Sementara sistem bilangan biner adalah abstraksi matematis yang menarik, kita belum melihat aplikasi praktisnya untuk elektronik. Bab ini dikhususkan untuk hal itu:secara praktis menerapkan konsep bit biner ke sirkuit.
Apa yang membuat penomoran biner begitu penting untuk penerapan elektronik digital adalah kemudahan di mana bit dapat direpresentasikan dalam istilah fisik. Karena bit biner hanya dapat memiliki satu dari dua nilai yang berbeda, baik 0 atau 1, media fisik apa pun yang mampu beralih di antara dua status jenuh dapat digunakan untuk mewakili bit.
Akibatnya, setiap sistem fisik yang mampu mewakili bit biner mampu mewakili jumlah numerik dan berpotensi memiliki kemampuan untuk memanipulasi angka-angka tersebut. Ini adalah konsep dasar yang mendasari komputasi digital.
Operasi Biner Transistor
Sirkuit elektronik adalah sistem fisik yang cocok untuk representasi bilangan biner. Transistor, ketika dioperasikan pada batas biasnya, mungkin berada dalam salah satu dari dua keadaan yang berbeda:baik terputus (tidak ada arus terkontrol) atau saturasi (arus terkontrol maksimum). Jika rangkaian transistor dirancang untuk memaksimalkan kemungkinan jatuh ke salah satu dari keadaan ini (dan tidak beroperasi dalam mode linier, atau aktif), ia dapat berfungsi sebagai representasi fisik bit biner.
Input Transistor pada “Tinggi”
Sinyal tegangan yang diukur pada output dari rangkaian tersebut juga dapat berfungsi sebagai representasi bit tunggal, tegangan rendah mewakili biner "0" dan tegangan (relatif) tinggi mewakili biner "1". Perhatikan rangkaian transistor berikut:
Dalam rangkaian ini, transistor dalam keadaan saturasi berdasarkan tegangan input yang diberikan (5 volt) melalui sakelar dua posisi. Karena jenuh, transistor menjatuhkan tegangan yang sangat kecil antara kolektor dan emitor, menghasilkan tegangan keluaran (hampir) 0 volt.
Jika kita menggunakan rangkaian ini untuk mewakili bit biner, kita akan mengatakan bahwa sinyal input adalah biner “1” dan sinyal output adalah biner “0”. Tegangan apa pun yang mendekati tegangan suplai penuh (diukur dengan mengacu pada ground, tentu saja) dianggap sebagai “1” dan kekurangan tegangan dianggap sebagai “0”.
Istilah alternatif untuk level tegangan ini adalah tinggi (sama dengan biner “1”) dan rendah (sama dengan biner “0”). Istilah umum untuk representasi bit biner dengan tegangan rangkaian adalah logika tingkat.
Input Transistor pada “Rendah”
Memindahkan sakelar ke posisi lain, kami menerapkan biner "0" ke input dan menerima biner "1" di output:
Apa itu Gerbang Logika?
Apa yang kami buat di sini dengan satu transistor adalah sirkuit yang umumnya dikenal sebagai gerbang logika, atau hanya gerbang . Gerbang adalah jenis khusus dari rangkaian penguat yang dirancang untuk menerima dan menghasilkan sinyal tegangan yang sesuai dengan biner 1 dan 0.
Dengan demikian, gerbang tidak dimaksudkan untuk digunakan untuk memperkuat sinyal analog (sinyal tegangan antara 0 dan tegangan penuh). Digunakan bersama-sama, beberapa gerbang dapat diterapkan pada tugas penyimpanan bilangan biner (rangkaian memori) atau manipulasi (rangkaian komputasi), setiap keluaran gerbang mewakili satu bit dari bilangan biner multi-bit.
Bagaimana ini dilakukan adalah subjek untuk bab selanjutnya. Saat ini penting untuk fokus pada pengoperasian gerbang individu.
Gerbang yang ditunjukkan di sini dengan transistor tunggal dikenal sebagai inverter , atau gerbang NOT karena ia mengeluarkan sinyal digital yang berlawanan dengan inputnya. Untuk kenyamanan, rangkaian gerbang umumnya diwakili oleh simbolnya sendiri daripada oleh transistor dan resistor penyusunnya. Berikut adalah simbol untuk sebuah inverter:
Simbol alternatif untuk inverter ditampilkan di sini:
Simbol Skema Gerbang NOT
Perhatikan bentuk segitiga dari simbol gerbang, sangat mirip dengan penguat operasional. Seperti yang dinyatakan sebelumnya, sirkuit gerbang sebenarnya adalah amplifier.
