yang di maksud dengan rangkaian digital

RANGKAIAN  DIGITAL

A.UMUM

Pengertian Dasar Apakah yang dimaksud dengan "digital"?. Suatu pertanyaan yang logis dari para pembaca yang ingin mengetahui atau mempelajari pengetahuan tentang Teknik Digital. Untuk menjawab pertanyaan diatas akan lebih mudah dipahami kalau kita ulas tentang perbedaan antara besaran analog dengan besaran digital. Sebagai gambaran sementara kita dapat melihat jam sebagai alat ukur waktu dimana tampilannya ditentukan oleh jarum penunjuk yang gerakannya selalu berubah secara kontinyu, jam seperti ini dapat disebut jam analog. Disisi lain kita juga melihat jam yang tampilannya berupa angka-angka, hal seperti ini dapat dikatakan jam digital.

B.KONSEP DASAR RANGKAIAN

Dalam proses pencarian ide dan persiapan pembuatan Rangkaian Digital  tentu harus diperkirakan Konsep atau Gambaran Dasar . Konsep dari rangkaian ini sendiri terbagi dalam beberapa bagian yang menjadi integritas rangkaian digital. Adapun bagian-bagian tersebut adalah sebagai berikut :

1.Sensor Infrared dan Photodioda

Photodioda adalah dioda yang bekerja berdasarkan intensitas cahaya, dimana jika photodioda terkena cahaya maka photodioda bekerja seperti dioda pada umumnya, tetapi jika tidak mendapat cahaya maka photodioda akan berperan seperti resistor dengan nilai tahanan yang besar sehingga arus listrik tidak dapat mengalir.

DIODA                                                                   LEDLALED

Simbol dan bentuk photodioda hampir sama dengan LED, tetapi pada simbol photodioda arah dua panahnya menghadap ke dalam. Photodioda banyak digunakan sebagai sensor cahaya dalam dunia elektronika, karena sifatnya yang peka terhadap cahaya.Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya berarti "bawah merah" (dari bahasa Latin infra, "bawah"), merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang. Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga "order" dan memiliki panjang gelombang antara 700  nm dan 1 mm. Inframerah ditemukan secara tidak sengaja oleh Sir William Herschell, astronom kerajaan Inggris ketika ia sedang mengadakan penelitian mencari bahan penyaring optik yang akan digunakan untuk mengurangi kecerahan gambar matahari dalam tata surya teleskop. Sedangkan pembangkit sinar infrared ini adalah sebuah dioda LED . Secara kasat mata , cayaha infrared tidak dapat dilihat.

1.Comparator ( Pembanding )

Sebuah rangkaian Comparator berfungsi membandingkan dua buah bilangan input. Jika  digunakan untuk membandingkan dua input dan kemudian menyatakan apakah kedua input tersebut sama, lebih besar atau lebih kecil, maka rangkaian tersebut dinamakan Magnitude Comparator.Blok Diagram sebuah rangkaian Comparator dapat ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

 

                                                         

Dalam rangkaian ini kami menggunakan IC seri LM358, dan berikut susunan kaki-kaki dari IC tersebut.

 

Dalam proses perubahan dan perbandingan amplitudo signal dari analog menjadi digital, dapat dilihat pada gambar di bawah ini.                          

 

Gambar gelombang yang berupa lengkungan merupakan bentuk analog yang di bandingkan dengan besar nya tegangan referensi. Jika tegangan input lebih besar dari tegangan referensi, maka tinggi gelombang output adalah sebesar saturasi positif dari gelombang tersebut, dan begitupun sebaliknya.

