Guidelines to Using TTL
1. Tujuan <kembali>
Memahami guidelines to using TTL Device
Dapat membuat rangkaian sesuai dengan seri TTL Device
- Dapat
memahami setiap tabel kebenaran IC yang digunakan
2. Alat dan Bahan <kembali>
2.1. Alat : <kembali>
1. Power supply
Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu Daya adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya.
2 . Voltmeter DC
Difungsikan guna mengukur besarnya tegangan listrik yang terdapat dalam suatu rangkaian listrik. Dimana, untuk penyusunannya dilakukan secara paralel sesuai pada lokasi komponen yang sedang diukur.
2.2. Bahan : <kembali>
1. Resistor
Resistor merupakan komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur besarnya arus yang mengalir dalam rangkaian.
Spesifikasi Resistor yang dipakai:
a. Resistor 10k ohm
a. Resistor 220 ohm
respon functional resistor terhadap suhu:
2. Transistor(NPN)
Spesifikasi Transistor:
Data Sheet Transistor:
Grafik respon transistor
3. Gerbang Logika NAND (IC 74S00)
IC 74S00 merupakan ic yang dibangun dari gerbang logika
dasar NAND. Gerbang NAND menghendaki semua inputnya bernilai 0 (terhubung
dengan ground) atau salah satunya bernilai 1 agar menghasilkan output yang
berharga 1.
Spesifikasi IC 7S400:
Tegangan Suply: 7 V
Tegangan input: 5.5 V
Beroperasi pada suhu udara 0 sampai +70 derjat
Kiasaran suhu penyimpanan: -65 derjat sampai 150 derjat
celcius
Konfiugurasi pin:
- Vcc : Kaki 14
- GND : Kaki 7
- Input : Kaki 1 dan 2, 4 dan 5, 13 dan 12, 10 dan 9
- Output : Kaki 3, 6, 11
Data Sheet IC 74S00
4. Logicstate
5. LED
Led pada rangakaian digunakan sebagai indicator gerbang
logika.
Spesifikasi Led:
Tegangan kerja / jatuh tegangan pada sebuah
menurut warna yang dihasilkan:
Infra merah : 1,6 V
Merah : 1,8 V – 2,1 V
Oranye : 2,2 V
Kuning : 2,4 V
Hijau : 2,6 V
Biru : 3,0 V – 3,5 V
Putih : 3,0 – 3,6 V
Ultraviolet : 3,5 V
Data Sheet LED:
6. Relay
Relay adalah komponen yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik yang besar dengan menggunakan kendali listrik arus kecil. Relay memiliki fungsi sebagai saklar atau elektromagnetik switch yang mana dikendalikan oleh magnet listrik.
Lampu adalah sumber cahaya buatan yang dihasilkan melalui
penyaluran arus listrik melalui filamen yang kemudian memanas dan
menghasilkan cahaya.
Spesifikasi lampu yang digunakan : 12 V
Data Sheet Lampu:
Sumber tegangan terbagi menjadi dua yaitu sumber tegangan AC (arus bolak-balik) dan DC (arus searah), yang berfungsi sebagai penghasil tegangan pada rangkaian.Pada rangkaian ini menggunakan sumber tegangan DC.
Spesifikasi battery yang digunakan : 12V
3. Dasar Teori <kembali>
Panduan untuk Menggunakan Perangkat TTL
Panduan berikut harus dipatuhi saat menggunakan perangkat
keluarga TTL:
1. Mengganti IC TTL dari satu subfamili TTL dengan subfamili lain milik subfamili lain (nomor jenis tetap sama) tidak boleh dilakukan secara membabi buta. Perancang harus memastikan hal itu. perangkat pengganti kompatibel dengan sirkuit yang ada sehubungan dengan parameter seperti kemampuan penggerak keluaran, pembebanan masukan, kecepatan dan sebagainya. Sebagai ilustrasi, mari kita asumsikan bahwa kita menggunakan 74S00 (quad dua masukan NAND), keluarannya menggerakkan 20 masukan NAND berbeda yang diimplementasikan menggunakan 74S00, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.61. Sirkuit ini bekerja dengan baik karena keluarga Schottky TTL memiliki fan-out 20 dengan kemampuan drive output TINGGI 1 mA dan persyaratan arus TINGGI input 50 A. Jika kami mencoba mengganti driver 74S00 dengan driver 74LS00, rangkaian gagal berfungsi karena 74LS00 NAND memiliki kemampuan drive keluaran TINGGI hanya 0,4 mA. Itu tidak dapat memberi makan 20 beban masukan NAND yang diimplementasikan menggunakan 74S00.
