PROTON

RANGKAIAN LOGIKA

Rangkaian logika terbagi menjadi 2, yaitu :
    1. Rangkaian logika sequensial
    2. Rangkaian logika kombinasional

A. Rangkaian logika sequensial

     Sedangkan rangkaian logika Sequensial adalah rangkaian yang kondisi keluarannya dipengaruhi oleh kondisi masukan dan keadaan keluaran sebelumnya atau dapat juga dikatakan rangkaian yang bekerja berdasarkan urutan waktu. Ciri rangkaian logika sequensial yang utama adalah adanya jalur umpan balik (feed back) di dalam rangkaiannya.

Adapun piranti rangangkaian logika sequensial yaitu:
  a. Flip-flop
  b. Register
  c. Counter


a.  Flip-flop

     Flip flop adalah sebuah rangkaian sekuensial untuk menyusun counter. Flip flop ( multivibrator bistabil ) mempunyai keluaran tegangan rendah ( 0 ) atau tinggi (1 ). Keluaran ini tetap rendah atau tinggi selama belum ada masukkan yang merubah keadaan tersebut. Rangkaian yang bersangkutan harus di – drive ( dikendalikan ) oleh satu masukkan yang disebut pemicu ( trigger ). Keadaan tersebut akan berubah kembali bila ada masukkan pemicu lagi.
     Flip – flop adalah sebuah rangkaian regeneratif dengan dua buah piranti aktif, yang dirancang sedemikian rupa sehingga salah satu penghantar bersifat menghantar pada saat piranti yang lain terpancung. Keluaran flip – flop akan tertahan pada posisi tinggi ( high ) atau kondisi ( low ) selamaselang waktu yang tak terbatas sampai rangkaian mendapat trigger yang dapat berubah kondisi keluaran flip- flop.
     Rangkaian flip – flop tidak harus menggunakan transistor, namun bisa diubah menggunakan komponen elektronika yang lain, yaituseperti menggunakan gerbang – gerbang logika.
Pada gambar 1 dapat dilihat rangkaian dasar memorisatu bit yang terdiri dari dua buah gerbang NOT ( gerbang NAND masukan tunggal ) Nand 1 dan Nand 2, keluaran dari satu gerbang diumpan balikkan ke masukkan pada gerbang yang lain. Kombinasi umpan balik ini disebut dengan flip flop.

Gambar 1.

Flip-flop ada 4 jenis, yaitu:
  • Flip-flop R-S
  • JK flip-flop
  • D flip-flop (delay flip-flop)
  • T flip-flop (toogle flip-flop)



I. Flip-flop R-S

Perhatikan gambar di atas.
Flipflop R-S terdiri dari dua masukan, yaitu S (set) dan R (reset). Serta dua keluarannya yaitu Q dan Q . Kondisi Set adalah kondisi ketika Q berlogika 1. Sedangkan kondisi Reset adalah kondisi ketika Q berlogika 0.



II. JK flip-flop

     Flipflop JK merupakan penyempurnaan dari flipflop RS terutama untuk mengatasi kondisi terlarang seperti yang telah dijelaskan diatas. Pada kondisi masukan J = 1 dan K = 1 akan membuat kondisi keluaran berlawanan dengan kondisi keluaran sebelumnya. Sementara untuk keluaran berdasarkan kondisikondisi masukan yang lain semua sama dengan Flipflop RS.

III. D flip-flop (delay flip-flop)

      Flipflop D merupakan Flipflop RS yang memaksa untuk memiliki satu masukan dengan R selalu berlawanan dengan S, sehingga kondisi masukan SR sama tidak akan pernah terjadi.
Perhatikan gambar flipflop D berikut.

