengan 2 input.

Cara kerja rangkaian diatas :Input Q1 Q2 Q3 Q4 Output (Y)

A B

L L Off Off Off On H

H L Off Off Off On H

L H Off Off Off On H

H H On On On Off L

2. NAND

Gambar rangkaian diatas merupakan rangkaian gerbang NAND 74LS00 dengan 2 input.

Cara kerja rangkaian diatas adalah sebagai berikut :

Input Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Output (Y)

A B

L L Off On Off Off On H

H L Off On Off Off On H

L H Off On Off Off On H

H H On Off On On Off L

3. NAND

Gambar rangkaian gerbang NAND 74S00 dengan 2 input.

Cara kerja rangakaian diatas adalah sebagai berikut :

1. a)

Jawaban :

Gambar rangkaian gerbang NAND 74LS03 dengan 2 input.

Cara kerja dari rangkaian diatas :

Input Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Output (Y)

A B

L L Off Off On On Off Off H

H L Off Off On On Off Off H

L H Off Off On On Off Off H

H H On On On Off On On L

NAND 74S03


Cara kerja dari rangkaian diatas adalah sebagai berikut :

2. Gerbang NOR 7402

Input Q1 Q2 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Output (Y)A B

L L Off Off On On On On On On On HH L Off Off Off On On On On On On HL H Off Off On Off On On On On On HH H On On Off Off On On On On On L

Input Q1 Q2 Q3 Output (Y)A B

L L Off Off Off HH L Off Off Off H

L H Off Off Off HH H On On On L

Gambar rangkaian gerbang NOR 7402 dengan 2 input.


b)Gerbang NOR 74LS02

Gambar rangkaian gerbang NOR 74LS02 dengan 2 input.


A B

L L Off Off On Off Off Off H

H L Off Off On On On On L

L H On On On Off Off On L

H H On On On On On On L


Gerbang NOR 74S02

Gambar rangkaian gerbang NOR 74S02 dengan 2 input.

Cara kerja gerbang NOR 74S02:

Input Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Output (Y)A B

L L Off Off On Off Off Off HH L Off Off On On On On LL H Off On On On On On LH H On On On On On On L

Input Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Output (Y)

A B

L L Off Off Off Off On On Off On H

H L On Off On Off On On On On L

L H Off On Off On On On On On L

H H On On On On On On On On L

Gerbang NOT 7404

Gambar rangkaian gerbang NOT 7404.


Gerbang NOT 74LS04.

Input(A)

Q1 Q2 Q3 Q4 Output (Y)

L Off Off On Off H

H On On On On L

Gambar rangkaian gerbang NOT 74LS04.

Cara kerja rangkaian gerbang NOT 74LS04.:

Gerbang NOT 74S04

Input (A) Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Output (Y)

L Off Off On On Off H

H Off Off Off Off Off L

Gambar rangkaian gerbang NOT 74S04

Cara kerja dari rangkaian diatas adalah sebagai berikut :

Gambar rangkaian diatas adalah merupakan gambar rangkaian NOT 7405.Cara kerja rangkaian diatas adalah sebagai berikut :

Gerbang AND 74LS21 dengan 4 input

Input(A)

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Output (Y)

L Off On On Of Off H

H On On On On On L

Input(A)

Q1 Q2 Q3 Output (Y)

L Off Off Off HH On On On L

Gambar rangkaian gerbang AND 74LS21 dengan 4 input.

Cara kerja gerbang AND 74LS21 dengan 4 input:

Input Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Output (Y)A B C DL L L L Off On On On On On LL L L H Off On On On On On LL L H L Off On On On On On LL L H H Off On On On On On LL H L L Off On On On On On LL H L H Off On On On On On LL H H L Off On On On On On LL H H H Off On On On On On LH L L L Off On On On On On LH L L H Off On On On On On LH L H L Off On On On On On LH L H H Off On On On On On LH H L L Off On On On On On LH H L H Off On On On On On LH H H L Off On On On On On LH H H H On Off On On Off Off H

Gerbang AND 7408.

