modul el2007 3

Percobaan III Rangk.Kombinasional & Sekuensial Lab.Dasar Teknik Elektro STEI-ITB

Petunjuk Praktikum EL 2007 2007/2008 32

PERCOBAAN III RANGKAIAN KOMBINASIONAL DAN RANGKAIAN

SEKUENSIAL

1. Tujuan 1. Mengenal dan memahami macam-macam gerbang logika sebagai dasar rangkaian

kombinasional. 2. Mengenal dan memahami prinsip dasar rangkaian sekuensial. 3. Dapat memahami dan menerangkan suatu rangkaian kombinasional dan sekuensial

dengan menggunakan IC TTL (Transistor-Transistor Logic) dan IC CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).

2. Dasar Teori

Sistem digital merupakan dasar bagi sistem komputer digital dan beberapa sistem kontrol automatisasi. Sistem digital ini telah diterapkan diberbagai bidang yang sangat luas. Sistem digital berbeda dengan teknik analog, pada sistem digital hanya dikenal dua keadaan yang berbeda yaitu HIGH dan LOW (biasanya +5 volts (V) dan 0 volts (V)), yang direpresentasikan dengan 1 dan 0, aktif dan non-aktif, dan sebagainya. Sebagai contoh perbedaan sistem digital dengan sistem analog dapat dilihat pada Gambar 1.

(a)

(b)

(c)

(d)

Gambar 1 Analog—Digital : (a) Bentuk Gelombang Analog ; (b) Bentuk Gelombang Digital ; (c) Jam Analog; (d) Jam Digital

Untuk dapat mewujudkan pengolahan data dengan sistem digital pada dasarnya kita harus mengenal rangkaian inti pada sistem digital yaitu : 1. Rangkaian kombinasional ; adalah rangkaian yang outputnya hanya tergantung

pada input ”pada saat itu”. Pada prinsipnya, rangkaian kombinasional merupakan penerapan dan penerjemah langsung dari aljabar boole, yang biasanya dinyatakan



sebagai fungsi logika. Operator logika yang digunakan dalam aljabar boole adalah inversi/negasi (NOT), perkalian logika (AND), penambahan logika (OR).

Aturan dalam aljabar klasik juga berlaku pada Aljabar Boole, yaitu : a. Commutative law of addition : A + B = B + A, and multiplication : AB=BA b. Associative law of addition: A + (B + C) = (A + B) + C, and multiplication: A(BC) =

(AB)C. c. Distributive law: A(B + C) = AB + AC, and (A + B)(C + D) = AC + AD + BC + BD.

2. Rangkaian sekuensial ; adalah rangkaian yang outputnya tidak saja bergantung

pada input pada saat itu saja tetapi juga bergantung pada keadaan output sebelumnya. 3. Alat dan Bahan 1. Input Board 2. Output Board 3. IC TTL: 74LS00, 74LS02, 74LS04, 74LS08, 74LS32, 74LS86, 7473, 7474, CD4001

dan CD4011, masing-masing 1 buah 4. Resistor 1 kΩ ¼ watt 5. Project Board 6. Logic Probe 7. Multimeter 8. Catu Daya 5 Volt 9. Kabel

4. Prosedur Percobaan Pada percobaan ini akan digunakan project-board atau Prototyping-PCB sebagai sarana

untuk merealisasikan rangkaian digital. Praktikan hendaklah melakukn beberapa hal berikut ini sebelum melakukan praktikum :

1. Pastikan semua alat dan bahan sudah disiapkan. 2. Perhatikan datasheet tiap-tiap IC yang digunakan pada modul ini, amati setiap PIN

pada IC tersebut (letak VCC, GND, dan kaki input/output) 3. Periksa catu daya sebelum diberikan terhadap rangkaian, sesuaikan dengan TTL

yang dibutuhkan yaitu +5VDC. Kerusakan komponen akibat tegangan yang tidak sesuai atau akbat kesalahan letak input/output menjadi tanggung jawab praktikan!

4. Periksa pemasangan IC pada rangkaian dengan mengukur kaki tegangan catu daya (+5V dan GND)

5. Periksa apakah TTL dan IC masih berfungsi dengan baik. 6. Periksa kabel-kabel dan konektor, gunakan multitester untuk melakukannya. 7. Periksa LED keluaran

Pada saat praktikum berlangsung, praktikan hendaklah memperhatikan hal-hal berikut ini: 1. Matikan catu daya pada saat merangkai atau mengubah rangkaian dan mengganti

IC 2. Periksa VCC dan GROUND yang akan diberikan ke pin IC. Gambar 2 menunjukkan

cara memberikan catu daya ke IC jika tidak menggunakan board input dan output.



Gambar 2. Rangkaian VCC dan GROUND

Untuk memberikan masukan pada pin IC :

Low voltage : langsung dihubungkan ke ground, High voltage : HARUS dilewatkan Resistor ~ 1KΩΩΩΩ dari VCC

1. Percobaan 1a : Mengenal IC TTL (74LS00 atau 74LS02) 1. Gunakan IC 74LS00 (untuk NAND), kemudian buatlah rangkaian sesuai dengan

Gambar 3 pada project-board. Jangan lupa memberikan VCC = 5 Volt dan Ground pada IC dan keluaran dihubungkan dengan LED yang ada output board. Gunakan input board sebagai masukan pada rangkaian tersebut.

