modul rang digital cakep print ya

MODUL RANGKAIAN DIGITAL DEFI YULIANTI 13.2C.01 TEKNIK KOMPUTER

PERTEMUAN 1 SISTEM DIGITAL SILABUS PERKULIAHAN 1. Sistem Digital 2. Sistem Bilangan 3. Gerbang Logika 4. Penyederhanaan Rangkaian Logika (Metode Peta Karnaugh) 5. Pengkodean 6. Pengkodean Lanjutan 7. Review Materi / Kuis (Soal-Soal Pilihan Ganda) 8. Ujian Tengah Semester (UTS) 9. Rangkain Kombinasional 10. Rangkaian Sekuensial (Flip-Flop) 11. Rangkaian Sekuensial (Register) 12. Rangkaian Sekuensial Pencacah/Counter) 13. Konverter 14. Pengenalan Memori dan Prosesor 15. Review Materi / Kuis (Soal-Soal Pilihan Ganda) 16. Ujian Akhir semester (UAS) DAFTAR PUSTAKA 1. Ibrahim, KF. 1998. Teknik Digital. Andi Offset Yogyakarta 2. Lee, Samuel C. 1991. Rangkaian Digital dan Rancangan Logika. Erlangga. Jakarta 3. Nur, Muhammad, Drs. Sistem-Sistem Digital, Prinsip-Prinsip & Pemakaian- Pemakaian. Surabaya. 4. Malvino, Albert Paul. 1993. Elektronika Komputer Digital. Erlangga. Jakarta. 5. Tokheim, Roger L. 1995. Elektronika Digital. Erlangga Jakarta. Tugas Kelompok Buat Kelompok maximal 10 orang/kelompok Buatlah sebuah product/project elektronika sederhana menggunakan IC digital Minimal 2 IC digital dengan output seperti : - Suara atau LED atau Motor DC atau Motor Stepper atau Lampu dsb. Kumpulkan tugas kelompok tersebut pada akhir semester (pertemuan 14 dan dipertemuan 15 dapat di presentasikan) Nilai project akan menjadi nilai kelompok, kecuali bila product tersebut di presentasikan maka akan ada tambahan nilai keaktifan dan nilai penguasaan materi Dalam dunia elektronika sistem rangkaian terbagi menjadi 2, yaitu : 1.Sistem Analog 2.Sistem Digital


1. Sistem Analog Sistem ini memiliki data masukan yang bersifat kuantitatif. Bentuk gelombang pada sistem ini adalah sinusoidal.

2. Sistem Digital 1.Memiliki data masukan bersifat kualitatif 2.kondisi input atau output high (1) dan Low 3.Bentuk gelombang adalah diskrit

Perbedaan Sistem Analog dan Digital Sistem Analog memroses sinyal-sinyal bervariasi dengan waktu yang memiliki nilai-nilai kontinyu Digital memroses sinyal-nilai bervariasi dengan waktu yang memiliki nilai-nilai diskrit (phase diskrit values).

* Nilai nilai phase diksrit (Boolean/binary): Tinggi (hight) dan rendah (Low), true (benar) dan False (salah) , atau 1/0. * Komputer-komputer Digital: komputasi melalui representasi logika guna menyelesaikan tugas-tugas (tasks) Berbagai contoh sistem digital saat ini (sebelumnya sistem analog): Audio Recording (CDs, DAT, MP3) Phone System Switching Automobile Engine Control Movie Effects, Still and Video Cameras


The example for digital system Audio Recording (CDs, DAT, MP3)

Phone System Switching

Automobile Engine Control

Movie Effects, Still and Video Cameras

3.Rangkaian Digital yaitu rangkaian yang hanya menangani sinyal tinggi dan rendah Keuntungan Sistem Digital dibandingkan Sistem Analog a. Reliable (noisenya lebih rendah, akibat imunitas yang lebih baik terhadap noise) b. Fleksibilitas dan Fungsionalitas c. Programmability (Sistem dapat diprogram) d.Economy: Biaya IC sangat rendah/tidak mahal (akibat pengulangan dan produksi massal dari integrasi jutaan elemen logika digital pada sebuah chip miniatur tunggal e.Informasi dapat disimpan untuk periode pendek atau tak didefinisikan f.Reproduksibiltas akan hasil-hasil (results) dan akurat yaitu Data dapat digunakan untuk perhitungan presisi g.Speed: sebuah IC complete complex digital dapat memproduksi sebuah keluaran lebih kecil dari 2 nano detik (2 ns atau 2x10-9 seconds) h. Sistem mudah di desain: (i).Tidak perlu kemampuan matematik khusus untuk memvisualisasikan sifat-sifat rangkaian digital yang kecil (ii).Menggunakan kelompok logika digital kompatibel / praktis Keterbatasan rangkaian digital adalah : 1. Kebanyakan kejadian di dunia nyata adalah analog dalam lingkungannya 2. Pemrosesan analog biasanya lebih sederhana dan lebih cepat jarak jauh 4. Teknologi Logika Elemen elemen logika termasuk gerbang gerbang dan piranti- piranti memori dikemas dalam Rangkaian terintegrasi (IC-Integrated circuit).


IC adalah suatu komponen yang terdiri dari Kombinasi beberapa komponen elektronika yaitu (transistor, dioda, resistor dan kapasitor yang dipadukan dalam satu kemasan. Serpih (chip) adalah kepingan silicon kecil berbentuk persegi empat dimana hampir semua rangkaian terpadu (IC) diimplementasikan.

Menurut jumlah gerbang atau elemen ekivalennya yang disebut family (keluarga) serpih IC dapat dikelompokkan menjadi :

1.SSI (Small Scale Integration) berisi 1 10 gerbang 2.MSI (Medium Scale Integration Integration) berisi 10 100 gerbang

LSI (Large Scale integration) berisi 100 500 gerbang VLSI (Very Large Scale Integration) berisi 10000 20000 gerbang

SLSI (Super Large Scale Integration) berisi di atas 100.000 gerbang 6th Generation Name of this technology yet to be determined: Over one billion transistors per Integrated Circuit or Chip Ada 2 kategori transistor : 1. Bipolar RTL (resistor Transistor logic) DTL (Dioda Transistor Logic)


TTL (Transistor Transistor Logic

CTL ( Capasitor Transistor Logic)

ECL ( Emiter Capasitor Logic)

MOS (Metal Oxide semiconductor)

CMOS (complementary MOS)

IIL (Integrated-injection logic)


PERTEMUAN 2 SISTEM BILANGAN Sistem bilangan lain yang digunakan secara luas dalam komputer adalah Biner, oktal dan heksa decimal. Basis atau radiks sebuah sistem bilangan adalah jumlah digit (angka) yang dipakai dalam sistem bilangan tersebut. Basis dari suatu bilangan biasanya ditunjukkan dengan indeks (subskrip).

KONVERSI BILANGAN Dari Desimal Ke Biner, Oktal Dan Hexa Bilangan Desimal basis 10 dengan digit : 0,1,2 ... , 9 Contoh penulisan 743 D, 743(10) , 743(D), 743(d), dll. Konversi dari bilangan D ke B, O dan H dengan cara membagi bilangan D dengan basis bilangan masing-masing hingga : sisa akhir basis tidak dibagi lagi Bilangan sisa pembagian diambil dari bawah ke atas Dari Biner Ke Desimal, Oktal Dan Hexa Bilangan Biner basis 2 dengan digit hanya 0 (off) dan 1 (on). Contoh penulisan 101 B, 101(2) , 101(B), 101(b), dll. Konversi dari bilangan B ke D, O dan H dengan cara sebagai berikut : Setiap tiga bil. biner dikelompokkan dari kanan ke kiri. Setiap kelompok dicari bilangan oktalnya dari kanan ke kiri place-value dikalikan dengan absolut digit bil. biner awal. Setiap empat bil. biner dikelompokkan dari kanan ke kiri. Setiap kel. dicari bilangan hexa-nya Dari Oktal Ke Desimal,Biner Dan Hexa Bilangan Desimal basis 8 dengan digit : 0,1,2 ... , 7 Contoh penulisan 743 O, 743(8) , 743(O), 743(o), dll. Konversi dari bilangan : dari kanan ke kiri place-value dikalikan dengan absolut digit bil. oktal awal Setiap 1 (satu) bil oktal dijadikan kelompok bil. biner yang terdiri atas 3 digit Tidak ada cara langsung mengubah oktal ke biner. Dapat dilakukan melalui biner atau desimal Dari Hexa Ke Desimal, Oktal Dan Biner Bilangan Desimal basis 16 dengan digit : 0 - 9 dan A - E Contoh penulisan 743 H, 743(16) , 743(H), 743(h), dll. Konversi dari bilangan : dari kanan ke kiri place-value dikalikan dengan absolut digit bil. heksa awal


Setiap 1 (satu) bil heksa dijadikan kelompok bil. biner yang terdiri atas 4 digit Tidak ada cara langsung mengubah heksa ke biner. Dapat dilakukan melalui biner atau desimal KOMPLEMEN Komplemen adalah keluaran dari sebuah inverter. Komplemen setiap bit menghasilkan komplemen1. Cara penulisan komplemen adalah dengan pemberian tanda palang atas (overbar) atau () Contoh : A = 1100 komplemen-1 nya : = 0011 Komplemen-2 adalah hasil dari komplemen-1 ditambah dengan 1 A=+1 Contoh : A = 1100 komplemen-1 nya : = 0011 komplemen-2 nya : A = 0011 + 1 = 0100 Komplemen-2 digunakan untuk pengurangan dan perubahan tanda pada bilangan desimal. Contoh pengurangan

Contoh perubahan tanda pada bilangan desimal : Bagaimana bentuk biner dari +5 dan 5 dalam representasi komplemen-2? Nyatakan jawaban sebagai bilangan 8 bit.