2. Tak satu pun dari input dan output IC TTL harus
digerakkan oleh lebih dari 0,5 V di bawah referensi tanah.
3. Teknik pentanahan yang benar harus digunakan saat mendesain tata letak PCB. Jika pembumian tidak tepat, arus loop pembumian menimbulkan penurunan tegangan, sehingga IC yang berbeda tidak akan memiliki referensi yang sama. Ini secara efektif mengurangi kekebalan kebisingan.
4. Rel catu daya harus selalu dipisahkan dengan benar dengan
kapasitor yang sesuai sehingga tidak ada penurunan pada rel VCC karena input
dan output melakukan transisi logika.
5. Input yang tidak digunakan tidak boleh dibiarkan
mengambang. Semua input yang tidak digunakan harus diikat ke logika TINGGI
dalam kasus gerbang AND dan NAND, dan ke ground dalam kasus gerbang OR dan NOR.
Alternatifnya adalah menghubungkan input yang tidak digunakan ke salah satu
input yang digunakan.
6. Saat menggunakan perangkat kolektor terbuka, pull-up
resistif harus digunakan. Nilai tahanan pull-up harus ditentukan dari persamaan
berikut:
Berikut dasar teori setiap komponen yang digunakan untuk
membuat rangkain
1. Resistor
Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen
elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan
menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya. Satuan Resistor adalah Ohm
(simbol: O) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Dalam sejarah,
kata ohm itu diambil dari nama salah seorang fisikawan hebat asal German
bernama George Simon Ohm. Beliau juga yang mencetuskan keberadaan hukum ohm yang
masih berlaku hingga sekarang.
Rumus dari Rangkaian Seri Resistor: Rtotal = R1 + R2 + R3 +
….. + Rn
Rumus dari Rangkaian paralel Resistor: 1/Rtotal = 1/R1 +
1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn
Rumus resistor dengan hukum ohm: R = V/I
Cara menentukan nilai resistor dapat dilihat dengan gelang warna pada tabel berikut:
Contohnya sebagai berikut:
2. Transistor
Transistor NPN
Pada transistor NPN, semikonduktor tipe-P diapit oleh dua semikonduktor tipe-N. Transistor NPN juga dapat dibentuk dengan menghubungkan anoda dari dua dioda sebagai base dan katoda sebagai kolektor dan emitor. Arus mengalir dari kolektor ke emitor karena potensial kolektor lebih besar daripada base dan emitor.
Transistor PNP
Pada transistor PNP, semikonduktor tipe-N diapit oleh dua semikonduktor tipe-P. Transistor PNP juga dapat dibentuk dengan menghubungkan katoda dari dua dioda sebagai base dan anoda sebagai kolektor dan emitor. Hubungan emitter-base foward bias sementara collector-base reverse bias. Jadi, arus mengalir dari emitor ke kolektor karena potensial emitor lebih besar daripada base dan kolektor.
Transistor sebagai saklar
Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titk jenuh (saturasi). Pada titk jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut-off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor. Nilai resistor terhubung ke base (Rb) dapat dihitung dengan;
Rb = Vbe / Ib
Transistor sebagai penguat
Transistor sebagai penguat jika bekerja dalam daerah aktif. Tegangan, arus, dan daya dapat diperkuat dengan beberapa konfigurasi seperti common emitter, common colector, dan common base.
DC Current Gain = Collector Current (Ic) / Base Current (Ib)
3. Gerbang Logika NAND (IC 74S00)
Gerbang OR, AND dan NOT adalah tiga gerbang logika dasar
karena keduanya dapat digunakan untuk membangun rangkaian logika untuk ekspresi
Boolean yang diberikan. Gerbang NOR dan NAND memiliki properti yang
masing-masing dapat digunakan untuk mengimplementasikan perangkat keras
rangkaian logika yang sesuai dengan ekspresi Boolean yang diberikan. Artinya,
dimungkinkan untuk menggunakan hanya gerbang NAND atau hanya gerbang NOR untuk
mengimplementasikan ekspresi Boolean apa pun.
