Kuliah Rangkaian Digital Kuliah 1 Pengantar Teknik Komputer

Kuliah Rangkaian Digital Kuliah 1: Pengantar Teknik Komputer Universitas Gunadarma 1

Introduction to Digital Systems This course is about … n Logic and digital circuits/gates to implement logic What you will get at the end of this semester … n A systematic way to specify, design, and analyze digital systems What I expect from you … n Get involved and work hard 2

Sistem Analog vs. Digital Sistem Analog/Digital memroses sinyal-2 bervariasi dengan waktu yang memiliki nilai-2 kontinyu/ 2 phase diskrit values. vs. High Low NILAI 2 -phase diksrit (Boolean, binary): n tinggi/rendah (high/low), benar/salah (true/false), atau 1/0. Komputer-2 digital: n komputasi melalui representasi logika guna menyelesaikan tugas-2 (tasks) Berbagai contoh sistem digital saat ini (sebelumnya sistem analog): n n Audio recording (CDs, DAT, mp 3) Phone system switching Automobile engine control Movie effects, still and video cameras…. 3

Keuntungan Sistem Digital dibandingkan Sistem Analog Reproduksibiltas akan hasil-hasil (results) dan akurat lebih reliable (noisenya lebih rendah, akibat imunitas yang lebih baik thp noise) Mudah di desain: tidak perlu kemampuan matematik khusus untuk memvisualisasikan sifat-2 rangkaian digital yang kecil Fleksibilitas dan fungsionalitas Programmability Speed: sebug IC complete complex digital dapat memproduksi sebuah keluaran lebih kecil dari 2 nano detik (2 ns atau 2 x 10 -9 seconds) Economy: Biaya IC sanga rendah (akibat pengulangan dan produksi massal dari integrasi jutaan elemen logika digital pada sebuah chip miniatur tunggal 4

Apa sebenarnya logika digital ? Menggunakan kombinasi-2 biner BENAR & SALAH u/ menyerupai cara ketika kita menyelesaikan masalah – sehingga biasa disebut logika-logika kombinasional Kita dapat menggunakan langkah-2 berpikir logis dan/atau keputusan-2 masa lalu (yaitu memory) u/ menyelesaikan masalah – Combinational outputs (terurut) sehingga biasa disebut logika-logika Memory sekuensial outputs Combinational logic Memory elements External inputs 5

Berbagai Representasi Logika Digital Tabel kebenaran (Truth tables) ( ) Ekspresi-2 Boolean ( ) Digram gerbang logika (Logic gate diagrams) ( ) Diagram level transistor Diagram penempatan bagian (parts placement diagrams) ( ) High level description languages (VHDL) ( ): fokus kuliah ini 6

Represntasi Logika Digital Aljabar Switching: n Elemen-2: {0, 1} n Operator-operator: { · , + , ‘ , … } Kadang dinyatakan dgn X, ~X or ¬X Tergantung pd teknologi fabrikasi technology - Vcc dapat 5 v atau 3 V 7

Representasi: tabel kebenaran & ekspresi Boolean Tabel kebenaran: menyediakan suatu daftar setiap kombinasi yang mungkin dari masukan-2 biner pada sebuah rangkaian digital dan keluaran -2 yang terkait. Ekspresi Boolean: mengekspresikan logika pada sebuah format fungsional contoh: Multiplexer n n Z = S¢ × A + S × B S menetukan apakah keluaran Z sama dengan masukan A atau B A Z B S 8

9

Representasi: diagram gerbang logika Contoh: multiplekser n Z = S¢ × A + S × B S’· A A S Z S’· A + S · B B A B S·B 2: 1 MUX S Z Dpt digunakan u/ Rangkaian yg lebih besar 10

Representasi: diagram lever transistor Contoh: multiplekser n Z = S¢ × A + S × B # gerbang/transistor (fan-out) yg dapat diatur Tergantung pada ukuran & # dari pengatur transistor (fan-in) 11

Representasi: diagram peletakan bagian-2 Bagian-2: real world hardware yang merealisasi logika-2 digital logics Keluarga Transistor-transistor logic (TTL) 74 LS dari IC digital memproduksi dua level tegangan: n n < 0. 5 V merepresentasikan tegangan rendah (low / L (0)) > 2. 7 V merepresentasikan tegangan tinggi (high/ H (1)) Diagran penempatab bagian: n n Bagian-2 dikoneksi via kabel Kemudian rangkain-2 di- debug 12

Contoh TTL IC: Inverter A A' Vcc 14 13 12 11 10 9 8 Tabel kebenaran 1 2 3 4 5 6 7 Ground TTL 74 LS family 74 LS 04 Hex Inverter IC Package 13

Contoh TTL IC: Gerbang AND A A·B B Vcc 14 13 12 11 10 9 8 A 0 0 1 1 B 0 1 A·B 0 0 0 1 Tabel kebenaran 1 2 3 4 5 6 7 Ground TTL 74 LS family 74 LS 08 Quad 2 -input AND Gate IC Package 14

Contoh TTL IC: gerbang OR A B A+B Tabel kebenaran TTL 74 LS family 74 LS 08 Quad 2 -input OR Gate IC Package 15

Contoh TTL IC: Gerbang NAND A B (A·B)' A (A·B)' B Gerbang NAND self-sufficient: dapat membangun setiap rangk. Logika manapun, termasuk AND/OR/NOT. x' Contoh: implementasi NOT menggunakan NAND x A 0 0 1 1 B 0 1 (A·B)' 1 1 1 0 Tabel kebenaran TTL 74 LS family 74 LS 00 Quad 2 -input NAND Gate IC Package 16

Contoh TTL IC: Gerbang NOR A B (A+B)' A (A+B)' B Gerbang NOR juga self-sufficient. Pertanyaan: Bagaimana membangun gerbang NOT dengan menggunakan NOR? Tabel kebenaran TTL 74 LS family 74 LS 02 Quad 2 -input NOR Gate IC Package 17

Contoh TTL IC: Gerbang XOR A B = A B’ + A’ B A A B B Vcc 14 13 12 11 10 9 8 A 0 0 1 1 B 0 1 A B 0 1 1 0 Tabel kebenaran 1 2 3 4 5 6 7 Ground TTL 74 LS family 74 LS 86 Quad 2 -input XOR Gate IC Package 18

Rangkaian u/ menentukan gerbang AND 19

LATIHAN Download student version PSPICE dari http: //www. orcad. com, dan gambarkan sebuah diagram gerbang logika spt tampak dibawah ini. Tuliskan ekspresi Boolean dari F. X Y F Z 20