Gambar rangkaian gerbang AND 7408 dengan 2 input. Cara kerja gerbang NAND 7410:

AND 74LS08


A BL L Off Off On On On Off LH L Off Off On On On Off LL H Off Off On On On Off L

H H On On Off On Off On H

Gambar rangkaian gerbang AND 74LS08 dengan 2 input.

Cara kerja gerbang AND 74LS08:

Gerbang NAND 7410

Gambar rangkaian gerbang NAND 7410 dengan 3 input.

Cara kerja NAND 7410:

Input Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Output (Y)A BL L Off Off On On On On On LH L Off Off On On On On On LL H Off Off On On On On On LH H On On Off Off On Off Off H

Gerbang NAND 74LS10

Gambar rangkaian gerbang NAND 74LS10 dengan 3 input.

Cara kerja gerbang NAND 74LS10:

Gerbang NAND 74S10

Input Q1 Q2 Q3 Q4 Output (Y)A B C

L L L Off Off On Off HL L H Off Off On Off HL H L Off Off On Off HL H H Off Off On Off HH L L Off Off On Off HH L H Off Off On Off HH H L Off Off On Off HH H H On On On On L

Input Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Output (Y)

A B C

L L L Off On On Off Off H

L L H Off On On Off Off H

L H L Off On On Off Off H

L H H Off On On Off Off HH L L Off On On Off Off HH L H Off On On Off Off HH H L Off On On Off Off HH H H On On On On On L


Cara kerja rangkaian tersebut adalah sebagai berikut :

Gerbang NOR 7427

Gambar rangkaian gerbang NOR 7427.Cara kerja rangkaian gerbang NOR 7427:

Input Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Output (Y)A B C

L L L Off Off On On Off Off HL L H Off Off On On Off Off HL H L Off Off On On Off Off HL H H Off Off On On Off Off HH L L Off Off On On Off Off HH L H Off Off On On Off Off HH H L Off Off On On Off Off HH H H On On On On On On L

Y

b

Gerbang NOR 74LS27

Gambar rangkaian gerbang NOR 74LS27 , 3 input.

Cara kerja rangkaian gerbang NOR 74LS27:

Input Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Output (Y)

A B CL L L Off Off On Off Off Off Off Off HL L H Off Off On On On Off Off On LL H L Off Off On On On Off Off On LL H H Off Off On On On On On On LH L L On Off On On Off Off Off Off LH L H On On On On Off Off On On LH H L On On On On On On Off Off LH H H On On On On On On On On L

Y

Gerbang OR 7432

Gambar rangkaian gerbang OR 7432 dengan 2 input.

Cara kerja rangkaian gerbang OR 7432:

Gerbang OR 74LS32

Input Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Output (Y)A B C

L L L Off Off On On On Off Off HL L H Off Off On On On On On LL H L On Off On Off Off Off Off LL H H Off On On On On On On LH L L On Off Off On On On On LH L H On Off On On On On On LH H L On On Off On On On On LH H H On On On On On On On L

Input Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Output (Y)A B

L L Off Off On On Off Off Off On LH L On On On Off Off Off Off Off HL H Off Off On Off Off On On Off HH H On On On Off On On On Off H

Gambar rangkaian gerbang OR 74LS32 dengan 2 input.Cara kerja rangkaian gerbang OR 74LS32 :

Gerbang OR 74S32

Gambar rangkaian gerbang OR 74S32 dengan 2 input. Cara kerja rangkaian gerbang OR 74S32:

Input Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Output (Y)A B

L L Off Off On On On On On LH L On Off Off On On Off Off HL H Off On Off On On Off Off HH H On On Off On On Off Off H

Input Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Output (Y)A BL L Off Off Off Off On On On On On L

H L On Off On Off Off On On Off Off H

L H Off On Off On Off On On Off Off H

H H On On On On Off On On Off Off H

Y

Y

Gerbang NOT CMOS

Gerbang NAND CMOSDiimplementasikan dengan 4 transistor

Gerbang NOR CMOSDiimplementasikan dengan 4 transistor

Gerbang AND CMOS

Diimplementasikan dengan 6 transistor

Gerbang OR CMOS

Diimplementasikan dengan 6 transistor

grup-ic-ic.doc

Documents