MSB dan LSB Pada sistem bilangan biner terdapat 2 istilah MSB dan LSB. Most Significant Bit (bit yang paling berarti) yaitu semua angka-angka (bilangan biner) yang terletak paling kiri mempunyai harga tempat paling besar dan Least Significant Bit (bit yang kurang berarti) terletak paling kanan dan mempunyai harga tempat paling kecil.Contoh:

Sebuah bilangan biner dapat diubah ke dalam representasi bit yang lebih besar. Misalnya dari representasi 3 bit menjadi representasi 4 bit. Contoh : 101 menjadi 0101 1101011 menjadi 01101011 Deretan (string) yang terdiri dari 8 bit disebut byte dan deretan yang terdiri dari 4 bit atau setengah byte disebut nibble. Word (kata digital) adalah deretan bit yang merepresen tasikan sebuah data atau instruksi


PERTEMUAN 3 GERBANG LOGIKA

Product of Sum Gerbang logika yaitu rangkaian dengan satu atau lebih dari satu masukan tetapi hanya menghasilkan satu keluaran Semua kombinasi masukan dan keluaran yang mungkin untuk sebuah rangkaian logika ditunjukkan dalam Tabel logika / table kebenaran (truth table) Gerbang Logika Dasar 1. Inverter

OR GATE ANIMATION

In this animated OR Logic example, you can see that in order to get light through the house: the left front door OR the right front door (or both) must be Open. Same example: in order to block the light through the house: the left front door AND the right front door must be Closed. 2. OR GATE OR GATE ANIMATIONS SERIES

AND GATE ANIMATION


In this animated AND Logic example of Doors Opening and Closing, you can see that in order for the "Light" to get through the house, the front door AND the back door must be Open. Same example: if either the front door OR the back door is Closed the light does NOT get through. 3. AND GATE

AND GATE ANIMATIONS SERIES

Gerbang Logika Kombinasi 1. NOR

2. NAND

4. XOR GATE


4. XNOR GATE

4077 Quad XNOR Gate

Gerbang logika lebih dari 2 masukan

ALJABAR BOOLEAN A. Hukum-hukum dan teori logika 1. hukum komutatif a. A + B = B + A b. A B = B A 2. hukum distributif a. A (B + C) = (A B) + (A C) b. A + (B C) = (A + B) (A + C) 3. hukum assosiatif a. A + B + C = A + (B + C) = B + (A + C) = C + (A + B) b. A B C = A (B C) = B (A C) = C (A B)

4. hukum identitas a. A + A = A b. A A = A c. A A A = A

5. hukum absorbtif a. A + (A B) = A b. A (A + B) = A c. A + ( B) = A + B d. A ( + B) = A + B 6. Hukum Komplemen a. A + = 1


b. A = 0 7. Hukum Van De Morgan __ a. A + B = A B __ b. A B = A + B 8. Teori Logika and a. A 0 = 0 b. A 1 = A c. A A = A d. A = 0 or a. A + 0 = A b. A + 1 = 1 c. A + A = A d. A + = 1

Ada 2 bentuk umum dari ekspresi logika : 1. jumlah dari perkalian / sum of product unsur dari sop disebut minimal term (minterm), disimbolkan dengan huruf m

2. Perkalian dari jumlah / product of sum unsur dari pos disebut maximal term (maxterm), disimbolkan dengan huruf M

Soal : Buat Rumus untuk Nilai A dan B

Contoh1 Sederhanakan : A . (A . B + C) = Contoh 2 Sederhanakan : A. B + A . B + A. B = Contoh 3: Sederhanakan : A + A . B+ A. B =


Contoh 4 : Bila A=1, B=0, C=1 dan D=0 maka berapakah Q=?

PERTEMUAN 4 METODE PETA KARNAUGH Mahasiswa diharapkan mengerti cara penyerderhanaan rangkaian dengan metode peta Karnaugh Rumus untuk menentukan banyaknya kotak pada K-map adalah : A = 2n n = jumlah variabel masukan A = banyaknya kotak 1. K-map dengan 1 variabel input Maka untuk membuat K-mapnya :A = 21 = 2

2. K-map dengan 2 variabel input Maka untuk membuat K-mapnya : A = 22 = 4

3. K-map dengan 3 variabel input Maka untuk membuat K-mapnya : A = 23 = 8

4. K-map dengan 4 variabel input Maka K-mapnya : A = 24 = 16


YANG BOLEH DILAKUKAN PADA PENYEDERHANAAN K-MAP

Membuat rangkaian Menjadi lebih sederhana dengan K-Map


Rangkaian setelah disederhanakan :

PERTEMUAN 5 PENGKODEAN

Sasaran Pertemuan 5 1. SANDI BCD 8421 Sandi BCD (Binary Coded Decimal) 8421 adalah suatu pengelompokan bilangan biner yang tiap kelompoknya terdiri dari 4 bit. Decimal to BCD Convertion


2. SANDI BCD 2421 Seperti pada sandi BCD 8421 maka pada sandi BCD 2421 menunjukan urutan bobot bilangan dari digit bilangan biner.

3. SANDI ASCII Sandi ASCII (American Standard Code for Information Interchange) adalah sandi 7 bit yang digunakan untuk memanipulasi angka juga digunakan untuk membentuk huruf-huruf dan tanda baca lainnya. ASCII dikenal pula dengan nama sandi alfanumerik (alfabethic and numeric). Contoh SANDI ASCII


4. SANDI EKSES-3 Sandi ekses-3 (Excess-3 code) banyak digunakan dalam memanipulasi bilanganbilangan yang dipergunakan bilangan dalam operasi peralatan digital. Sandi ini diterapkan ada rangkaian yang dipakai dalam operasi perhitungan seperti kalkulator atau komputer. Konversi bilangan ekses-3 : Untuk mengubah bilangan desimal ke ekses- 3, tambahkan 3 pada masing masing digit dari bilangan desimal tersebut dan mengubahnya ke dalam bentuk biner. Sedangkan untuk mengubah dari sandi ekses-3 ke biner kurangkan 3 (dalam biner 0011) pada bil biner (ekses-3) lalu diubah dalam bentuk desimal.

5. SANDI KELABU Sandi kelabu (Gray code) merupakan sandi tak berbobot (unweighted), artinya posisi - posisi bit dalam grup - grup sandi tidak mempunyai bobot tertentu. Oleh sebab itu sandi gray tidak sesuai untuk operasi - operasi aritmatik tetapi digunakan pada alatalat input/output pada beberapa jenis konverter-konverter analog ke digital Pengubah dari sandi biner ke gray : 1. bit pertama sandi gray sama dengan bit pertama dari bilangan biner 2. bit kedua dari sandi gray sama dengan exclusive or dari bit pertama dan kedua dari bilangan biner, yaitu akan sama dengan 1 jika bit-bit sandi biner tersebut berbeda, 0 apabila sama 3. bit sandi gray ketiga sama dengan exclusive or dari bit-bit kedua dan ketiga dari bilangan biner, dst.


Mengubah dari gray ke biner : 1. bit biner pertama sama dengan bit sandi gray pertama 2. apabila bit gray kedua 0, bit biner kedua sama dengan bit biner yang pertama, apabila bit gray kedua 1, bit biner kedua adalah kebalikan dari bit biner pertama. 3. Langkah 2 diulang untuk setiap bit berikutnya. PERTEMUAN 6 ARITMATIKA BINER ARITMATIKA BINER 1. Penambah Biner (Adder) a. Penambah Setengah (Half adder) b. Penambah Penuh (Full adder) 2. Pengurang Biner (Subtractor) a. Pengurang Setengah (Half Subtractor) b. Pengurang Penuh (Full Subtractor) Penambah Setengah (Half adder)

Penambah Penuh (Full adder)

Penambah Biner Sejajar (parallel adder)

Pengurang Setengah (Half Subtractor)


Pengurang Penuh (Full Subtractor)

Pengurang Biner Sejajar (Parallel Subtractor)

PENJUMLAH PENUH UNTUK PENGURANGAN BINER Pada bagian sistem bilangan, telah dijelaskan mengenai komplemen 1 dan 2. Disebutkan bahwa komplemen 2 dapat digunakan untuk pengurangan bilangan biner. Sifat ini memungkinkan penggunaan sebuah adder untuk operasi penjumlahan maupun pengurangan. PERTEMUAN 9 RANGKAIANmKOMBINASIONAL 1.Multiplexer Rangkaian ini berfungsi untuk memilih salah satu dari variabel saluran masukan untuk dihubungkan ke sebuah saluran keluarannya (output). Rangkaian ini disebut juga data selector


SOAL LATIHAN Buat lah Tabel kebenaran dari The Four-Input Multiplexer di bawah ini :

Contoh Penggunaan Multiplexer

2. Demultiplexer Rangkaian ini berfungsi untuk menerima informasi pada satu saluran masukan dan menyalurkan kepada n saluran keluaran. Demux juga dapat digunakan sebagai decoder.


http://dept-info.labri.fr/~strandh/Teaching/Architecture/Common/Strandh Tutorial/demultiplexer.html 3. Decoder Adalah rangkaian kombinasional yang berfungsi untuk mengubah n buah kode bit pada saluran masukan menjadi 2n buah kode pada saluran keluarannya. Rangkaian ini berfungsi juga untuk mengubah bilangan biner ke desimal line decoder 3 to 8

http://dept-info.labri.fr/~strandh/Teaching/Architecture/Common/Strandh-Tutorial/decoder.html 4. Encoder Adalah rangkaian kombinasional yang berfungsi untuk mengubah 2n buah kode bit pada saluran masukan menjadi n buah kode biner pada saluran keluarannya. Rangkaian ini berfungsi juga untuk mengubah bilangan desimal ke biner


Peraga tujuh segmen Peraga tujuh segmen ini mempunyai 2 tipe yaitu light emitting diode (LED) dan liquid chrystal display (LCD).

