Modul Elektronika Digital Dasar 1

 Modul Elektronika Digital Dasar 1

DASAR TEORI

I. GERBANG LOGIKA

Gerbang logika adalah piranti dua keadaan, yaitu mempunyai keluaran dua keadaan: keluaran dengan nol volt yang menyatakan logika 0 (atau rendah) dan keluaran dengan tegangan tetap yang menyatakan logika 1 (atau tinggi). Gerbang logika dapat mempunyai beberapa masukan yang masing-masing mempunyai salah satu dari dua keadaan logika, yaitu 0 atau 1. macam-macam gerbang logika dasar adalah gerbang OR, AND, NOT.

1. GERBANG DASAR

a. Gerbang OR

Jenis gerbang pertama yang kita pelajari adalah gerbang OR. Gerbang OR diterjemahkan sebagai gerbang “ATAU” artinya sebuah gerbang logika yang keluarannya berlogika “1” jika salah satu atau seluruh inputnya berlogika “1”. Jika ada dua input maka tabel kebenarannya dapat digambarkan seperti tabel 15.

Gambar 31 model dan simbol atau lambang gerbang

A dan B adalah masukan (input) sedangkan Y adalah keluaran (outpit). Pada tabel kebenaran diatas, diperlihatkan kondisi masukan dan keluaran gerbang OR. Kajilah tabel ini secara seksama dan ingatlah hal-hal berikut ini: gerbang OR memberikan keluaran 1 bila salah satu input A atau B atau kedua-duanya adalah 1. Begitupun halnya dengan yang tiga kondisi masukan. Keluarannya 0 jika ketiga kondisi masukan 0, selain itu keluarannya 1.

b. Gerbang AND

Gerbang AND merupakan jenis gerbang digital keluaran 1 jika seluruh inputnya 1. Gerbang AND diterjemahkan sebagai gerbang “DAN” artinya sebuah gerbang logika yang keluarannya berlogika “1” jika input A dan input B dan seterusnya berlogika “1”. Jika ada dua input maka tabel kebenarannya dapat digambarkan seperti tabel 16.

Gambar 32 model dan simbol atau lambang gerbang AND.

c. Gerbang NOT

Jenis rangkaian digital dasar yang lain adalah gerbang NOT. Gerbang NOT ini disebut inverter (pembalik). Rangkaian ini mempunyai satu masukan dan satu keluaran. Gerbang NOT bekerja membalik sinyal masukan, jika masukannya rendah, maka keluarannya tinggi, begitupun sebaliknya.simbol gerbang NOT ditunjukkan pada gambar 33.

2. GERBANG KOMBINASIONAL

a. Gebang NOR

Gerbang NOR adalah gerbang kombinasi dari gerbang NOT dan gerbang OR. Dalam hal ini ada empat kondisi yang dapat dianalisis dan disajikan pada tabel kebenaran. Sedangkan untuk simbol gerbang NOT, diperlihatkan pada gambar 34.

b. Gerbang NAND

Gerbang NAND adalah gerbang kombinasi dari gerbang NOT dan gerbang AND. Dalam hal ini ada empat kondisi yang dapat dianalisis dan disajikan pada tabel kebenaran. Sedangkan untuk simbol gerbang NAND, diperlihatkan pada gambar 35.

c. Gerbang Ex-OR

Gerbang Ex-OR (dari kata exclusive-or) akan memberikan keluaran 1 jika kedua masukannya mempunyai keadaan yang berbeda. Dalam hal ini ada empat kondisi yang dapat dianalisis dan disajikan pada tabel kebenaran. Sedangkan untuk simbol gerbang Ex- OR, diperlihatkan pada gambar 36.

d. Gerbang Ex-NOR (Eksklusif –NOR)

Ex-NOR dibentuk dari kombinasi gerbang OR dan gerbang NOT yang merupakan inversinya atau lawan Ex-OR, sehingaa dapat juga dibentuk dari gerbang Ex-OR dengan gerbang NOT. Dalam hal ini ada empat kondisi yang dapat dianalisis dan disajikan pada tabel kebenaran. Sedangkan untuk simbol gerbang Ex-OR, diperlihatkan pada gambar 38.