Gerbang NAND atau disebut juga "NAND GATE" adalah
jenis gerbang logika kombinasi yang memiliki dua input (Masukan) dan satu
output (keluaran). Pada dasarnya gerbang NAND merupakan pengembangan atau
kombinasi dari gerbang AND dan gerbang NOT "NAND = NOT AND". Untuk
lebih jelasnya perhatikan simbol dan gerbang kebenaran gerbang NAND berikut.
Pada gerbang logika NAND, simbol yang menandakan operasi
gerbang logika NAND adalah tanda bar (-) diatas variabel, perhatikan gambar
diatas.
Perhatikan tabel kebenaran gerbang NAND. Cara cepat untuk
mengingat tabelnya adalah dengan mengingat pernyataan berikut. "Gerbang
NAND akan menghasilkan output logika 0 bila semua inputnya memiliki logika
1" sedangkan " Gerbang NAND akan menghasilkan keluaran logika 1 bila
salah satu input atau semua input memiliki logika 0".
Secara singkat, cukup mengingat gerbang logika AND, karena
output dari gerbang logika NAND merupakan kebalikan dari output gerbang AND.
Transistor Gerbang NAND
Secara sederhana, gerbang logika NAND 2 input dapat dibangun
menggunakan RTL Resistor-transistor Switch yang terhubung bersama degan input
yang terhubung langsung ke basis transistor, dimana transistor harus dalam
keadaan cut-off "MATI" untuk keluaran Q.
Gerbang logika NAND dapat menghasilkan fungsi logis yang
diinginkan dengan simbol berupa gerbang AND standar dengan tambahan lingkaran
(biasa juga disebut sebagai "Gelembung Inversi" pada bagian output
yang mana mewakili gerbang NOT) yang disebut sebagai operasi logika NAND.
Jenis Gerbang Logika NAND:
Gerbang logika NAND 4-Input
Berdasarkan gambar diatas ekspresi Boolean untuk gerbang
NAND 4 input yaitu :
Q = A.B.C.D
Gerbang NAND "Universal"
Gerbang logika NAND umumnya disebut juuga sebagai gerbang
universal, hal ini dikarenakan gerbang NAND merupakan gerbang yang paling umum
digunakan. Disamping itu, gerbang NAND juga dapat menghasilkan semua gerbang
logika lainnya sehingga dalam praktiknya gerbang NAND dapat membentuk rangkaian
logika paling praktis.
Berikut contoh rangkaianya:
Data Sheet Gerbang NAND(IC 74S00):
4. Logic State
Status logika Pengertian logis, benar atau salah, dari sinyal biner yang diberikan. Sinyal biner adalah sinyal digital yang hanya memiliki dua nilai yang valid. Dalam istilah fisik, pengertian logis dari sinyal biner ditentukan oleh level tegangan atau nilai arus sinyal, dan ini pada gilirannya ditentukan oleh teknologi perangkat. Dalam sirkuit TTL, misalnya, keadaan sebenarnya diwakili oleh logika 1, kira-kira sama dengan +5 volt pada garis sinyal; logika 0 kira-kira 0 volt. Tingkat tegangan antara 0 dan +5 volt dianggap tidak ditentukan.
5. LED
LED atau singkatan dari Light Emitting Diode adalah salah satu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mempu mengeluarkan cahaya. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi pada LED elektron menerjang sambungan P-N (Positif-Negatif). Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.
LED memiliki bentuk fisik seperti gambar berikut:
LED memiliki dua kaki yang terbuat dari sejenis kawat. Kawat
yang panjang adalah anoda, sedangkan kawat yang pendek adalah katoda. Coba
perhatikan bagian dalam LED, akan terlihat berbeda antara kiri dan kanannya.
Yang ukurannya lebih besar adalah katoda, atau yang mempunyai panjang sisi atas
yang lebih besar adalah katoda.
Anoda adalah elektroda, bisa berupa logam maupun penghantar
listrik lainnya pada sel elektrokimia yang terpolarisasi jika arus mengalir ke
dalamnya. Arus listrik mengalir berlawanan dengan arah pergerakan elektron.
Katoda merupakan kebalikan dari anoda. Katoda adalah
elektroda dalam sel elektrokimia yang terpolarisasi jika arus listrik mengalir
keluar darinya.
6. Relay
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.
