Elektronika Digital Data analog, suatu besaran dinyatakan di dalam angka desimal, suatu sistem bilangan yang terdiri dari angka nol sampai sembilan. Data digital, suatu besaran dinyatakan dalam bilangan biner, yaitu suatu sistem bilangan yang hanya terdiri dari angka nol dan satu. Data digital lebih mudah disimpan, dihapus, dibaca kembali, dan dilakukan operasi aritmatik pada perangkat digital (komputer). Data digital dapat dibaca dan ditampilkan pada layar monitor seperti rekaman analog, atau ditampilkan pada perangkat audio. Data digital dapat dicetak dalam bentuk grafis (sinyal fungsi waktu) atau dalam bentuk kontur (fungsi tempat). Sehingga, bagian akhir dari suatu sistem pengumpulan data atau bagian akhir dari suatu instrumen pada umumnya adalah perangkat digital.

Rekaman data, Grafik, tegangan fungsi waktu. mV Rekaman digital, data dicatat pada interval waktu tertentu ( di cuplik atau di “sampling”) dan data di- nyatakan dalam bilangan biner. 4 3 2 1 1 12 waktu Δt = sampling interval Δt Rekaman analog adalah rekaman data pada “setiap saat” dan data dinyatakan dalam bilangan desimal.

Bilangan BINER Bilangan digital dinyatakan dengan dua keadaan yaitu BENAR atau SALAH, on atau off, atau “nol” dan “satu” ( 0 atau 1), disebut dengan bilangan biner. Jajaran bilangan biner disebut “word” ada 8,10, 12, atau 16 bit, satu kelompok jajaran bilangan biner disebut “byte”. Bilangan Desimal Bilangan BINER 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 0+0+0+0

Bilangan biner Jajaran bilangan biner sebanyak 8, disebut bilangan biner 8 bit, dituliskan, Bil biner Desimal 0000 0000 0 MSB : Most Significant Bit LSB : Least Significant Bit MSB LSB

Perangkat pada elektronika digital ( Gate ) NOT AND OR NAND NOR

Gerbang (gate). Traditional Rectangular Traditional Rectangular

Gerbang AND dan tabel benaran (truth table) Gerbang AND, dengan masukan dua dan tiga. A.B = X Harga A atau B hanya boleh L (Low)  0 (nol) atau H (High)  1 (satu) Sehingga : A B X 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 X = 1, bila semua masukan = 1

Gebang OR dan tabel benaran Gerbang OR Dapat ditulis dalam bentuk nol dan satu A B X 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 X = 0, bila semua masukan =0

Gerbang dan tabel benaran NAND GATE X = 0, bila semua masukan = 1

X = 1, bila semua masukan = 0 X = 0, bila semua masukan sama 0 semua, atau 1 semua.

FLIP-FLOP Flip-Flop adalah perangkat digital yang terdiri dari beberapa gate, yang mempunyai sifat dua keadaan stabil. Bila mula-mula dalam keadaan stabil, maka akan berubah ke keadaan stabil yang lain bila ada pulsa yang masuk pada inputnya. Keadaan ini tidak akan berubah bila tidak ada masukan pulsa baru pada inputnya. Jadi suatu flip-flop dapat “menyimpan” informasi yang masuk berupa pulsa. Sifat inilah yang kemudian flip-flop digunakan sebagai “digital memory” pada sistem digital seperti komputer. Beberapa jenis flip-flop yaitu, RS (set/reset) flip-flop, D-type Flip-flop dan JK Flip-flop. Masukan pada flip-flop ada dua sesuai tipenya, dan satu masukan lagi berupa deretan pulsa yang disebut dengan “clock”

Prinsip dasar Flip-flop Dua buah NOR gate dapat disusun menjadi sebuah flip-flop, gb.a adalah RS flip-flop. Seperti ditulis pada tabel, bila R=1 (switch keatas) dan S=0, maka output Q = 0 kondisi ini disebut kondisi RESET Sebaliknya bila S=1, berarti R=0, maka Q=1, kondisi ini disebut SET