Tipe LCD memerlukan daya yang sangat kecil untuk mengoperasikannya dibandingkan LED, sehingga banyak digunakan untuk perangkat-perangkat portabel dimana kebutuhan daya merupakan pertimbangan utama. Tetapi, tampilan LED dapat dilihat dalam kegelapan karena LED membangkitkan cahaya, sedang LCD mengatur cahaya yang ada sehingga memerlukan cahaya yang cukup disekitarnya. Pin configuration of a seven segment display: Contoh rangkaian Seven Segment

http://www.circuitstoday.com/7- segment-counter-circuit LEDs are basically of two types Common Cathode (CC) All the 8 anode legs uses only one cathode, which is common. Common Anode (CA) The common leg for all the cathode is of Anode type.


Peraga seven segmen jenis common anode membutuhkan sinyal rendah sedangkan jenis common cathode membutuh kan sinyal yang tinggi untuk menyalakan segmen-segmennya Using 7447 decoder:

PERTEMUAN 10 RANGKAIAN SEKUENSIAL Salah satu rangkaian logika yang sangat bermanfaat yaitu rangkaian sekuensial yang di interkoneksikan untuk menyimpan, pewaktu, perhitungan dan pengurutan. Bentuk dasar dari rangkaian sekuensial adalah rangkaian flip-flop yang dirangkai dari gerbang logika seperti NAND dan AND dimana jika kondisi input berubah ,maka keadan ouput pun akan berubahpula. Rangkaian sekuensial merupakan rangkaian kombinasional yang mempunyai feed back. Untuk menggambarkan operasi rangkaian sekuensial digunakan diagram waktu (timing diagram) yaitu gambaran bagaimana sinyal-sinyal masukan berinteraksi untuk menghasilkan sinyal keluaran. Keadaan suatu output dari suatu rangkaian kombinasi tidak bergantung pada keadaan input sebelumnya sehingga apabila ada informasi masuk ,maka informasi tersebut akan segera mempunyai ingatan (memory ) yang sangat jelek. Untuk mengatasi keadaan tersebut ,dibutuhkan suatu rangkaian yang outputnya tidak hanya bergantung pada input ,tetapi juga pada ouput sebelumnya. Rangkaian tersebut dinamakan rangkaian sekuensial dengan kata lain ,rangkaian tersebut mempunyai kemampuan mengingat yang sangat baik. Rangkaian dasar yang dapat dipakai untuk membentuk rangkaian sekuensial dinamakan flip flop atau multivibrator, karena kondisi kedua outputnya selalu stabil dimana keluarannya adalah suatu tegangan rendah (0) atau tinggi (1).Keluaran ini akan tetap rendah atau tinggi selama belum ada masukkan yang merubah keadaan tersebut.Rangkaian yang bersangkutan harus di drive (dikendalikan) oleh suatu masukkan yang disebut pemicu ( trigger),keaadan ini akan berubah kembali jika ada masukan pemicu lagi. Ada tiga jenis multivibrator bistabil (flip-flop) yaitu: (a) astabil (b) monostabil (c) bistabil


FLIP - FLOP (Elemen bistabil) dan Memory Memory adalah bagian dari komputer untuk menyimpan data dan program. Sifat memori Non Volatile dan Volatile terutama volatile dibedakan menjadi dynamic dan statics memory. Prinsip kerja dynamic memori berdasarkan penyimpan arus listrik pada kapasitor oleh karena itu ,data dan informasi yang tersimpan akan cepat rusak berbeda halnya dengan static memori. Memori ini bekerja atas dasar arus balik dari pada gate yang dihubungkan saling menyilang sehinngga akan memberikan suatu keadaan yang stabil. Termasuk kategori static memori adalah rangkaian FLIPFLOP Flip-flop merupakan suatu rangkaian logika yang dapat menyimpan (memory) informasi dalam digit bilangan biner 1 dan 0. Adalah suatu rangkaian sekuensial yang mampu bertahan pada satu kondisi yang stabil. Sebuah pulsa input akan mengatur flip-flop pada satu kondisi stabil dan bertahan sampai pulsa berikutnya. Flip-flop mampu menyimpan satu bit informasi sampai digunakan rangkaian lainnya. Flip-flop adalah bentuk yang paling sederhana sebab kondisi outputnya dapat dibuat 1 dengan jalan memasukkan sejenak logik 1 atau 0 pada input masukkan. Ouput akan berada pada kondisi 1 walaupun input set berubah dan dapat dikembalikan ke kondisi 0 dengan jalan memasukkan logika yang sesuai kepada input resetnya. Sekali ouput flip-flop di reset ke logika 0 keadaan tetap bertahan sampai satu pulsa baru dimasukkan lagi ke dalam input set informasinya. Flip flop biasanya mempunyai dua buah ouput yang selalu berada dalam kondisi berlawanan ,yaitu Q dan Q` . Didalam teknik digital flip-flop dapat digolongkan dalam beberapa jenis menurut cara menyimpannya. Beberapa jenis flip-flop itu adalah: RS flipflop; Cloks RS flip-flop; D flip-flop, T Flip-flop dan JK flip-flop 1. RS FF 1. Reset Set Flip-flop (RS FF atau SR FF)

RS flip flop dapat diwujudkan dengan interkoneksi dua gerbang nand atau or


KEADAAN PACU (RACE CONDITION) _ Keadaan dimana Q = Q disebut keadaan pacu / lomba. Keadaan ini tidak pernah dipakai karena dapat menimbulkan operasi yang tidak dapat diramalkan Ket : Pacu = terlarang = inhibit Hold = Tetap = Tidak berubah = sama dengan kondisi sebelumnya 2. RS CLOCK FF Di dalam system digital sering terjadi beberapa buah RS flip-flop yang akan bekerja bersamaan (synchron).untuk mengatasi hal itu maka diperlukan suatu

2. RS CLOCK Flip-flop alat pengontrol yang bekerja mengatur proses dari rangkaian tersebut. Peralatan tersebut dinamakan clock. Dengan adanya alat pengontrol tersebut ,ouput akan berubah hanya pada saat pulsa clok diberikan (clok =1 ) apabila pulsa clock diputuskan (clock =0), maka output dari flip-flop tidak akan mengalami perubahan. Table Kebenaran sbb:

Dengan menambahkan sepasang gerbang NAND pada input rangkaian dari RS latch, kita mempunyai 2 tujuan yaitu : normal daripada input-inputnya diinverter, dan sebuah input yang ketiga pada kedua gerbang dimana kita dapat mensinkronkan rangkaian. RS NAND Latch yang diclock digambarkan dibawah.


Rangkaian RS latch yang diclock sangat mirip dengan operasi latch dasar yang anda lihat pada halaman sebelumnya. Input S dan R umumnya berlogika 0,dan harus dirubah ke logika 1 untuk mengubah kondisi dari latch. Bagaimanapun, dengan input ketiga, factor baru telah ditambahkan. Inputnya dilambangkan C atau CLK, karena dikontrol oleh sebuah rangkaian clock, yang digunakan untuk mensinkronkan beberapa dari rangkaian latch satu sama lain. Outputnya hanya dapat berubah ketika input CLK berlogika 1. Ketika CLK berlogika 0, input S dan input R tidak mempunyai efek pada outputnya. Untuk operasi yang benar, input R dan input S seharusnya berlogika 1, kemudian input CLK seharusnya berlogika 1 dan berlogika 0 kembali. Pada akhirnya , input yang telah dipilih seharusnya kembali berlogika 0. RS latch yang diclock memecahkan beberapa masalah pada rangkaian RS latch, dan kontrol yang lebih tepat pada proses latch. Bagaimanapun juga, RS latch yang diklok ini tidak memberikan solusi yang sempurna. Sebuah masalah yang penting pada rangkaian latch ini dapat dengan mudah berubah pada input S dan input R ketika masih pada input CLK berlogika 1. Ini mengakibatkan rangkaian untuk sering berubah state sebelum input CLK yang berubah ke logika 0. Salah satu cara untuk mengurangi masalah ini adalah menjaga CLK berlogika 0 hampir disemua waktu, dan membolehkan hanya satu perubahan menjadi logika 1. Bagaimanapun juga, cara ini belum dapat menjamin bahwa latch akan hanya berubah state saat sinyal clock pada logika 1. Sinyal harus mempunyai durasi waktu yang tepat untuk memastikan semua latch mempunyai waktu untuk meresponnya, pada waktu itu, semua latch dapat merespon semua perubahan. Jalan yang terbaik adalah memastikan latchnya hanya dapat mengubah output pada satu siklus clock. DETAK (CLOCK) Komputer menggunakan ribuan flip flop untuk mengkoordinasi aktifitas seluruh sistem. Sinyal gelombang persegi yang disebut jam atau detak (clock) dikirim ke setiap flip flop. Sinyal ini mencegah flip flop tersebut dari perubahaan yang terjadi sebelum tiba waktu yang tepat. Flip flop dapat dikelompokkan menjadi sinkron dan asinkron. Flip flop sinkron adalah flip flop yang mempunyai masukan detak (clock) sedangkan asikron tidak.

