Logika Digital Dengan Umpan Balik

Dengan gerbang sederhana dan rangkaian logika kombinasional, ada keadaan keluaran yang pasti untuk setiap keadaan masukan yang diberikan. Ambil tabel kebenaran gerbang OR, misalnya:

Untuk masing-masing dari empat kemungkinan kombinasi keadaan masukan (0-0, 0-1, 1-0, dan 1-1), ada satu keadaan keluaran yang pasti dan tidak ambigu. Baik kita berurusan dengan banyak gerbang bertingkat atau gerbang tunggal, status keluaran itu ditentukan oleh tabel kebenaran untuk gerbang di sirkuit, dan tidak ada yang lain.

Namun, jika kita mengubah rangkaian gerbang ini untuk memberikan umpan balik sinyal dari output ke salah satu input, hal-hal aneh mulai terjadi:

Kita tahu bahwa jika A adalah 1, output harus menjadi 1 juga. Seperti itulah sifat gerbang OR:setiap input "tinggi" (1) memaksa output "tinggi" (1). Namun, jika A adalah “rendah” (0), kami tidak dapat menjamin tingkat logika atau status keluaran dalam tabel kebenaran kami.

Karena output diumpankan kembali ke salah satu input gerbang OR, dan kita tahu bahwa setiap 1 input ke gerbang OR menghasilkan output 1, rangkaian ini akan "mengunci" dalam status output 1 setelah A bernilai 1. Ketika A adalah 0, output dapat berupa 0 atau 1, tergantung pada status sirkuit sebelumnya!

Cara yang tepat untuk melengkapi tabel kebenaran di atas adalah dengan menyisipkan kata latch menggantikan tanda tanya, menunjukkan bahwa output mempertahankan status terakhirnya ketika A adalah 0.

Sirkuit digital apa pun yang menggunakan umpan balik disebut multivibrator . Contoh yang baru saja kita jelajahi dengan gerbang OR adalah contoh yang sangat sederhana dari apa yang disebut bistable multivibrator. Disebut “bistable” karena dapat menahan stabil di salah satu dari dua kemungkinan status keluaran, baik 0 atau 1.

Ada juga monostabil multivibrator, yang hanya memiliki satu keadaan keluaran stabil (keadaan lain bersifat sementara), yang akan kita jelajahi nanti; dan stabil multivibrator, yang tidak memiliki status stabil (berosilasi bolak-balik antara output 0 dan 1).

Multivibrator astabil yang sangat sederhana adalah inverter dengan keluaran diumpankan langsung kembali ke masukan:

Ketika input adalah 0, output beralih ke 1. Output 1 itu akan diumpankan kembali ke input sebagai 1. Ketika input adalah 1, output beralih ke 0. Output 0 itu akan diumpankan kembali ke input sebagai 0, dan siklus itu berulang.

Hasilnya adalah osilator frekuensi tinggi (beberapa megahertz), jika diimplementasikan dengan gerbang inverter solid-state (semikonduktor):

Jika diimplementasikan dengan logika relai, osilator yang dihasilkan akan jauh lebih lambat, berputar pada frekuensi yang baik dalam rentang audio.

buzzer atau vibrator sirkuit yang terbentuk digunakan secara luas di sirkuit radio awal, sebagai cara untuk mengubah daya DC tegangan rendah yang stabil menjadi daya DC berdenyut yang kemudian dapat ditingkatkan tegangannya melalui transformator untuk menghasilkan tegangan tinggi yang diperlukan untuk mengoperasikan amplifier tabung vakum. .

Insinyur Henry Ford juga menggunakan sirkuit bel/transformator untuk menciptakan tegangan tinggi terus menerus untuk mengoperasikan busi pada mesin mobil Model T:

Meminjam terminologi dari sirkuit bel (vibrator) mekanis lama, insinyur sirkuit solid-state merujuk ke sirkuit apa pun dengan dua atau lebih vibrator yang dihubungkan bersama sebagai multivibrator . Multivibrator astabil yang disebutkan sebelumnya, dengan hanya satu “vibrator”, lebih umum diterapkan dengan banyak gerbang, seperti yang akan kita lihat nanti.

Multivibrator yang paling menarik dan paling banyak digunakan adalah dari varietas bistable, jadi kita akan menjelajahinya secara mendetail sekarang.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Sirkuit Latch