IV. Toogle flip-flop

      Flipflop T atau flipflop toggle adalah flipflop JK yang kedua masukannya (J dan K) digabungkan menjadi satu sehingga hanya ada satu jalan masuk. Karakteristik dari flipflop ini adalah kondisi keluaran akan selalu toggle atau berlawanan dengan kondisi sebelumnya apabila diberikan masukan logika 1. Sementara itu kondisi keluaran akan tetap a

b. Register

     Register adalah suatu rangkaian logika yang berfungsi untuk menyimpan data atau informasi. Setelah mempelajari bermacam-macam flip-flop, dapatlah dimengerti bahwa yang disebut register itu tidak lain adalah alat untuk menyimpan data yang berupa satu atau beberapa flip-flop yang digabungkan menjadi satu. Hal itu dimaksudkan bahwa register yang paling sederhana hanya terdiri satu flip-flop saja, yang berarti hanya dapat menyimpan data yang terdiri dari satu bit bilangan biner saja yaitu “0” atau “1”. Oleh karena itu, untuk menyimpan data yang terdiri dari empat bit bilangan biner misalnya, diperlukan flip-flop sebanyak empat buah. Lihat gambar dibawah ini.

Pada gambar diatas terdapat empat buah D Flip-flop yang digabungkan menjadi satu. Outputnya masing-masing adalah Q1, Q2, Q3, dan Q4. Dan ditunjukkan dengan gambar lampu indikator dibawahnya.
Data yang akan disimpan berupa digit-digit bilangan biner sesuai yang terlihat dimasing-masing jalan masukkan flip-flop tersebut. Output akan respon pada saat sinyal clock diberikan, dan hal itu dapat dilihat pada lampu indikator. Data “0” ditunjukkan dengan lampu indikator yang padam, sedangkan data “1” ditunjukkan dengan lampu yang menyala. Pada gambar diatas, register tersebut berisi data atau informasi : 1 1 0 1 atau bilangan desimal 13.

c. Counter

     Counter adalah suatu rangkaian logika sekuensial yang dapat berfungsi untuk menghitung jumlah pulsa yang masuk dinyatakan dalam bentuk bilangan biner.
     Hampir seluruh peralatan elektronik yang mempergunakan sistem digital didalam rangkaiannya berisi suatu alat yang dapat mengontrol urutan operasi program. Alat tersebut dinamakan pencacah atau counter.

•   Macam-macam counter
     Pada umumnya counter dibentuk dari beberapa buah rangkaian flip-flop yang jumlahnya disesuaikan dengan kebutuhan. Menurut cara kerja masukan pulsa kedalam setiap flip-flop, maka counter dapat dibagi kedalam :
  1. Asynchronous binary counter
  2. Synchronous binary counter
Sedangkan menurut urutan hitungan yang terbentuk pada outputnya, maka counter dapat dibagi atas :
  * Up counter
  * Down counter
  * Up down counter


1.  Asynchronous binary up counter
     Counter ini dapat menghitung bilangan biner dengan urutan dari bawah ke atas. Apabila digunakan 4 buah flip-flop, maka kita dapat melakukan hitungan paling tinggi adalah 1111.
     Counter yang dapat menghitung sampai 1111 disebut 4 bit binary counter. Oleh karena dapat menghitung dengan cara ke atas , maka disebut pula asynchronous 4 bit binary up counter, saperti tampak pada gambar berikut

2.  Asynchronous binary down counter

     Prinsip kerja counter ini adalah kebalikan dari up counter, yaitu menghitung bilangan biner dengan urutan dimulai dari atas ke bawah (dari besar ke kecil).
     Prinsip kerja counter ini juga tidak berbeda dengan up counter hanya setiap output flip-flop diambil dari output Q, sedangkan inputnya dihubungkan dengan Q dari flip-flop sebelumnya. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut.

3.  Asynchronous binary up down counter

     Suatu rangkaian elektronika yang mempergunakan sistem digital sering memerlukan suatu alat pencacah yang dapat menghitung keatas dan bisa juga menghitung kebawah.
     Alat pencacah yang dapat melakukan perhitungan seperti itu disebut Binary Up Down Counter yang dapat menghitung ke atas dan ke bawah dengan mengatur suatu alat pengontrol tertentu.



B.  Rangkaian logika kombinasional

     Adalah sekumpulan interkoneksi gate yang setiap saat outputnya hanya merupakan fungsi input pada suatu saat tertentu saja.