2.IC 74LS14 ( Schmitt trigger )

Schmitt trigger merupakan suatu rangkaian yang dapat mendeteksi tegangan input yang melintasi suatu peringkat tertentu. Selain itu schmitt trigger sangat berguna untuk pengkondisi sinyal segitiga ataupun bentuk gelombang lainnya, maka output schmitt trigger akan menghasilkan suatu keluaran gelombang segi empat dengan pinggiran naik dan pinggiran turun yang tajam.IC74LS14 merupakan salah satu jenis IC yang telah terpaket yang terdiri dari 6 buah inverter dengan schmitt trigger. Fungsi dari IC ini adalah sebagai pembalik dan pemantap atau untuk mendeteksi taraf dan membentuk kembali pulsa-pulsa yang buruk pada bagian tepinya (membentuk sinyal kotak). Adapun konfigurasi pena IC 74LS14 ditunjukkan pada gambar berikut :

3.Decade Counter UP

Komponen utama IC 74LS192 adalah sebuah up/down decade counter, yaitu sebuah komponen yang dapat melakukan pencacahan( penghitung )  sampai 10 (0 sampai 9) naik dan turun. Komponen 16 pin ini cukup banyak dapat dijumpai di toko komponen elektronika. 74LS192 dibangun dengan beberapa flip-flop JK dan gerbang-gerbang logik. Transisi logik dari 0 ke 1 (Low to High) pada pin UP (pin 5), menyebabkan keluaran BCD (binary code decimal) QA,QB,QC dan QD menaik 1 digit. Demikian juga jika ada transisi logik 0 ke 1 pada pin DN (pin 4), menyebabkan keluaran BCD turun 1 digit. Berikut ditunjukan bentuk dari IC 74LS192 yang kami gunakan dalam rangkaian ini.

4.BCD to Desimal Converter

Berbagai IC menggunakan input atau output BCD, baik yang empat digit, delapan digit maupun lebih. BCD adalah angka decimal dimana setiap symbol bilangannya diwakili oleh empat  digit binary.

CONVERSI DECIMAL KE BCD

             DECIMAL                                                BCD

PULUHAN                 SATUAN

49                    =          0 1 0 0                         1 0 0 1

26                    =          0 0 1 0                         0 1 1 0

17                    =          0 0 0 1                        0 1 1 1

Dekoder BCD ke seven segment digunakan untuk menerima masukan BCD 4-bit dan memberikan keluaran yang melewatkan arus melalui segmen untuk menampilkan angka desimal. Jenis dekoder BCD ke seven segment ada dua macam yaitu dekoder yang berfungsi untuk menyalakan seven segment mode common anoda dan dekoder yang berfungsi untuk menyalakan seven segment mode common katoda. IC 74LS47 merupakan dekoder BCD ke seven segment yang berfungsi untuk menyalakan sevent segment mode common anode. Gambar dan konfigurasi kaki-kaki IC 74LS47 ditunjukkan pada gambar berikut :

Dekoder BCD ke seven segment mempunyai masukan berupa bilangan BCD 4-bit (masukan A, B, C dan D). Bilangan BCD ini dikodekan sehingga membentuk kode tujuh segmen yang akan menyalakan ruas-ruas yang sesuai pada seven segment. Masukan BCD diaktifkan oleh logika ‘1’, dan keluaran dari dekoder 7447 adalah aktif low. Tiga masukan ekstra juga ditunjukkan pada konfigurasi pin IC 7447 yaitu masukan (lamp test), masukan (blanking input/ripple blanking output), dan (ripple blanking input).

Berikut adalah Tabel kebenaran dari IC 74LS47 :

 

pada konfigurasi pin IC 7447 yaitu masukan (lamp test), masukan (blanking input/ripple blanking output), dan (ripple blanking input).
LT' , Lamp Test, berfungsi untuk mengeset display, bila diberi logika ‘0’ maka semua keluaran dari IC ini akan berlogika 0. Sehingga seven segment akan menunjukkan angka delapan (8).BI'/RBO' , Blanking Input/Row Blanking Output, berfungsi untuk mematikan keluaran dari IC. Bila diberi logika “0” maka semua keluaran IC akan berlogika “1” dan seven segment akan mati.RBI' , Row Blanking Input, berfungsi untuk mematikan keluaran dari IC jika semua input berlogika “0”. Bila diberi logika “0”, diberi logika “1” dan diberi logika “0” maka semua keluaran IC akan berlogika “1” dan seven segment akan mati.