PEMICU FLIP FLOP Flip flop sinkron juga dapat dibagi ke dalam 2 golongan yaitu terpacu pinggir (edge triggered) dan majikan budak (master slave). Edge triggered adalah pengubahan keadaan keluaran dari sebuah flip flop pada saat pewaktu (sinyal clock) berubah keadaan. Pemicuan yang terjadi pada tepi naik (leading edge) dari pulsa sinyal disebut pemicuan tepi positif (positive edge triggered). Pemicuan yang terjadi pada tepi turun (trailing edge) dari pulsa sinyal disebut pemicuan tepi negatif (negative edge triggered)


Sebuah flip flop master slave adalah kombinasi dari dua buah penahan yang diatur oleh sinyal pendetak, penahan pertama disebut majikan (master), penahan yang kedua disebut budak (slave). Majikan merupakan penahan yang diatur oleh sinyal pendetak positif sedangkan budak merupakan penahan yang diatur oleh sinyal pendetak negatif. Pola operasinya adalah sebagai berikut : Pada saat sinyal detak berada pada tingkat tinggi, majikannya yang aktif dan budaknya tidak aktif Pada saat sinyal detak berada pada tingkat rendah, majikannya tidak aktif dan budaknya menjadi aktif

3. Data FF

3. D- flip flop (D-FF) Flip flop ini fungsinya untuk menyimpan data sebanyak 1 bit untuk sementara waktu data atau delay flip-flop ini sering juga disebut sebagi D-LATCH. Rangkaian flip-flop ini hampir sama dengan clock RS flip-flop ,hanya saja input diganti dengan D yang juga ,sebagai input dengan memakai fungsi not (memakai sebuah inverter ).

Tonggle Flip Flop


(a) Logic diagram The T flip-flop is a single input version of the JK flip-flop. (b) Graphical symbol

PRESET DAN CLEAR Pada waktu catu tegangan baru dinyalakan, flip flop akan menempati keadaan yang rambang. Penekanan tombol reset induk harus dilakukan pada saat memulai operasi sebuah komputer. Dengan ini akan dikirim sinyal clear (reset) kepada semua flip flop. Disamping itu, pada beberapa computer dibutuhkan pula sinyal preset (sinonim dengan set) untuk mengaktifkan flip flop tertentu sebelum komputer bekerja 4. JK FF (c) Transition table

4. JKc flip flop Rangkaaian ini hanya dibentuk dari dua buah clock RS flip-flop yang dihubungkan menjadi satu . kedua output dari flip-flop yang pertama masuk ke dalam input dari flip-flop yang kedua.selanjutnya ,output dari flip-flop yang kedua diumpan balik kembali sebagai input dari flip-flop yang pertama . flip-flop yang pertama disebut master(induk ),sedangkan flip-flop yang kedua disebut slave (pembantu ). sifat pembantu itu akan selalu mengikuti sifat dari induk (master) Untuk mencegah kemungkinan keadaan "race" yang terjadi jika kedua input S dan input R berlogika 1 dan input CLK turun dari logika 1 ke logika 0, kita harus mencegah salah satu dari input mempengaruhi master latch pada rangkaian. Pada waktu yang sama, kita juga ingin flipflop tersebut berganti kondisi pada setiap saat input CLK " falling edge".


Maka dari itu, input S atau R perlu dimatikan tergantung pada keadaan sekarang dari slave latch output. Jika output Q berlogika 1 (flip-flopnya dalam keadaan "Set"), input S tidak dapat merubah kondisi itu. Maka dari itu, kita dapat mematikan input S tanpa perlu mematikan flip-flop. Di samping itu, jika output Q berlogika 0 (flipflop dalam keadaan Reset), input R dapat dimatikan tanpa menimbulkan kerusakan. Jika dapat menyelesaikan tanpa ada kerusakan, sudah dapat memecahkan masalah keadaan "race". Pada RS Flip-Flop akan ditambahkan 2 jalur baru dari output Q dan output Q' menuju ke input gate sebenarnya. Mengingat bahwa sebuah NAND dapat mempunyai banyak input, sehingga tidak menyebabkan masalah. Untuk membedakan input dari RS maka S digantikan J, dan R digantikan K. Keseluruhan rangkaian disebut JK flip-flop. Rangkaiannya dapat digambar dibawah ini.

Pada umumnya, JK flip-flop mirip dengan RS flipflop. Output Q and output Q' akan berubah state pada saat sinyal CLK jatuh , dan input J & K akan mengontrol output yang akan datang. Tetapi terdapat beberapa perbedaan penting. Karena satu dari dua input yang selalu didisabled sesuai dengan keadaan output yang telah dicapai oleh flip-flop, master latch tidak dapat berganti keadaan sebelumnya dan maju jika input CLK berlogika 1 Meskipun begitu, input yang dienabled inputnya dapat mengubah keadaan dari master latch sekali, setelah itu latch tidak dapat berubah lagi. Ini yang tidak benar dari flip-flop RS. Jika kedua input J dan input K berlogika 1 dan sinyal CLK berjalan terus, output Q dan output Q' akan berubah keadaan untuk setiap falling edge dari sinyal CLK. (rangkaian master latch circuit akan berubah keadaan untuk setiap rising edge dari CLK.) Kita dapat menggunakan karakteristik ini untuk memanfaatkannya dalam beberapa cara. Sebuah flip-flop yang dibuat khusus untuk beroperasi dengan cara ini disebut (Toggle) flip-flop. Flip-flop JK harus diedge triggered untuk bekerja. Karena perilaku dari Flip-flop JK dapat seluruhnya diduga dalam segala kondisi, maka Flip-flop tipe inilah yang paling banyak digunakan dalam desain rangkaian logika. RS flip-flop hanya digunakan pada aplikasi dimana dapat dipastikan bahwa R dan S tidak berlogika 1 pada waktu yang sama. Tabel kebenaran JK FF Master Slave


PERTEMUAN 11 REGISTER REGISTER Register adalah suatu kelompok elemen memori yang bekerja bersama sebagai satu kesatuan. Jenis Register Penyimpan 1. Register Buffer 2. Register Geser 3. Register Geser Terkendali Adalah jenis register yang paling sederhana, yang hanya berfungsi untuk menyimpan kata digital 1. Register Buffer

Register geser disusun dengan merangkaikan flip flop satu sama lain. Sebuah register geser dapat memindahkan 2. Register Geser (Shift Register) bit-bit yang tersimpan ke kiri atau ke kanan. Pergeseran bit ini penting dalam operasi aritmatika dan operasi logika yang dipakai komputer. Register geser juga sering digunakan untuk menyimpan data sesaat.

Diagram pewaktuan register geser kiri


_ 3.Register Geser Terkendali (Control Shift Register) Register ini menggunakan sinyal pengendali SHL. Register geser sering digunakan untuk menyimpan data sesaat. Salah satu metode penentuan karakteristik register geser adalah bagaimana data dimuat (Loading) ke dan dibaca (Reading) dari unit-unit penyimpannya. Ada dua cara pengisian (Loading) dari register ini yaitu secara serial dan parallel a) Pengisian Seri (Serial Loading) Pengisian seri berarti penyimpanan sebuah kata digital dalam register dengan cara memasukan 1 bit pada setiap pulsa detak. b) Pengisian Paralel Pada pengisian paralel ( broadside loading) hanya memerlukan 1 pulsa detak untuk pemasukan sebuah kata digital. Berdasarkan pemuatannya, terdapat 4 kategori register geser : 1.masukan serial keluaran serial (SISO) 2.masukan serial keluaran paralel (SIPO) 3.masukan paralel keluaran paralel (PIPO) 4.masukan paralel keluaran serial (PISO) Serial-in/serial-out shift register (SISO) Serial-in, serial-out shift register menunda (delay) data menggunakan satu pulsa untuk setiap tahap. Data bit disimpan pada setiap register secara bertahap. Serial-in, serial-out shift register memiliki panjang data dari 1 hingga 64 bit lebih panjang jika, register atau paket data berbentuk cascaded (bertingkat). Dibawah ini single stage shift register menerima data yang tidak sinkron ke register clock. Data"data in" pada pin D D FF (Flip-Flop) tidak mengalami perubahan pada saat pulsa berubah dari keadaan low (0) ke high (1). Kita harus mensinkronkan data dengan sebuah system wide clock untuk membuktikan kehandalan sebuah digital logic circuit.


