Kuliah Rangkaian Digital Kuliah 1: Pengantar Teknik Komputer Universitas Gunadarma

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

Sistem Analog vs. Digital Sistem Analog/Digital memroses sinyal-2 bervariasi dengan waktu yang memiliki nilai-2 kontinyu/ 2phase diskrit values. NILAI 2-phase diksrit (Boolean,binary): tinggi/rendah (high/low), benar/salah (true/false), atau 1/0. Komputer-2 digital: komputasi melalui representasi logika guna menyelesaikan tugas-2 (tasks) Berbagai contoh sistem digital saat ini (sebelumnya sistem analog): Audio recording (CDs, DAT, mp3) Phone system switching Automobile engine control Movie effects, still and video cameras…. High Low vs.

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 2x10-9 seconds) Economy: Biaya IC sanga rendah (akibat pengulangan dan produksi massal dari integrasi jutaan elemen logika digital pada sebuah chip miniatur tunggal

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 – sehingga biasa disebut logika-logika sekuensial (terurut) Combinational logic Memory elements Combinational outputs Memory outputs External inputs

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

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

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 Z = S¢ × A + S × B S menetukan apakah keluaran Z sama dengan masukan A atau B A B Z S

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

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

Representasi: diagram peletakan bagian-2 Bagian-2: real world hardware yang merealisasi logika-2 digital logics Keluarga Transistor-transistor logic (TTL) 74LS dari IC digital memproduksi dua level tegangan: < 0.5V merepresentasikan tegangan rendah (low / L (0)) > 2.7V merepresentasikan tegangan tinggi (high/ H (1)) Diagran penempatab bagian: Bagian-2 dikoneksi via kabel Kemudian rangkain-2 di- debug

Contoh TTL IC: Inverter A A' A A' 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Ground Vcc Tabel kebenaran TTL 74LS family 74LS04 Hex Inverter IC Package

Contoh TTL IC: Gerbang AND A · B 1 Tabel kebenaran A B A·B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Ground Vcc TTL 74LS family 74LS08 Quad 2-input AND Gate IC Package

Contoh TTL IC: gerbang OR A+B Tabel kebenaran TTL 74LS family 74LS08 Quad 2-input OR Gate IC Package

Contoh TTL IC: Gerbang NAND (A·B)'  Gerbang NAND  self-sufficient: dapat membangun setiap rangk. Logika manapun, termasuk AND/OR/NOT. Contoh: implementasi NOT menggunakan NAND x x' A B (A·B) ' 1 Tabel kebenaran TTL 74LS family 74LS00 Quad 2-input NAND Gate IC Package

Contoh TTL IC: Gerbang NOR  A B (A+B)' Gerbang NOR juga self-sufficient. Pertanyaan: Bagaimana membangun gerbang NOT dengan menggunakan NOR? Tabel kebenaran TTL 74LS family 74LS02 Quad 2-input NOR Gate IC Package

Contoh TTL IC: Gerbang XOR A  B = A B’ + A’ B A B A Å B A B A  B 1 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Ground Vcc 1 1 1 1 Tabel kebenaran TTL 74LS family 74LS86 Quad 2-input XOR Gate IC Package

Rangkaian u/ menentukan gerbang AND

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. Z F X Y