Rangkaian logika kombinasional terdiri dari :

1.  ENCODER
     Encoder (penyandi) merupakan suatu sarana/piranti elektronika yang dapat mengubah atau menterjemahkan bahasa yang dimengerti manusia (tampilan, dll) menjadi bahasa yang dimengerti oeh mesin (biner).
     Encoder mempunyai n input dan m output, dimana satu input saja yang suatu saat aktif, outputnya berupa suatu kombinasi beberapa bit.
Ilustrasi digital encoder

2.  DECODER

     Decoder (pemecah sandi) merupakan suatu sarana/piranti elektronika yang dapat mengubah atau menterjemahkan bahasa yang dimengerti oleh mesin ke dalam bahasa yang dimengerti oleh manusia, atau menampilkan kode-kode biner menjadi tanda-tanda yang dapat di tanggapi secara visual, encoder mempunyai n input dan 2n output.

3. ADDER

Adder merupakan rangkaian penjumlah. Terdiri dari :

a.  Half adder (2-bit)
     Half Adder menjumlahkan dua buah bit input, dan menghasilkan nilai jumlahan (sum) dan nilai lebihnya (carry-out). Half Adder diletakkan sebagai penjumlah dari bit-bit terendah (Least Significant Bit). oleh karena itu dinamakan penjumlah tak lengkap.

b.  Full adder

     Half Adder tidak dapat digunakan untuk melakukan proses penjumlahan dua buah bilangan yang masing-masing terdiri dari beberapa digit ( multi digit ). Penjumlahan yang terdiri dari beberapa bit harus menyertakan carry pada digit yang lebih tinggi berikutnya dan solusi penjumlah yang demikian disebut Full Adder ( FA ), dimana disamping input A dan B disertakan juga Carry sebagai bagian dari input.

4.  SUBTRACTOR

     Sama seperti rangkaian penjumlahan biner, pada rangkaian pengurangan biner juga dapat dibagi menjadi half subtactor dan full subtractor. Rangkaian half subtractor merupakan dasar untuk menyusun atau membuat rangkaian full subtractor. Jadi untuk dapat memahami rangkaian full subtraktor, kita wajib terlebih dahulu memahami prinsip dasar dari rangkaian half subtractor. Berikut ini adalah penjelasan dari rangkaian half subtractor dan full subtractor.

a.  Half subtractor
     Rangkaian pengurang setengah atau half subtractor merupakan implementasi dari operasi pengurangan dasar dua bilangan biner.
     Pada rangkaian ini tidak ada pengurangan borrow in yang dilibatkan yang artinya pada rangkaian ini proses pengurangan belum sempurna. Berikut ini adalah rumus dasar pengurangan biner yang dapat dilakukan oleh half subtractor.

      Rumus dasar pengurangan di atas dapat kita gambarkan dalam bentuk tabel kebenaran (truth table) seperti gambar berikut:Rumus dasar pengurangan di atas dapat kita gambarkan dalam bentuk tabel kebenaran (truth table) seperti gambar berikut:

b.  Full subtractor
     Ketidakmampuan rangkaian half subtractor dalam melibatkan borrow in dapat diatasi dengan menggunakan Rangkaian full subtractor. Sesuai dengan namanya full subtractor merupakan penjumlahan penuh yang maksudnya sudah melibatkan borrow out dan borrow in dalam prosesnya. Sehingga proses pengurangan dapat dilakukan dengan sempurna
     Pola penguranganya dapat dilihat pada gambar berikut:Pola penguranganya dapat dilihat pada gambar berikut:

Pola di atas dapat kita gambarkan dengan sebuah tabel kebenaran (truth table) berikut:

5.  MULTIFLEXER
     Multiplexer adalah merupakan rangkaian elektronika yang berfungsi untuk memilih salah satu diantara banyak masukan menjadi satu keluaran. Jumlah bit dari bagian pemilih (selector) menentukan banyaknya jalur masukan yang bisa diterima. Dengan ketentuan adalah :
I = 2^s

dimana :
I : Banyaknya jalur masukan yang bisa diterima
s : Jumlah bit dari selector atau jumlah jalur pemilih

     sebagai contoh jika kita menginginkan 14 jalur masukan, maka jumlah bit dari selector minimal yang harus kita penuhi adalah 4 bit. Dimana dengan selector 4 bit bisa mewakili 16 jalur masukan.

sumber 1
sumber 2
sumber 3
sumber 4
sumber 5