Jenis lain seperti JK FF secara bertahap ( cascaded) dari Q ke J, Q' ke K dengan input pulsa parallel sebagai alternatif untuk hasil yang diinginkan dari rangkaian register geser diatas. Secara umum Serial-in/serial-out shift register dengan komponen : input pulsa , data input, dan data output pada keadaan akhir sedangkan keadaan lainnya tidak ada. Diagram waktu berikut digunakan dengan salah satu dari 2 versi serial-in, serial-out shift register. Tiga pasang anak panah menunjukkan tiga keadaan secara temporal menyimpan 3 bit data dan terjadi penundaan dengan ke 3 pulsa secara periodik dari input ke output. Implementasi SISO dapat dilihat pada rangkaian CD 4006b, CD4006b-18 bit dan CD 4031-64 bit pada halaman berikut

Serial-in, parallel-out shift register (SIPO) Serial-in/parallel-out shift register mirip dengan serial-in/ serial-out shift register dimana data diinput ke elemen penyimpanan dan bergeser dalam bentuk data keluaran secara serial, data keluar dan pin. Perbedaannya adalah semua data berada dalam tahap internal sebagai output. Sehingga serial-in/parallel-out shift register merubah data dari format serial ke format parallel. Jika 4 data digeser dengan 4 pulsa melalui kabel tunggal sebagai data input data secara bersamaan (simultan) menghasilkan 4 Output QA ke QD setelah pulsa di berikan seperti ditunjukkan gambar berikut:


Pada aplikasi praktis serial-in/parallel-out shift register merubah data bentuk serial format melalui data tunggal ke bentuk parallel format pada beberapa kabel. Dengan menggunakan 4 LED (Light Emitting Diodes) dengan 4 output (QA QB QC Q D ) pada gambar dan diagram waktu berikut. Ini

Parallel-in, parallel-out,universal shift register (PIPO) Parallel-in/ parallel-out shift register dengan dataparalel digeser dengan output seperti ditunjukkan oleh gambar dibawah ini. Secara umum shift register pada beberapa device berfungsi sebagai alat tambahan parallel-in/ parallel-out.

Salah satu contoh Geser kanan dari parallel-in/ parallelout shift register ditunjukkan oleh gambar berikut. Tiga gerbang logika pada keadaan buffer (sementara) sebenarnya tidak terlalu dibutuhkan pada parallel-in/ parallel-out shift register, kecuali bagian dari real-world device 74LS395 yang ditunjukkan oleh gambar dibawah ini.

Contoh lain adalah jenis SN74ALS299


Parallel-in, serial-out (PISO) Konfigurasi rangkaian ini dengan input data pada garis D1 hingga D4 dalam bentuk parallel format. Untuk menyimpan write data ke register, Write/Shift control line berada pada kondisi LOW. Untuk menggeser data, W/S control line dalam kondisi HIGH dan register menerima pulsa. Jika data D1 sebagai Data Input maka jumlah pulsa tidak dibutuhkan lagi dimana Data Output, Q, bebrbentuk data parallel setelah proses baca pada kondisi mati.

Pencacah Putar Gelang (Ring counters) Jika output register igeser di kembalikan sebagai fed back menjadi input merupakan hasil dari rangkaian putar gelang (Ring Counter ). Data di sirkulasi selama ada pulsa yang digunakan. Sebagai contoh data akan berulang selama ada 4 pulsa yang digunakan pada gambar berikut . Jika pemuatan data (data loading) semua pada kondisi 0 atau semua pada kondisi 1 maka tidak dicacah. Apakah kondisi pada level High atau Low yang digunakan?

Kita melakukan prosens pemuatan data ke rangkaian parallel-in/ serial-out shift register yang dikonfigurasi menjadi ring counter pada gambar dibawah ini.


Data secara random akan di load. Secara umum yang paling banyak digunakan pada kondisi1.

Pemuatan binary 1000 ke rangkaian ring counter, menghasilkan pergeseran yang dapat dilihat pada diagram waktu berikut. Sebagai contoh data pada satu tahap berulang untuk setiap 4 pulsa dari 4 . Diagram waktu untuk semua tahap terlihat sama dengan pengecualian satu pulsa saat penundaan dari satu tahap ke tahap berikutnya.

Salah satu contoh jenis Ring Counter adalah Johnson Counter (Switch-tail-ring counter) seperti terlihat pada gambar dibawh ini. Perhatikan rangkaian dan Tabel Logika serta diagram waktu pada halaman berikut .Johnson counter menghasilkan output yang di fed back pada tahap akhir (Q atau Q').

PERTEMUAN 12 PENCACAH PENCACAH Pencacah merupakan suatu rangkaian logika(sekuensial)/ rangkaian sirkuit digital yang kadangkadang berbentuk chip,yang berfungsi untuk mencacah jumlah puls pada bagian input dan keluaran berupa digit biner, dengan saluran tersendiri untuk setiap pangkat dua 20, 21, 22 dan seterusnya yang umumnya dihasilkan dari oskilator. Penghitung ini bisa menghitung pulsa secara biner murni (binary counter), atau bisa menghitung secara desimal terkodekan secara biner (decimal counter).Hal ini dikarenakan counter membutuhkan karakteristik memori.


Pewaktu (timer) memegang peranan penting dalam pengoperasian counter. Counter digital memiliki karakteristik penting sbb: 1.Jumlah hitungan maksimum (Modulus counter) 2.Menghitung ke atas atau ke bawah 3.Operasi asinkron atau sinkron 4.Bergerak bebas atau berhenti sendiri Sebagaimana dengan rangkaian sekuensial yang lain, untuk menyusun counter digunakan flipflop. Penggunaan counter adalah: untuk menghitung banyaknya detak pulsa dalam waktu yang tersedia (pengukuran frekuensi), membagi frekuensi dan penyimpan data seperti dalam clock digital, dan dalam pengurutan alamat serta dalam beberapa rangkaian aritmatika Contoh Rangkaian Pencacah

1. Pencacah Riak (Ripple Counter) Adalah suatu pencacah asinkron yang disusun dari beberapa flip-flop dalam hubungan kaskade (seri). Perubahan pada keadaan merupakan suatu reaksi berantai yang beriak melalui pencacah. Oleh karena itu pencacah ini disebut pencacah riak.

Diagram pewaktuan ripple counter

Contoh Pemakaian Riple Counter

2. Pencacah Sinkron(Synchronous Counter) Pencacah ini dibuat untuk mengilangkan penundaan riak pada pencacah riak


Bilamana bit pindahan merambat melalui deretan n-buah flip-flop,maka waktu tunda propagasi total yang dialaminya adalah ntp.Oleh sebab itu,pencacah-pencacah riak merupakan piranti yang terlalu lambat untuk beberapa pemakaian tertentu.Guna mengatasi masalah penundaan-riak (ripple-delay) tersebut, dapat digunakan sebuah pencacah sinkron (synchronous counter). 3. Pencacah Putar/Lingkar (Ring Counter) Adalah suatu pencacah yang menghasilkan kata dengan 1 bit tinggi, yang digeser satu posisi pada setiap pulsa detak

Gambar diatas memperlihatkan sebuah pencacah putar yang disusun dari flip-flop D. Keluaran Q0 memberikan masukan D1, keluaran Q1 memberikan masukan D2 dan seterusnya. Karena itu pencacah putar menyerupai register geser kiri sebab bit-bit data digeser kekiri 1 posisi bit pada setiap tepi positif dari detak. Akan tetapi rangkaian ini mempunyai perbedaannya karena keluaran akhir dari rangkaian ini diumpan balikan masukan D0, operasi semacam ini disebut putar kekiri (rotate left). Bit-bit data digeser kekiri dan diumpankan kembali kebagian masukan. Apabila CRL menjadi rendah dan kemudian menjadi tinggi lagi maka kata luaran pertama adalah Q=0001 Tepi positif pulsa detak yang pertama menggeser MSB kedalam posisi LSB. Bit-bit yang lain bergeser kekiri 1 posisi. Dengan ini keluaran menjadi Q=0010 Sesudah tepi positif yang ketiga kata keluaran menjadi Q=1000 Tepi positif yang keempat akan memulai kembali siklus yang sama, karena pemutaran kekiri menghasilkan Q=0001 Bit satu yang dimpan berpindah tempat mengikuti lintasan lingkaran yaitu bergerak kekiri melalui semua flip-flop sampai dikirimkan kembali oleh flip-flop terakhir kepada flip-flop pertama. Dengan demikian rangkaian ini disebut pencacah putar (pencacah lingkar). Contoh berikut Pencacah putar dengan jumlah bit lebih besar

Tambahkan lagi sejumlah flip-flop maka anda dapat membangun sebuah pencacah putar yang lebih panjang. Dengan enam buah flip-flop kita memperoleh sebuah pencacah putar 6bit.Disini,sinyal CLR mereset semua flip-flop kecuali flip-flop LSB.Kata keluaran berturut turut adalah: Q =000001 (0) Q = 001000 (3) Q =000010 (1) Q = 010000 (4)


Q =000100 (2) Q = 100000 (5) Setiap kata diatas hanya memiliki 1 bit tinggi. Kata pertama menyatakan angka decimal 0 dan kata terakhir bersesuaian dengan angka decimal 5.Jika pencacah putar memiliki n buah flip-flop,maka kata terakhir merupakan representasi biner dari angka decimal n-1 4. Pencacah Mod-10 Modulus dari suatu pencacah adalah jumlah keadaan keluaran yang dimilikinya. Sebuah pencacah riak 4-bit mempunyai modulus 16, yang menyatakan adanya 16 keadaan keluaran berbeda dengan nomor dari 0000 sampai 1111. Dengan mengubah desain, dapat dibuat sebuah pencacah dengan modulus yang diinginkan. Berikut ini adalah rangkaian pencacah bermodulus 10 (mod-10). Pencacah mod-10 dikenal juga sebagai rangkaian pembagi-10 (divide-by-10 circuit) atau pencacah dekade (decade counter).