5.Display 7 Segment

Seven segment merupakan LED yang disusun membentuk angka 8. Disebut seven segment karena memiliki 7 bagian yaitu a-g. Kombinasi dari 7 bagian ini dapat membentuk angka 0-9. Namun dalam sebuah seven segment biasanya ditambahkan 1 LED lagi yang berfungsi sebagai tanda (.) /titik sehingga dalam sebuah seven segment terdapat 8 LED.Seven segment biasanya digunakan untuk menampilkan angka pada jam digital, digital multimeter, dan peralatan elektronik lainnya yang menampilkan angka. Untuk menjalankan 7 segmnet diperlukan IC driver 74ls47, sebenarnya secara langsung juga bisa tetapi boros dan kurang praktis. 7447 adalah ic driver untuk 7 segment jenis common anoda berikut rangkaiannya.Sebagai penampil dari output rangkaian, disini kami menggunakan 7 –segment seperti di tunjukan gambar di bawah ini..

 

Bentuk logika dan alur perubahan data dari biner menjadi tampilan desimal di tunjukan pada gambar di bawah ini.

 

6.Regulator Tegangan

Rangkaian catu daya memberikan supply tegangan pada alat pengendali. Ada dua macam catu daya, yaitu catu daya tegangan tetap dan catu daya variable. Catu daya tegangan tetap adalah catu daya yang tegangan keluarannya tetap dan tidak bisa diatur. Catu daya variable merupakan catu daya yang tegangan keluarannya dapat diubah/diatur.Catu daya yang baik selalu dilengkapi dengan regulator tegangan. Tujuan pemasangan regulator tegangan pada catu daya adalah untuk menstabilkan tegangan keluaran apabila terjadi perubahan tegangan masukan pada catu daya. Salah satu tipe regulator tegangan tetap adalah LM 7805. Regulator tegangan tipe LM 7805 adalah salah satu regulator tegangan tetap dengan tiga terminal, yaitu terminal Vin, GND dan Vout. Tegangan keluaran dari regulator LM 7805 memungkinkan regulator untuk dipakai dalam sistem logika. Tegangan keluaran dari IC ini adalah sebesar 5 Volt dengan arus maksimal sebesar 1 A.

Bentuk dari IC 7805 yang kami gunakan dalam rangkaian ini di tunjukan dalam gambar di bawah in.

Dan di bawah ini juga di tunjukan contoh penggunaan dan perancangan rangkaian menggunakan IC LM7805 tersebut.

7.Komponen pendukung

Komponen pendukung terdiri dari berbagai macam komponen. Fungsi utama dari komponen-komponen tersebut adalah untuk memberikan kestabilan tegangan kerja serta menjadikan kerja rangkaian lebih capable. Adapun komponen pendukung yang kami gunakan adalah sebagai berikut :

-       Resitor tetap

-       Trimpot

-       LED

-      

Resistor tetap

Resistor variable

LED

Elektrolit Condensator ( Elco )

C. RANGKAIAN DASAR GERBANG LOGIKA

1. Gerbang Not (Not Gate)

           “Gerbang NOT atau juga bisa disebut dengan pembalik (inverter) memiliki fungsi membalik logika tegangan inputnya pada outputnya. Sebuah inverter (pembalik) adalah gerbang dengan satu sinyal masukan dan satu sinyal keluaran dimana keadaan keluaranya selalu berlawanan dengan keadaan masukan. Membalik dalam hal ini adalah mengubah menjadi lawannya. Karena dalam logika tegangan hanya ada dua kondisi yaitu tinggi dan rendah atau “1” dan “0”, maka membalik logika tegangan berarti mengubah “1” menjadi "0” atau sebaliknya mengubah nol menjadi satu. Simbul atau tanda gambar pintu NOT ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

2. GERBANG AND (AND GATE)
         

           Gerbang AND (AND GATE) atau dapat pula disebut gate AND ,adalah suatu rangkaian logika yang mempunyai beberapa jalan masuk (input) dan hanya mempunyai satu jalan keluar (output). Gerbang AND mempunyai dua atau lebih dari dua sinyal masukan tetapi hanya satu sinyal keluaran. Dalam gerbang AND, untuk menghasilkan sinyal keluaran tinggi maka semua sinyal masukan harus bernilai tinggi.