II. POWER SUPPLY

Suatu rangkaian elektronik akan bisa mulai bekerja jika sudah diberikan energi yang berasal dari penyedia daya atau yang lebih dikenal dengan istilah power supply. Pemberian power suplai ini dapat dianalogikan seperti manusia. Bahwa seorang manusia akan dapat melakukan aktifitas jika sudah diberi suplai yang berupa makanan minuman seperti yang kita santap setiap hari. Demikian juga untuk rangkaian elektronik. Power suplai yang diperlukan berupa besaran searah ( DC ) yang dapat berasal dari Baterai maupun Adaptor.

Pembuatan sebuah power supply memperhatikan berbagai aspek atau bagian yakni :

1. Transformator.

2. Penyearah ( rectifier ).

3. Filter.

4. Regulator.

Rectifier/Penyearah

Jenis penyearah yang biasa digunakan untuk mensuplai rangkaian elektronik adalah :

1.     Penyearah setengah gelombang / half wave rectifier.

Dinamakan demikian karena gelombang keluaran / output setengah dari gelombang yang masuk.

   

Prinsip kerja dijelaskan sebagai berikut :

§  Pada saat  A positip maka dioda hantar dan arus lewat ketitik C  menuju 

  beban  Rb

§  Pada saat B positip dioda tidak hantar sehingga arus tidak dapat lewat.

§ Tegangan keluaran / output adalah positip pada titik C.

2.     Penyearah gelombang penuh / Full wave rectifier.

Dinamakan demikian karena tegangan keluaran / output merupakan gelombang penuh, dan harus menggunakan transformator CT.

Prinsip kerja dijelaskan sebagai berikut :

§  Pada saat A positip D1 hantar dan arus menuju beban Rb,kembali lewat CT.

§  Pada saat B positip D2 hantar dan arus menuju beban Rb,kembali lewat CT.

Dengan sistim ini maka tegangan keluaran akan positip dan lebih rata dibanding setengah gelombang.

3.     Penyearah / rectifier menggunakan 4 dioda ( dioda bridge ).

Penyearah model ini menggunakan dioda bridge dan menggunakan transformator tanpa CT. Bentuk output sama dengan penyearah penuh 2 dioda. 

                                                           

Prinsip kerja dijelaskan sebagai berikut :

§  Pada saat A pos , D1 hantar dan arus mengalir kebeban Rb dan kembali 

  lewat D3 terus ke transformator lewat B.

§  Pada saat B pos, D2 hantar dan arus mengalir kebeban Rb terus ke D4 kembali ke transformator lewat A.

Jenis penyearah yang digunakan dalam pembuatan power supply ini adalah jenis penyearah gelombang penuh dengan dioda jembatan.

Filter

Pada prinsipnya yang diinginkan pada keluaran penyearah adalah hanya komponen DC, maka perlu adanya penyaringan untuk membuang komponen AC.Secara praktis kita dapat memasang sebuah kapasitor besar pada kaki-kaki beban, karana kapasitor dapat bersifat hubung terbuka untuk komponen DC dan mempunyai impedansi yang rendah untuk komponen AC.

Gambar. Arus beban sebagai fungsi dari tegangan keluaran untuk tapis-C dan tapis-L

Berdasarkan jenis komponen yang digunakan, tapis penyearah dapat dikelompokkan menjadi dua. Kelompok pertama dilakukan dengan memasang kapasitor atau disebut sebagai tapis kapasitor atau tapis masukan-C. Kelompok lain dilakukan dengan memasang induktor atau kumparan disebut sebagai tapis induktif atau tapis masukan-L. Keluaran tapis-C biasanya mengalami penurunan saat beban meninggi. Sedangkan tapis-L cenderung mempertahankan keluaran pada harga yang relatif konstan. Namun demikian tegangan keluaran tapis-L relatif lebih rendah dibandingkan tapis-C. Gambar 8.6 memperlihatkan hubungan besarnya tegangan keluaran sebagai fungsi dari arus beban untuk tapis-C dan tapis-L.