Ada besi atau yang disebut dengan nama inti besi dililit oleh sebuah kumparan yang berfungsi sebagai pengendali. Sehingga kumparan kumparan yang diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya elektromagnet. Gaya tersebut selanjutnya akan menarik angker untuk pindah dari biasanya tutup ke buka normal. Dengan demikian saklar menjadi pada posisi baru yang biasanya terbuka yang dapat menghantarkan arus listrik. Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada posisi awal, yaitu normal close.
Fitur:
1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan) 5V
2. Arus pemicu 70mA
3. Beban maksimum AC 10A @ 250 / 125V
4. Maksimum baban DC 10A @ 30 / 28V
5. Switching maksimum
7.
Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED
adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya
monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang
terbuat dari bahan semikonduktor.
8. Battery
Spesifikasi battery : 12 V
Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih
sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya
pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, dan mobil listrik. Ketika
baterai memasok daya listrik, terminal positifnya adalah katode dan terminal
negatifnya adalah anoda. Terminal bertanda negatif adalah sumber elektron yang
akan mengalir melalui rangkaian listrik eksternal ke terminal positif. Ketika
baterai dihubungkan ke beban listrik eksternal, reaksi redoks mengubah reaktan
berenergi tinggi ke produk berenergi lebih rendah, dan perbedaan energi-bebas
dikirim ke sirkuit eksternal sebagai energi listrik. Secara historis istilah
"baterai" secara khusus mengacu pada perangkat yang terdiri dari
beberapa sel, namun penggunaannya telah berkembang untuk memasukkan perangkat
yang terdiri dari satu sel. Kutub yang bertanda positif menandakan bahwa
memiliki energi potensial yang lebih tinggi daripada kutub bertanda negatif.
Kutub bertanda negatif adalah sumber elektron yang ketika disambungkan dengan
rangkaian eksternal akan mengalir dan memberikan energi ke peralatan eksternal.
Ketika baterai dihubungkan dengan rangkaian eksternal, elektrolit dapat
berpindah sebagai ion didalamnya, sehingga terjadi reaksi kimia pada kedua
kutubnya. Perpindahan ion dalam baterai akan mengalirkan arus listrik keluar
dari baterai sehingga menghasilkan kerja. Meski sebutan baterai secara teknis
adalah alat dengan beberapa sel, sel tunggal juga umumnya disebut baterai.
4. Percobaan <kembali>
4.1. Prosedur Percobaan <kembali>
1. Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan
2. Disarankan agar membaca datasheet setiap komponen
3. Cari komonen yang diperlukan di library proteus
4. Untuk rangkaian NAND(IC 74S00), pasang Gerbang
NAND(IC 74S00), resistor , led,relay, logic state, Lampu dan power suply
sesuai gambar rangkaian dibawah
5. Atur nilai resistor serta logic state
6. Coba dijalankan rangkaian apabila ouput hidup (lampu,led) maka rangkaian bisa digunakan
4.2. Rangkaian Simulasi <kembali>
 |
| Gambar Rangkaian |
Prinsip kerja gambar rangkaian :
Apabila input gerbang logika NAND U1:A keduanya berlogika 1
(HIGH) maka output yang dihasilkan akan belogika 0 (LOW) sehingga tegangan yang
terukur pada outputnya 0 V. output dari gerbang NAND U1:A masuk ke input
gerbang NAND U1:B, NAND U1:C dan NAND U1:D. di gerbang NAND U1:B input nya kan
berlogika 1 (HIGH) dan 0 (LOW) yang mana outputnya akan berlogika 1 (HIGH)
sehingga terukur tegangan outputnya sebesar 4.53 V. Dengan tegangan 4.53 maka
relay aktiv dan coil relay berpindah ke kiri yang menyebabkan arus dari baterai
mengalir ke lampu sehingga lampu menyala.
Digerbang NAND U1:C karena salah satu inputnya berasal dari
output NAND U1:A sehingga berlogika 0 (LOW) dan input yang satu lagi berlogika
1 (HIGH) sehingga outputnya berlogika 1 (HIGH) yang mengaliri arus ke R1 220
ohm dan masuk ke LED sehingga LED menyala karena tegangan cukup(2.23 V).