Pencacahan sekuensial berurutan dari counter modulo-10 adalah dari 0000 sampai 1001 (0 hingga 9 desimal). Counter mod-10 memiliki 4 bit dengan harga: 8-an, 4-an, 2-an dan 1-an. Untuk itu dibutuhkan empat flip-flop yang dihubungkan seperti ripple counter. Kita harus menambahkan gerbang NAND untuk menghapus (clear) semua flip-flop kembali ke keadaan nol segera sesudah hitungan ke 10. Karena modulus-10 menghitung hingga 9 (1001), maka hitungan berikut (10 - 1010) digunakan untuk menghasilkan pulsa reset. Hal ini dilakukan dengan mengumpankan kedua logika 1 pada 1010 kedalam gerbang NAND yang akan mereset seluruh flipflop kembali ke 0000 lagi. Maka counter akan menghitung mulai 0000 hingga 1001 lagi. Counter jenis ini juga disebut decade counter (decade berarti sepuluh). Dengan menggunakan gerbang NAND, kita dapat membuat sejumlah counter modul yang lain, dengan tetap memperhatikan logika 1 sebagai tanda tercapainya batas penghitungan. Counter ini dapat dibangun dari berberapa flip-flop individual, namun juga diproduksi keempat flipflop dalam satu paket IC, yang bahkan sudah menyertakan gerbang reset NAND seperti IC 7493. Urutan pencacahan Counter modul-10: Q =0000 (0) Q =0110 (6) Q =0001 (1) Q =0111 (7) Q =0100 (2) Q =1000 (8) Q =0011 (3) Q =1001 (9) Q =0100 (4) Q =0000 (0) Q =0101 (5) 5. Pencacah Turun (Down Counter) Pencacah turun (down counter) dapat melakukan pencacahan dari 1111 sampai 0000 atau secara decimal dari 9 sampai dengan hitungan 0 Pencacah ini hampir sama dengan up counter. Perbedaanya hanya dalam muatan dari flip flop pertama ke flip flop kedua ke flip flop ke tiga. Up counter membawa dari Q ke masukan CLK dari flip flop selanjutnya. Pencacah ke bawah membawa komplemen Q (bukan Q) ke masukan CLK dari flip flop selanjutnya.

Counter yang menghitung dari bilangan besar ke kecil disebut down counter. Pada rangkaian counter asinkron diatas, hal itu dapat dibangun dengan mudah dengan memindahkan input clock


dari Q menjadi Q. Sedangkan contoh untuk down counter sinkron modulus-8 adalah seperti gambar 6.5 berikut.

6. Pencacah Naik-Turun (Up-down counter) Pencacah ini dapat menghitung naik (up counter) yang menghitung dari bilangan yang kecil ke bilangan yang lebih besar, juga dapat menghitung turun (down counter) yang menghitung dari bilangan yang besar ke bilangan yang lebih kecil.

Skema diatas menunjukan cara menyusun sebuah pencacah naik-turun.Keluaran flip-flop dihubungkan dengan jaringan pengarah pengemudi (steering network ),sebuah sinyal kendali UP menghasilkan baik pencacahan turun maupun naik.Apabila sinyal UP merupakan tingkat logika rendah..Q2,Q1 dan Q0 akan disalurkan ke masukan-masukan detak,ini akan menghasilkan pencacah turun,dipihak lain,apabila UP tinggi,Q2,Q1 dan Q0 menggerakkan masukan-masukan detak,dan rangkaian menjadi sebuah pencacah naik. 7. Counter Berhenti Sendiri (PRESET) Counter yang kita bicarakan selama ini merupakan counter yang terus menghitung dalam siklus yang terus berputar. Kadang kala dibutuhkan counter yang berhenti menghitung ketika hitungan yang diinginkan tercapai. Baik counter naik maupun turun dapat dihentikan setelah hitungan tertentu dengan menggunakan gerbang logika atau gerbang kombinasional Output dari gate diumpan balikkan ke input J dan K dari flip-flop pertama pada ripple counter. Logika 0 - 0 pada input J dan K dari FF1 akan menahan output tetap sama. Hal ini menghentikan togel dari FF1. Contoh rangkaian digambarkan pada Gambar 6.6, dimana counter turun berhenti pada 000, dan untuk memulai lagi penghitungan harus dengan memberi logika 0 pada preset.


PERTEMUAN 13 KONVERTER Data di dalam mikroprosesor selaluberbentuk digital. Untuk mendapatkan data digital dari masukan yang berbentuk analog, dibutuhkan konverter analog ke digital. Sebaliknya, setelah CPU selesai memproses data, diperlukan suatu konversi dari jawaban digital ke dalam tegangan atau arus analog. Konversi ini membutuhkan sebuah converter digital ke analog. Perbatasan antara dunia digital dan analog disebut Perantara analog. PENGUBAH A/D

Konverter analog-todigital (disingkat ADC, A/D atau A to D) adalah electronic integrated circuit (IC Elektronik) , yang merubah continuous signals (sinyal analog) menjadi sinyal digital (discrete digital).

Tipikal , ADC adalah peralatan elektronik ( electronic device) yang merubah input analog berupa tegangan (voltage) atau arus ( current ) menjadi bilangan digital (digital number). Sistem digital sebagai output menggunakan kode biner yang berbeda seperti binary, Gray code atau komplement-dua binary. Beberapa peralatan nonelektronik atau bagian alat elektronik seperti rotary encoders, dapat dimasukkan sebagai jenis ADC.

Konsep Resolusi Resolusi pada konverter menunjukkan jumlah bilangan diskret yang dihasilkan dari range input analognya. Nilai niali tersebut biasnya tersimpan secara elektronik berbentuk binair, sedangkan resolusi biasanya diekspresikan dalam bentuk bit. In consequence, the number of discrete values available, or "levels", is usually a power of two. Sebagai contoh ADC dengan resolusi 8 bit dapat mewakili kode input analog pada level yang berbeda satu dari 256 , karena 28 = 256. Nilai-nilai yang dapat diwakili antara 0 hingga 255 (range untuk unsigned integer) atau dari -128 sampai 127 (range untuk signed integer), tergantung dari aplikasi yang digunakan. Resolusi dapat berarti sifat elektronik yang dinyatakan dalam volt . Tegangan Resolusi ADC sama dengan tegangan total yang diukur pada rangenya dibagi dengan jumlah digit pada interval diskrit dengan rumus sbb:


dimana : Q adalah resolusi dalam volt per step (volts per output code) EFSR adalah range pengukuran skala penuh ( full scale voltage range) = VRefHi VrefLo VRefHi = tegangan referensi Height VRefLo = tegangan referensi Low M adalah resolusi ADC dalam bit. N: Interval pada jumlah yang tersedia dari nomor level (output codes), which is: N = 2M Perhatikan beberapa contoh berikut ini: Contoh1 Pengukuran pada jangkauan skala penuh = 0 sampai 10 volt ADC resolution adalah 12 bit : 212 = 4096 quantization levels (kode) ADC voltage resolution adalah : (10V - 0V) / 4096 kode = 10V / 4096 kode 0.00244 volt/kode 2.44 mV/kode Contoh 2 Pengukuran pada jangkauan skala penuh = -10 sampai +10 volt ADC resolution adalah 14 bit : 214 = 16384 quantization levels (kode) ADC voltage resolution adalah : (10V (-10V)) / 16384 kode = 20V / 16384 kode 0.00122 volt/kode 1.22 mV/kode Contoh 3 Pengukuran pada jangkauan skala penuh = 0 sampai 8 volt ADC resolution adalah 3 bit : 23 = 8 quantization levels (kode) ADC voltage resolution adalah : (8V (0V)) / 8 kode = 8V / 8 kode 1 volt/kode 1000 mV/kode PENGUBAH D/A

Pengubah digital-ke-analog adalah perangkat elektronika yang dapat mengubah sinyal digital (biasanya dalam notasi biner) ke bentuk sinyal analog (baik sebagai arus, tegangan, maupun muatan listrik). Alat pengubah digital-ke-analog ini sering dikenal sebagai DAC (Digital to Analog Converter) yang banyak dijumpai pada rangkaian elektronika dan instrumentasi. Proses pengubahan DAC ini berlawanan dengan proses ADC. Beberapa Aplikasi DAC 1. Audio


Top-loading CD player and external digital-toanalog converter. Kebanyakan Audio Modern menyimpan signal dalam bentuk sinyal digital (Contoh MP3 and CD) dan dapat diubah ke sinyal analog untuk mendengar dari output speaker.