Pada rangkaian penyearah yang hanya menggunakan dioda penyearah masih memiliki sinyal ac sehingga belum searah seperti halnya tegangan dc pada baterai. Sinyal ac yang tidak diinginkan ini dinamakan ripple. Faktor ripple adalah besarnya prosentase perbandingan antara tegangan ripple dengan tegangan dc yang dihasilkan.

Untuk memperkecil nilai ripple dapat digunakan filter kapasitor. Semakin besar nilai kapasitor maka akan semakin kecil nilai tegangan ripple.

Regulasi Tegangan

Keluaran tegangan DC dari penyearah tanpa regulasi mempunayi kecenderungan berubah harganya saat dioperasikan. Adanya perubahan pada masukan AC dan variasi beban merupakan penyebab utama terjadinya ketidakstabilan. Pada sebagian peralatan elektronika, terjadinya perubahan catu daya akan berakibat cukup serius. Untuk mendapatkan pencatu daya yang stabil diperlukan regulator tegangan. Blok diagram seperti diperlihatkan pada gambar  memperlihatkan dimana regulasi tegangan dipasang.

Untuk memperoleh suatu catu daya dengan nilai keluaran yang tetap, maka dapat digunakan sebuah IC regulator 78xx untuk catu daya positif dan IC regulator 79xx untuk catu daya negatif. (xx adalah nilai tegangan yang dikeluarkan dari regulator tersebut.)

Dalam project ini sesuai dengan voltase yang diinginkan maka digunakan IC regulator 7805, 7812, dan 7824 untuk keluaran positif.

 Bentuk IC regulator :

Kaki 1 : input

Kaki 2 : ground

Kaki 3 : output.

III. RANGKAIAN PENGHASIL CLOCK

Untuk rangkaian penghasil clock pada modul digital digunakan rangkaian multivibrator dengan IC NE 555.Berikut akan dijelaskan hal-hal penting mengenai IC NE 555 dan rangkaian multivibrator serta pembagiannya.

IC NE 555

 Konfigurasi kaki-kaki ic 555 dapat dilihat pada gambar di bawah ini 

Kaki-kaki IC pada gambar diatas mempunyai fungsi yang berbeda-beda, yaitu :

PIN 1 adalah ground

PIN 2 adalah trigger

PIN 3 adalah output

PIN 4 adalah reset

PIN 5 adalah voltage kontrol

PIN 6 adalah threshold

PIN 7 adalah discharge

PIN 8 adalah VCC

IC pewaktu NE 555 merupakan IC penghasil pulsa. Untuk setiap satu periode pulsa , ditimbulkan 2 macam keadaan, yaitu :

a. Rising Edge atau positive Edge adalah daerah peralihan dari level logic ‘0’ ke level logic ‘1’.

b. Failling Edge atau negative Edge adalah daerah peralihan dari level logic ‘1’ ke level logic ‘0’.

                      

Rangkaian yang menggunakan pembangkit pulsa ini dapat dibagi menjadi 2 yaitu:

1. Multivibrator Monostabil

Rangkaian hanya memerlukan satu pulsa yang dibangkitkan oleh sebuah pulsa pemicu. Rangkaian Multivibrator Monostabil ini dapat dibuat dengan bentuk rangkaian seperti dibawah ini:

Dengan Tw = R1 . C1   (Tw : waktu High (detik )).

b. Multivibrator Astabil

Rangkaian jenis ini mampu membangkitkan pulsa yang bekerja secara continue. Untuk kerjanya rangkaian ini tidak memerlukan sinyal pemicu. Jadi begitu rangkaian ini mendapatkan power supply rangkaian langsung mengeluarkan pulsa terus menerus. Rangkaian jenis ini sering digunakan sebagai clock pada microprossesor dan rangkaian – rangkaian digital lainnya. Rangkaian ini akan membangkitkan pulsa secara continue sehingga timbul frekuensi yang dapat dihasilkan dari susunan resistor dankapasitor, atau untuk lebih presisi menggunakan crystal osilator.

Untuk modul digital yang dibuat menggunakan rangkaian multivibrator Astabil dengan Ra = 100k, Rb= 100k (R variabel),kapasitor 100nF dan kapasitor elco 10 µF/16V.

http://modulelektronikadigitaldasar.blogspot.com