JK flip-flop Bila masukan J dan K pada JK flip-flop diberi status tinggi (diberi tegangan positif), maka keluaran dari JK flip-flop merupakan deretan pulsa yang merupakan hasil bagi dua dari masukannya. Perubahan status keluaran Q, terjadi bila terjadi perubahan input (clock) dari positif ke negatif ( negative-going clock edge). Jika ada empat buah JK flip-flop dipasang secara serial, maka susunan ini membentuk perangkat yang disebut “counter” atau pencacah pulsa. Keluaran dari empat flip-flop tersebut membentuk jajaran bilangan biner yang menyatakan jumlah pulsa yang masuk. Keluaran flip-flop yang pertama (Q1) menyatakan LSB, sedang keluaran dari flip-flop yang keempat (Q4) menyatakan MSB.

JK Flip-Flop Dari tabel dan bentuk gelombang, diketahui bahwa pada kondisi J =1 dan K = 1, maka pada waktu ada perubahan pada clock dari 1 ke 0, maka keluaran Q berubah status, dari level 0 ke 1. Bila pada clock terjadi perubahan dari 0 ke 1, Q tidak berubah. Jadi FF membagi 2 frekuensi clock.

Pulsa ke keluaran 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001 - ----- 15 1111 MSB LSB Q4 Q1 Counter ini mempunyai 16 status pada out-put nya, maka counter ini di sebut mempunyai modulus 16

Pencacah puluhan (decade counter) Counter dengan empat flip-flop memberikan keluaran bilangan biner empat bit, dari nol (0000) sampai lima belas (1111), modulus 16. Supaya pencacahan hanya sampai sembilan (modulus 10) saja kemudian reset (0000), maka counter harus ditambah rangkaian gerbang sedemikian sehingga bila mencapai angka sepuluh (1010) masukan CLR harus diberi masukan 1 supaya counter reset. Rangkaian reset dapat digunakan dengan dua buah EXOR diberi masukan AC dan BD, kemudian keluaran dari EXOR ini sebagai masukan pada gate NOR, keluaran dari NOR ini sebagai masukan pada CLR. Maka counter menjadi DECADE COUNTER.

Decade Counter Rangkaian gate yang mengubah counter modulus 16 menjadi modulus 10 Bila A= C = 0 dan B = D = 1 maka CLR = 1, sehingga counter akan RESET pada bilangan 1010 (sepuluh), counter akan menghitung mulai nol lagi. C CLR B D

Contoh: Aplikasi gate untuk membuat driver yang mengkonversi kode desimal biner (BCD) menjadi seven segment (BCD to seven segment driver) Bila A=0, B=0, C=0 dan D=0 ; maka a,b,c,d,e,f semua =1 dan g=0, maka lampu seven segment semua menyala kecuali g. Bila A=1, lainnya =0, maka lampu seven segment yang menyala hanya a dan b. BCD to SEVEN SEGMENT Driver

Pencacah (counter) Pencacah (counter). a A b carry g B C c clock d D f d g seven segment reset BCD to Seven Segment Driver

Counter n digit (banyak angka) frekuensi = f A clock C COUNTER B reset Bila pada kaki A diberi masukan sinyal dengan frekuensi = f , dan pada kaki B diberi pulsa dengan lebar = T, maka keluaran C akan berupa pulsa sebanyak n, sesuai dengan lebar T, pulsa ini yang dihitung oleh counter. T T Bila T = 1 detik, maka counter menghitung jumlah pulsa per detik  frekuensimeter.

Counter sebagai timer (pengukur waktu) Bila masukan diberi “clock” yang diketahui frekuensinya, misalnya 1000 Hz, maka berarti setiap pulsa mempunyai lebar sebesar 1 milidetik. Masukan B diberi pulsa dengan lebar pulsa tak diketahui, maka counter akan menghitung pulsa dari clock sebanyak n, sesuai dengan lebar pulsa T. Bila counter menunjukkan angka 256, berarti T=256 milidetik, jadi dalam hal ini counter berfungsi sebagai pengukur waktu (timer atau stop-watch). Contoh: pengukur waktu pada alat ukur percepatan gravitasi (g) dengan benda jatuh bebas, saat benda mulai jatuh counter mulai menghitung, saat benda melalui sensor infra merah pada jarak h, counter berhenti menghitung, jadi waktu tempuh benda jatuh sejauh h dapat dihitung.