Digerbang NAND U1:D inputnya akan berlogika 0 (LOW) yang
berasal dari output NAND U1:A dan satu lagi berlogika 0 (LOW) dari logic state
sehingga output akan berlogika 1 (HIGH) yang akan mengaliri arus menuju
transistor dan terukur tegangan pada basis transistor sebesar 4.84 V sehingga
transistor sudah aktiv. Karena transistor aktiv, maka arus mengalir dari VCC
menuju R2 10k masuk ke kaki collector lalu menuju ke R3 10k dan R4 220 ohm.
Dari R4 arus mengalur masuk ke LED karena tegangan pada LED cukup maka LED pun
menyala.
Jika input NAND U1:A keduanya berlogika 0 (LOW) maka output
dari gerbang NAND U1:B akan berlogika 0 (LOW) dan begitu juga dengan gerbang
NAND U1:C yang menyebabkan lampu dan LED Yello tidak menyala. Sedangkan jika
kedua input gerbang NAND U1:D berlogika 1 (HIGH) maka tidak ada arus yang
mengalir dari outputnya karena output berlogika 0 (LOW).
Download
File Rangkaian Proteus
Data
Sheet Gerbang NAND (IC 74S00)
5. Kumpulan Soal <kembali>
5.1. Example <kembali>
1. Sebutkan 5 jenis seri IC dari family TTL selain gambar di atas?
IC 74F00
IC 74HC10
IC 74LS03
IC 74S08
IC 74AS02
2. Sebutkan rumus yang digunakan untuk mencari nilai tahanan
pull up resistif pada saat perangkat collector terbuka?
di mana RX adalah resistor pull-up eksternal; RX (maks.)
Adalah nilai maksimum resistor pull-up eksternal; N1 adalah jumlah output
WIRED-OR; N2 adalah jumlah beban input unit yang digerakkan; IOH adalah arus
bocor keluaran TINGGI (dalam mA); IOL adalah arus keluaran tingkat RENDAH dari
elemen penggerak (dalam mA); VOL adalah tegangan output level RENDAH; dan VOH
adalah tegangan output level TINGGI. Satu beban unit TTL dalam keadaan TINGGI =
40mA, dan satu beban unit TTL dalam keadaan RENDAH = 1.6mA.
5.2. Problem <kembali>
1. Apa yang terjadi jika kedua input dari gerbang NAND U1:A berlogika LOW dan salah satu input gerbang NAND U1:C berlogika LOW?
Jawab:
Karena kedua input gerbang NNAD U1:A berlogika LOW maka
outputnya akan menghasilkan logika HIGH yang mana akan masuk ke input U1:B dan
U1:C . karena input U1:B keduanya berlogika HIGH maka ouputnya akan berlogika
LOW sehingga tidak ada arus yang mengalir. Sedangkan input gerbang NAND U1:C
berlogika HIGH dan LOW yang menyebabkan outputnya berlogika HIGH sehingga LED
menyala.
2. Pada Gambar rangkaian di atas jika komponen IC 74S00 di
ganti dengan IC 74LS00 maka apa yang akan terjadi?
Jawab:
Jika mengganti driver 74S00 dengan driver 74LS00,
rangkaian gagal berfungsi karena 74LS00 NAND memiliki kemampuan drive keluaran
TINGGI hanya 0,4 mA. Itu tidak dapat memberi makan 20 beban masukan NAND yang
diimplementasikan menggunakan 74S00. Dengan melakukan itu, maka akan melampaui
kemampuan fan-out status-TINGGI dari perangkat. Selain itu, 74LS00 memiliki
spesifikasi penyerap arus keluaran 8 mA, sedangkan persyaratan penurunan arus
masukan 74S00 adalah 2 mA. Ini menyiratkan bahwa 74LS00 hanya dapat memberi
makan empat input dari 74S00 dengan andal dalam status RENDAH. Dengan memberi
makan sebanyak 20 input, maka akan melampaui kemampuan fan-out LOW-state 74LS00
dengan selisih yang besar.
5.3. Pilihan Ganda <kembali>
1 berikut beberapa komponen IC yang termasuk keluarga dari
CMOS adalah?
a. IC 74S00
b. IC 741
c. IC 4000 series
d. IC OP amp
Jawaban : c
2. Berapa tegangan supply dari IC 74S00 dari keluarga TTL?
a. 4.5 – 5 V
b. 3.5 – 5 V
c. 4.7 – 5 V
d. 1.5 – 4 V
Jawaban : a
Tidak ada komentar:
Posting Komentar