. pada audio CD player, digital music player, dan PC sound card. Pada keadaan normal digital output CD player (atau dedicated transport) dapat merubah signal ke line-level output yang dapat di input ke tahap preamplifier. Contoh lainnya amplifier. digital-to-analog converter pada digital speaker seperti USB speaker, serta sound card DAC dijumpai pada audio CD player, digital music player, dan PC sound card. Secara khusus stand-alone DAC dapat dijumpai pada alat high-end hi-fi system 2. Video Sinyal dari sumber seperti komputer, dapat di ubah ke sinyal analog yang dapat dilihat pada layar monitor. Pada tahun 2007, input analog lebih banyak digunakan daripada sinyal digital , tapi ini dapat diubah ke bentuk flat panel displays dengan koneksi DVI and/or HDMI. Video DAC diproduksi sebagai Digital Video Player dengan output analog with. DAC biasanya terintegrasi dengan beberapa jenis memory (RAM), yang mengandung Tabel Konversi untuk Koreksi Gamma, kontras dan brightness, tuntuk membuat device yang disebut RAMDAC. Device dihubungkan dengan DAC yang disebut digitally controlled potentiometer , digunakan untuk mengendalikan sinyal analog yang bersifat digital. Pembanding pada rangkaian digital Pembanding (Comparator) adalah rangkaian untuk membandingkan apakah suatu bilangan lebih besar atau lebih kecil dari bilangan yang lainnya. Perhatikan persamaan berikut :

Pada alat elektronik , comparator adalah alat untuk membandingkan dua tegangan atau arus yang dihubungkan dengan indikasi output yang lebih besar . Comparator Voltase umumnya lebih cepat pada general-purpose op-amp (GP-OP-AMP) . Tampilan tambahan dari (GP-OP-AMP) seperti keakuratan, tegangan dalam referensi , dan penyesuai internal hysteresis dengan gerbang pulsa sebagai input . Input voltage tidak dapat dilakukan pada jangkauan

Pada kasus Gerbang TTL /CMOS sebagai output comparator seperti chip LM339, input negative tidak diizinkan atau pada jangkauan voltase: Dimana: V+ , V- = Non Inverting Input Voltage (Volt) Vs = tegangan suply (Volt) Vcc = tegangan sumber , catu daya (Volt) An Dn Rangkaian Pembanding (Comparator)


PERTEMUAN 14 MEMORI dan CONTROL PROSESSING UNIT (CPU) Memori (Memory) Memori berfungsi menyimpan sistim aplikasi, sistem pengendalian, dan data yang sedang beroperasi atau diolah. Semakin besar kapasitas memori akan meningkatkan kemapuan computer tersebut. Memori diukur dengan KB atau MB. Ada 2 kelompok utama memori yaitu ROM dan RAM dengan komponen semikonduktor sebagai bahan pembentuknya atau memori semikonduktor.Memori ini terdiri dari sejumlah sel memori dimana bit-bit data dapat disimpan (ditulis). Sel - sel memori ini dikelompokkan untuk membentuk suatu lokasi memori (lokasi memori 1 bit, 2 bit, 4 bit, atau 8 bit) ROM ROM dibuat dengan menggunakan teknologi bipolar atau MOS. Pada kedua teknologi tersebut penyimpan dasarnya adalah saklar arah tunggal (unidirectional switch) dalam bentuk dioda atau transistor Macam macam ROM : PROM (Programmable Read Only Memory) EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) 1. PROM (Programmable Read-Only Memory

D23128C PROM on the board of ZX Spectrum Programmable Read-Only Memory (PROM) atau Field Programmable Read-Only Memory (FPROM) adalah is a form of digital memori digital dimana setting setiap bit di lock oleh zat fusi atau antifusi . Beberapa PRO digunakan untuk menyimpan program secara permanen. Perbedaannya dengan ROM adalah program dapat diaplikasi jika alat sudah dirakit dengan sekali pembakaran zat fusi yang menyebabkan program bersifat irreversible (proses tidak dapat balik) sehingga bersifat permanen atau read only. Contoh program-program pada video game consoles atau beberapa produk kamus electronik dimana PROM dari beberapa bahas yang digunakan dapat diganti satu sama lain.Keunggulan PROM 1. Kehandalan 2. Menyimpan data secara permanen 3. Harga relatif murah (moderat prices) 4. Dirancang berbentuk IC 5. Kecepatan: 35 sampai 60 ns 2. EPROM EPROM adalah memori hanya baca dan dapat diprogram serta dihapus.


The Glass Window EPROM packages have a glass cover so that the chip can be exposed to ultraviolet (UV) light for erasure.

Jenis EPROM yang paling populer adalah jenis ultraviolet atau EPROM UV. Setelah diprogram secara listrik, memori dapat dihapus dengan cara pencahayaan sinar UV berintensitas tinggi. Pada EPROM UV terdapat jendela quartz yang memungkinkan cahaya UV mengenai chip pada saat penghapusan. Jendela ini umumnya ditutupi oleh lapisan tak tembus cahaya untuk mencegah penghapusan yang tidak disengaja oleh sumber UV yang biasanya hanya memiliki pengaruh kecil pada EPROM UV, tetapi jika pencahayaan lampu fluorescent atau cahaya matahari mengenai chip dalam jangka panjang maka akan dapat menyebabkan hilang atau rusaknya data didalamnya. Model EPROM yang terkenal adalah seri 27xxx yang diproduksi oleh pabrik seperti Intel, Advanded Mikro Devices, dan Fujitsu Mikroelectronic Inc. Penjelasan mengenai beberapa model 27xxx dapat dilihat pada Tabel berikut dimana semuanya tersusun dengan keluaran 8 bit

Tabel 1. Jenis EPROM dan kemampuan bitnya Sebagai contoh IC EPROM 27C256 mempunyai 14 pin alamat A0-A13 dan dapat menghasilkan 264144 bit (214) kemungkinan dalam memori. EPROM 27C256 menggunakan catu daya 5 volt DC dan dapat dihapus dengan sinar UV. Masukkan chip enable (E) diaktifkan low. Pin output enable mempunyai fungsi ganda, yaitu pertama waktu proses membaca dan kedua selama proses menulis. Pin keluaran pada EPROM 27C256 ditulis Q0 Q7. Ketika EPROM 27C256 dihapus maka semua sel memori kembali pada posisi logika 1. Data dihasilkan oleh perubahan sel memori yang telah terpilih ke 0 ( Lihat SGS-Thomson Microelectronik, Maret 1995)


3. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) adalah sejenis chip memori nonvolatile yang digunakan dalam komputer dan peralatan elektronik lain untuk menyimpan sejumlah kecil konfigurasi data pada alat elektronik tersebut. Chip ini biasanya digunakan untuk menyimpan data konfigurasi BIOS dan seting sistem yang berhubungan dengannya. untuk penyimpanan data yang berjumlah besar maka penggunaan usb flashdisk/flash memori lebih ekonomis. Kelebihan utama dari EEPROM dibandingkan EPROM adalah ia dapat dihapus secara elektris menggunakan cahaya ultraviolet sehingga prosesnya lebih cepat. Jika RAM tidak memiliki batasan dalam hal baca-tulis memori, maka EEPROM sebaliknya. Beberapa jenis EEPROM keluaran pertama hanya dapat dihapus dan ditulis ulang (erase-rewrite) sebanyak 100 kali sedangkan model terbaru bisa sampai 100.000 kali. RAM RAM dapat dikelompokkan ke dalam dua kategori utama bergantung pada teknik penyimpanan yang digunakan, yaitu : 1) Dynamic RAM (DRAM) menyimpan informasi dalam bentuk muatan di dalam kapasitor. 2) Static RAM (SRAM) menggunakan flip flop sebagai sel dasarnya, sehingga tidak memerlukan refreshing. RAM statis akan menyimpan data selama catu daya diberikan kepadanyaJenis memori yang terdapat dipasaran diantaranya : 1. SIMM (Single in-line memory module) Mempunyai kapasitasz 30 atau 72 pin. Memori SIMM 30 pin untuk kegunaan PC zaman 80286 sehingga 80486 dan beroperasi pada 16 bit. Memory 72 pin banyak digunakan untuk PC berasaskan Pentium dan beroperasi pada 32 bit. Kecepatan dirujuk mengikuti istilah ns (nano second) seperti 80ns, 70ns, 60ns dan sebagainya. Semakin kecil nilainya maka kecepatan lebih tinggi.