2. Berdasarkan pengamatan di atas, tuliskan hasil keluaran pada LED dengan berbagai kombinasi input di Tabel 1 pada log book.

3. Ulangi langkah 1 – 2 dengan menggunakan IC74LS02 (untuk NOR) dan hasilnya ditulis pada tabel 2 pada log book.

4. Apa yang dapat disimpulkan dari percobaan ini ? (Tuliskan di Log book).

Gambar 3 Percobaan 1a. dan 1b.

2. Percobaan 1b : Mengenal IC CMOS (CD4001 atau CD4011) 1. Gunakan IC CD4011(untuk NAND), kemudian buatlah rangkaian sesuai dengan

gambar 3 pada project-board. Pastikan VCC dan ground sudah diberikan pada IC, keluaran dihubungkan ke LED serta masukan diberikan dari input board.

(a) (b)

(c) (d)



2. Berikan berbagai kombinasi input dan amati pada LED hasil keluarannya. Hasilnya dapat dituliskan pada Tabel 3 pada log book.

3. Ulangi langkah 1 – 2 dengan menggunakan IC CD4001(untuk NOR) dam hasil keluaran ditulis pada tabel 4 pada log book.

4. Dari percobaan ini, apa yang dapat anda simpulkan? Bandingkan dengan percobaan 1a. (Tuliskan di Log book!)

3. Percobaan 2 : Rangkaian Kombinasional sederhana IC TTL Suatu persamaan logika dapat diperoleh sebagai berikut : 1. Buatlah persamaan logika : Q = A + B, menjadi persamaan yang hanya memuat

operasi NAND atau NOR saja. 2. Gambarkan rangkaiannya, kemudian buat rangkaiannya dari IC TTL yang tersedia

pada project-board. 3. Hubungkan output dengan LED dan berikan kombinasi berbagai input, kemudian

amati outputnya pada output board. Tulislah hasil pengamatan anda pada Tabel 5 pada log book.

4. Dari percobaan ini, apa yang dapat anda simpulkan ? (Tuliskan di Log book!) 4. Percobaan 3 : AND – NOR Gate Pada percobaan ini dapat digunakan AND Gate dan SN 7408 atau kombinasi dari SN 7400 (NAND gate) dan SN 7404 (INVERTER) sedangkan NOR dapat dipakai SN 7402.

Gambar 4 Percobaan 3

1. Susunlah rangkaian seperti Gambar 4. 2. Berikan berbagai kombinasi input dan tuliskan output pada Tabel 6 (K-Map) di log

book. 3. Dengan menggunakan K-Map tersebut carilah persamaan outputnya. (Tuliskan di log

book!) 4. Samakah hasilnya dengan perhitungan, jelaskan. (Tuliskan di log book!)

5. Percobaan 4 : RS FLIP-FLOP dan CLOCKED RS FLIP-FLOP 1. Buatlah rangkaian seperti Gambar 5A berikut ini :



1R

S 2

3

3

Q

-Q

2

1

1

3 2

3

3

Q

-Q

2

1

3

R

S

1

1

2

2

(A) (B)

Clock


2. Berikan berbagai kombinasi input S – R , tuliskan output Q dan Q pada Tabel 7 di log book.

3. Tanpa merubah rangkaian, tambahkan 2 buah gerbang NAND pada input RS flip-flop (seperti pada Gambar 5B) dan tuliskan hasilnya pada Tabel 8 di log book.

4. Dari percobaan tersebut, apa yang dapat disimpulkan dari rangkaian RS Flip-Flop; fungsi dari gerbang NAND untuk masukan input Flip-Flop; dan fungsi clock untuk rangkaian clocked RS Flip-Flop. (Tuliskan di Log book!)

6. Percobaan 5 : D flip-flop (IC 7474) 1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 6A. Jangan lupa memberikan masukan yang

benar pada PR dan CLR. 2. Amati keluaran rangkaian seperti biasa dengan memasangkan LED pada

keluarannya.

QQ

CLR CLR


3. Gambarkan hasil pengamatan pada timing diagram. (Tulis pada log book)



Q

4. Dari data dan timing diagram di atas, maka : (Tuliskan di Log book!) a. Bandingkan hasil yang didapat dengan tabel kebenaran pada Clocked RS flip-flop,

dan apa perbedaannya? b. Berdasarkan jawaban di atas, apa kegunaan D flip-flop ini? c. Apa kelemahan D flip-flop yang dapat diamati di sini ?