3. GERBANG OR (OR GATE)

               Gerbang OR berbeda dengan gerbang NOT yang hanya memiliki satu input, gerbang ini memiliki paling sedikit 2 jalur input. Artinya inputnya bisa lebih dari dua, misalnya empat atau delapan. Yang jelas adalah semua gerbang logika selalu mempunyai hanya satu output. Gerbang OR akan memberikan sinyal keluaran tinggi jika salah satu atau semua sinyal masukan bernilai tinggi, sehingga dapat dikatakan bahwa gerbang OR hanya memiliki sinyal keluaran rendah jika semua sinyal masukan bernilai rendah.

4. Gerbang NAND
  
            Gerbang NAND adalah suatu NOT-AND, atau suatu fungsi AND yang dibalikkan. Dengan kata lain bahwa gerbang NAND akan menghasilkan sinyal keluaran rendah jika semua sinyal masukan bernilai tinggi.

5. Gerbang NOR
  

Gerbang NOR adalah suatu NOT-OR, atau suatu fungsi OR yang dibalikkan sehingga dapat dikatakan bahwa gerbang NOR akan menghasilkan sinyal keluaran tinggi jika semua sinyal masukanya bernilai rendah.

6. Gerbang X-OR

 Gerbang X-OR akan menghasilkan sinyal keluaran rendah jika semua sinyal masukan bernilai rendah atau semua masukan bernilai tinggi atau dengan kata lain bahwa X-OR akan menghasilkan sinyal keluaran rendah jika sinyal masukan bernilai sama semua.

7. Gerbang X-NOR

 Gerbang X-NOR akan menghasilkan sinyal keluaran tinggi jika semua sinyal masukan bernilai sama (kebalikan dari gerbang X-OR).

CONTOH PENERAPAN GERBANG LOGIKA

Contoh1: F = A + B.C

Gambar1: Rangkain gerbang logika.

D.PERALATAN PENDUKUNG

Salah satu faktor utama dalam menunjang praktek perancangan dan perakitan rangkaian adalah tool yang kita gunakan. Tool tersebut dapat berupa perangkat keras ( hardware ) ataupun perangkat lunak ( software ). Apapun bentuk nya, tetap merupakan hal penting yang perlu dipersiapkan dengan baik. Berikut daftar  tool yang kami gunakan dalam praktek pembuatan rangkaian ini.Daftar peralatan pendukung ( tools ) :Software “Circuit Maker 2000” dan “Trax Maker”. Software ini kami gunakan untuk merealisasikan ide ke dalam bentuk rangkaian skematik dan ilustrasi layout PCB . Software ini memiliki kemampuan yang bagus untuk merancang sebuah rangkaian elektronika/digital. Daftar komponen yang lengkap, serta dapat di edit sesuai kebutuhan membuat software ini lebih leluasa digunakan .

Cutter , digunakan untuk memotong PCB nantinya.

Solder . Alat yang menjadi kunci dalam proses pengintegrasian komponen-komponen dari rangkaian yang kita buat.

Timah ( Tinol ) . Sebagai media konduktor antara komponen dengan jalur PCB .

Multitester . Digunakan untuk mengecek komponen-komponen apakah ada yang rusak atau tidak.

Bor mini . Untuk melubangi papan PCB yang sudah  tercetak jalur PCB nya.

Tang potong kecil. Digunakan untuk memotong kabel .

PENUTUP

Bab ini merupakan akhir dari pada pembahasan maklaha, penulis mencoba memberikan saran yang mungkin menjadi bahan masukkan untuk perkembangan rangkaian dimasa yang akan datang.