DRAM (dynamic RAM) dan EDO RAM (extended data-out RAM) menggunakan SIMM. DRAM menyimpan bit di dalam suatu sel penyimpanan (storage sell) sebagai suatu nilai elektrik (electrical charge) yang harus di-refesh beratus-ratus kali setiap saat untuk menetapkan (retain) data. EDO RAM sejenis DRAM lebih cepat, EDO memakan waktu dalam output data, dimana ia memakan waktu di antara CPU dan RAM. Memori jenis ini tidak lagi digunakan pada komputer akhir-akhir ini . 2. DIMM (dual in-line memory module)


Berkapasitas 168 pin, kedua belah modul memori ini aktif, setiap permukaan adalah 84 pin. Ini berbeda daripada SIMM yang hanya berfungsi pada sebelah modul saja. Menyokong 64 bit penghantaran data. SDRAM (synchronous DRAM) menggunakan DIMM. Merupakan penganti dari DRAM, FPM (fast page memory) dan EDO. SDRAM pengatur (synchronizes) memori supaya sama dengan CPU clock untuk pemindahan data yang lebih cepat. dan terdapat dalam dua kecepatan iaitu 100MHz (PC100) dan 133MHz (PC133). 3. DDR SDRAM (double-data-rate SDRAM)

Ciri-ciri DDR SDRAM sama dengan SDRAM, tetapi pemindahan data (data transfer) mendekati kecepatan sistem jam (system clock) dan ini secara teori meningktkan kecepatan SDRAM. Dahulu digunakan sebagai memori untuk card terpisah tetapi pada saat ini pabrik komputer membuatnya pada modul memori untuk motherboard sebagai satu jalan alternatif untuk pengganti SDRAM yang mempunyai 184 pin dan terdapat dalam tiga kecpatan yaitu 266MHz, 333MHz dan 400MHz. 4. DRDRAM (direct Rambus DRAM) Dulu dikenali sebagai RDRAM. Adalah sejenis SDRAM yang dibuat oleh Rambus. DRDRAM digunakan untuk CPU dari Intel yang berkecepatan tinggi. Pemindahan data sama seperti DDR SDRAM tetapi mempunyai dua

saluran data untuk meningkatkan kemampuan. Juga dikenali sebagai PC800 yang kerkelajuan 400MHz. Beroperasi dalam bentuk 16 bit bukan 64 bit. Pada saat ini terdapat DRDRAM berkecepatan 1066MHz yang dikenal dengan RIMM (Rambus inline memory module). DRDRAM model RIMM 4200 32-bit menghantar 4.2gb setiap saat pada kecepatan 1066MHZ. RAM NON VOLATIL Pada RAM non volatil (NV RAM), setiap sel memorinya mempunyai sebuah transistor penyimpan non volatil bayangan (MOS Transistor) . Data dimasukkan ke dala sel secara normal tetapi dapat dipindah ke sel penyimpanan non volatile pada saat isyarat enable digunakan. Kerugian dari RAM jenis ini adalah kerapatan komponen rendah, sehingga memerlukan tempat kira kira lima kali tempat yang digunakan untuk RAM biasa untuk kapasitas penyimpanan yang sama. Secara struktural berbeda dengan standard MOSFET memiliki gerbang ambang atau floating gate, merupakan bahan isolator listrik "floating". NVM dibagi menjadi 2 kelas yaiutu: floating gatedan charge-trapping yang diperkenalkan pertamakali oleh Kahn dan Sze (1967)


Gambar . Typical floating gate memory structure Gerbang pertama adalah floating gate antara Oksida dan IPD. IPD ( inter-polysilicon dielectric) mengisolasi floating gate menjadi senyawa oxideseperti oxide-nitride-oxide, ONO atau NO2 . Bahan silikon oksida ( SiO2) melindungi lapisan dielectric pada transistor dari kerusakan . Gerbang kedua adalah control gate sebagai pengendali external gate pada transistor memori. Jenis Floating gate device digunakan dalam EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) dan EEPROM's (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory). Jenis Charge-trapping devices menggunakan MNOS (Metal Nitride Oxide Silicon), SNOS (Silicon Nitride Oxide Semiconductor) dan SONOS (Silicon Oxide Nitride Oxide Semiconductor)

Gambar 2. MNOS Memory Cell Structure 2. Memori inti magnetik Memori ini berdasarkan pada karakteristik inti ferit berupa sepotong bahan feromagnetik, seperti besi, berbentuk donat kecil. Inti tersebut dibakar dan ditekankan ke dalam semacam keramik berbentuk donat. Inti khusus berdiameter sekitar 1/16 inci. Sekelompok inti ferit yang dihubungkan membentuk suatu bidang yang berisi banyak inti. Jika 64 inti digabungkan dalam 4 bidang maka akan membentuk sebuah memori berukuran 64 x 4 bit (256 bit), yaitu memori 64 kata, masingmasing panjang kata 4 bit. Arsitektur Komputer berikut akan menjelaskan prosesyang terjadi pada memori dan registernya

Pencacah Program Tugas pencacah program adalah mengirimkan ke memori alamat dari instruksi berikutnya yang akan diambil dan dilaksanakan. MAR Selama Komputer bekerja, alamat dalam pencacah program ditahan (latch) pada MAR. Sejenak kemudian MAR mengirimkan alamat 4 bit ke dalam RAM, dimana operasi membaca dilaksanakan.


RAM Selama komputer beroperasi , RAM menerima alamat 4 bit dari MAR dan operasi membaca dilaksanakan. Dalam proses ini instruksi dan data yang tersimpan dalam RAM ditempatkan pada bus untuk digunakan oleh beberapa bagian lain dari komputer. Register Instruksi Dalam operasi ini, isi dari lokasi memori yang ditunjuk alamatnya ditempatkan pada bus. Pada waktu yang sama, register instruksi disiapkan untuk pengisian pada tepi positif dari sinyal detak berikutnya. Pengendali Pengurut Pengendali pengurut (controller sequencer) mengirimkan sinyal sinyal CLR dan CLR masing masing ke pencacah program dan register instruksi sebelum komputer bekerja sehingga pencacah program direset ke 0000 dan bersamaan ini instruksi dalam register instruksi dihapus. Akumulator Akumulator (A) adalah sebuah register bufer yang menyimpan jawaban sementara (tahap menengah, intermediate) selama komputer beroperasi. Penjumlah-Pengurang Rangkaian penjumlah - pengurang bersifat asinkron (tidak diatur oleh sinyal detak), ini berarti isi keluarannya akan berubah bila terjadinya perubahan pada kata - kata masukan. Register B Register B digunakan dalam operasi aritmetik. Keluaran dari register B menggerakkan penjumlah pengurang, memasukan bilangan yang akan dijumlahkan dengan atau dikurangkan dari isi akumulator Register keluaran disebut juga bandar keluaran (output port) karena data yang telah diproses dapat meninggalkan komputer melalui register ini. Dalam mikrokomputer, bandar bandar keluaran dihubungkan dengan rangkaian perantara (interface circuits) yang menggerakkan alat alat periferal seperti printer, tabung sinar katoda (CRT), dsb Peraga Biner Peraga biner ini terdiri dari 8 LED. Setiap LED dihubungkan dengan sebuah flip flop dari Bandar keluaran Central Prosesor Unit (CPU) dan Memori Central Prosesor Unit CPU adalah merupakan otak dari komputer, semakin tinggi kecepatan prosesor semakin tinggi kecepatan kerjanya, sedangkan memori merupakan tempat atau ruang pengolahan data serta tempat menjalankan sistem aplikasi, semakin besar kapasitas memori akan semakin besar pula data yang dapat diolah dan semakin banyak sistim aplikasi yang mampu dijalankan oleh komputer. Jadi prosesor dan memori dijadikan sebagai ukurankecanggihan komputer yang akan di rakit. Kecepatan CPU dipengaruhi oleh tiga faktor utama: 1) Kecepatan Internal (Internal Bus) : yaitu dalam bahasa pasar dikenali sebagai CPU speed. Kecepatan 1GHz, 2GHz dan sebagainya merujuk kepada kecepatan inetrernal. Semakin tinggi maka semakincepatlah data tersebut diproses


2) Kecepatan eksternal (External Bus) : merupakan kecepatan eksternal CPU harus disokong dengan kecepatan motherboard. Ia juga dikenali sebagai Front Bus. Sekiranya eksternal Bus untuk CPU tersebut adalah 400MHz maka motherboard harus mempunyai kecepatan Bus yang sama. Ekternal Bus berbeda-beda untuk CPU yang berlainan. Semakin tinggi kecepatan eksternal bus maka prestasi komputer meningkat. Internal Bus dapat diibaratkan seperti jalan raya 10 jalur,jika External Bus merupakan jalur keluar juga atau hanya mempunyai 1 jalur maka dapat dipastikan akan terjadi kemacetan data baik di jalur masuk ataupun jalur keluar.Jadi adalah perlu mempunyai External Bus yang besar untuk memastikan tidak akan terjadi kemacetan. Dari Tabel berikut dapat dilihat bahwa Pentium IV mempunyai kecepatan External Bus yang paling tinggi iaitu 400MHz sehingga 533MHz. Jadi tentulah CPU Pentium IV menjadi pilihan yang tepat untuk pemakai komputer yang mementingkan kecepatan

3) Kapasitas memori Cache (Cache Memory) Semakin besar kapasitas memori cache maka kemampuan CPU secara keseluruhan akan meningkat. Fungsi utama memori cache adalah untuk menyimpan olahan data yang telah diproses oleh CPU. Sekiranya terdapat olahan data yang sama, maka CPU tidak perlu memproses dari awal olahan data tersebut. Cache juga berfungsi sebagai penimbal (buffer) diantara CPU dengan memori utama kerana kecepatan cache lebih cepat

Pada instalasi Windows 98 dengan memori cache L1 (internal cache) dan L2 (external cache) dimatikan. Waktu instalasi SO Win 98 akan memakan waktu sekurang-kurangnya 3 jam dibandingkan sebelum memori cache dimatikan hanya memakan waktu 45 menit. Ini kerana setiap file di dalam bentuk cab (cabinet) yaitu file tersebut telah dimampatkan (compress). File pertama dibuka agak lambat kerana perlu mengetahui cara-cara untuk uncompress dan file seterusnya CPU tidak perlu lagi belajar cara-cara untuk uncompress kerana telah tersedia disimpan di dalam memori cache. Sekiranya memori cache dimatikan maka setiap file, CPU terpaksa memproses dari awal caracara untuk uncompress file tersebut. Pada tabel diatas pilihan Intel Pentium IV adalah lebih sesuai karena kecepatan internal dan external Pentium IV lebih tinggi.

modul rang digital cakep print ya

Documents