7. Percobaan 6 : JK flip-flop (IC 7473) 1. Buatlah rangkaian seperti Gambar 6b (tanpa menggunakan PRESET) 2. Berdasarkan pengamatan isilah tabel 9 di log book. 3. Dari tabel 9 maka : (Tuliskan di Log book) a. Apa kegunaan CLR dengan mengamati hasil pada tabel di atas. b. Amati pengaruh kedua masukan J dan K pada setiap clocknya. Apa perbedaan

dengan RS flip-flop. c. Apa kelebihan JK flip-flop dibanding jenis lain. d. Gambarkan hasil pengamatan dalam bentuk timing diagram.

8. Percobaan 7 : Counter 2 bit


1. Untuk Counter 2 bit ini dipakai dua buah JK Flip-flop yang dihubungkan seperti Gambar 7. Lakukan percobaan untuk rangkaian (a) maupun (b), secara berturutan.

2. Clock diberikan secara manual 3. Perhatikan perubahan counter ini pada saat switch : ditutup , dibuka,

ditutup ….dst.(jangan lupa mereset Flip-flop pada awal percobaan). 4. Catatlah perubahan output setiap terjadi perubahan pada Clock, dan gambarkan

timing diagram untuk rangkaian (a) dan (b) di Log book, meliputi sinyal clock, A dan B.

5. Berdasarkan data di atas , maka : (Tulis di Log book) a. Apa beda dari hasil rangkaian (a) dan (b) ? Apa sebabnya? Jelaskan!



b. Karena Clock diberikan secara manual kemungkinan apa saja yang terjadi, jelaskan ! c. Bagaimana mengatasi masalah yang ditimbulkan oleh pemberian Clock secara

manual? 9. Percobaan 8 : HALF ADDER 2-bit Rangkaian HALF ADDER berfungsi melakukan operasi yang dapat diinterpretasikan

sebagai penjumlahan dua bit input, yaitu bit A dan bit B, dan menghasilkan dua bit output, yaitu SUM (S) dan CARRY (C). Adapun rangkaian logikanya dapat diimplementasikan seperti gambar 8, atau dapat juga disusun dengan menggunakan gerbang AND dan OR sehingga menghasilkan hubungan XOR.


1. Nyatakan persamaan logika : S = A XOR B menjadi persamaan yang hanya memuat operasi AND dan/atau OR. Tuliskan di Log book

2. Susunlah rangkaian Half-Adder 2bit dengan rangkaian seperti gambar 8. 3. Beri masukan pada A dan B, lalu periksa keluaran CARRY OUT (C) dan SUM (S)

untuk setiap kombinasi input. 4. Catat hasilnya pada tabel 10 di log book. 5. Susunlah rangkaian Half-Adder 2bit dengan menggunakan rangkaian AND dan/atau

OR. Gambarkan rangkaian anda di Log book, berikan label pada setiap keluaran gerbang logika (PASTIKAN perkabelan anda telah benar sebelum mencoba).

6. Lakukan percobaan seperti langkah 3 di atas untuk rangkaian yang telah anda buat di no.5, dan buatlah hasil pengukuran pada tabel 11 pada log book, dengan menyertakan pengukuran di tiap titik keluaran gerbang logika anda.

7. Berdasar data yang diperoleh di atas, maka: (Tuliskan di Log book) a. Apa perbedaan hasil yang anda peroleh dari kedua percobaan di atas? Mengapa? b. Kesimpulan apa yang anda peroleh dari percobaan ini?

==============



TUGAS PENDAHULUAN

1. a. Carilah Data sheet dari semua yang digunakan pada praktikum ini (TTL dan CMOS). (Terutama tentang pin assignment dari tiap chip).

b. Sebutkan perbedaan yang mendasar dari IC rangkaian logika, antara yang berbasis TTL dan CMOS. Gunakan datasheet 1.a. sebagai bahan jawaban anda.

2. Sebutkan manfaat K-map dalam rangkaian logika, dan jelaskan! 3. Sebutkan alasan, kenapa dalam mewujudkan rangkaian logika, lebih diutamakan

untuk memakai gerbang NAND dan NOR? 4. Untuk rangkaian logika, sering dibuat hubungan langsung output suatu gerbang

dengan input gerbang yang lain (feeding/driving). Sebutkan batasan-batasan dalam melakukan hal ini, dan jelaskan!

5. Sebutkan karakteristik, fungsi dan perbedaan masing-masing, antara RS-Flip Flop, D-Flip Flop, JK- Flip Flop dan T- Flip Flop !

6. Analisislah gambar berikut:

a. Hubungan input-output pada grafik di atas mensimulasikan rangkaian apa?

Bagaimana penjelasan anda? b. Berapa nilai tPLH, tPHL, rise time dan fall time ? Tunjukkan pada gambar di atas. 7. Jelaskan mengenai rangkaian sinkron dan asinkron! Apa persamaan dan

perbedaannya? 8. Gambarkan rancangan rangkaian counter 3-bit menggunakan rangkaian D-FF.

Vin

Vout



Lampiran

Gambar Project-Board

Gambar Konektivitas Project-Board



Contoh merangkai IC pada breadboard

Contoh menghubungkan rangkaian IC pada breadboard ke board input



Contoh menghubungkan rangkaian IC pada breadboard ke output board

modul el2007 3

Documents