Lingkaran kecil atau "gelembung" yang ditampilkan pada terminal input atau output adalah standar untuk mewakili fungsi inversi. Seperti yang Anda duga, jika kita menghilangkan gelembung dari simbol gerbang, hanya menyisakan segitiga, simbol yang dihasilkan tidak akan lagi menunjukkan inversi, tetapi hanya penguatan langsung.
Simbol dan gerbang seperti itu benar-benar ada, dan itu disebut penyangga , subjek bagian berikutnya.
Seperti simbol penguat operasional, koneksi input dan output ditampilkan sebagai kabel tunggal, titik referensi tersirat untuk setiap sinyal tegangan adalah "ground". Di sirkuit gerbang digital, arde hampir selalu merupakan sambungan negatif dari sumber tegangan tunggal (catu daya).
Catu daya ganda, atau "terpisah", jarang digunakan di sirkuit gerbang. Karena sirkuit gerbang adalah amplifier, mereka membutuhkan sumber daya untuk beroperasi. Seperti amplifier operasional, koneksi catu daya untuk gerbang digital sering dihilangkan dari simbol demi kesederhanaan.
Gerbang NOT di Sirkuit
Jika kami menunjukkan semua koneksi yang diperlukan untuk mengoperasikan gerbang ini, skemanya akan terlihat seperti ini:
Konduktor catu daya jarang ditampilkan dalam skema rangkaian gerbang, bahkan jika sambungan catu daya di setiap gerbang ada. Meminimalkan garis dalam skema kami, kami mendapatkan ini:
"Vcc" adalah singkatan dari tegangan konstan yang disuplai ke kolektor dari rangkaian transistor persimpangan bipolar, mengacu pada ground. Titik-titik dalam rangkaian gerbang yang ditandai dengan label “Vcc” semuanya terhubung ke titik yang sama, dan titik tersebut adalah terminal positif dari sumber tegangan DC, biasanya 5 volt.
Seperti yang akan kita lihat di bagian lain dari bab ini, ada beberapa jenis gerbang logika yang berbeda, sebagian besar memiliki beberapa terminal input untuk menerima lebih dari satu sinyal. Keluaran dari setiap gerbang bergantung pada status masukannya dan fungsi logikanya.
Salah satu cara umum untuk menyatakan fungsi khusus dari rangkaian gerbang disebut tabel kebenaran. Tabel kebenaran menunjukkan semua kombinasi kondisi input dalam hal status level logika (baik "tinggi" atau "rendah", "1" atau "0," untuk setiap terminal input gerbang), bersama dengan level logika output yang sesuai, baik “tinggi” atau “rendah”. Untuk rangkaian inverter atau NOT yang baru saja diilustrasikan, tabel kebenarannya memang sangat sederhana:
Tabel kebenaran untuk gerbang yang lebih kompleks tentu saja lebih besar dari yang ditunjukkan untuk gerbang NOT. Tabel kebenaran gerbang harus memiliki baris sebanyak mungkin untuk kombinasi input yang unik.
Untuk gerbang masukan tunggal seperti gerbang NOT, hanya ada dua kemungkinan, 0 dan 1. Untuk gerbang masukan dua, ada empat kemungkinan (00, 01, 10, dan 11), dan dengan demikian empat baris ke kebenaran yang sesuai tabel.
Untuk gerbang tiga masukan, ada delapan kemungkinan (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, dan 111), dan dengan demikian diperlukan tabel kebenaran dengan delapan baris. Orang yang cenderung matematis akan menyadari bahwa jumlah baris tabel kebenaran yang diperlukan untuk sebuah gerbang sama dengan 2 pangkat dua dari jumlah terminal input.
TINJAUAN:
LEMBAR KERJA TERKAIT:
Lembar Kerja Gerbang Logika Dasar
Lembar Kerja Aljabar Boolean
Teknologi Industri
Pengukuran Daya Listrik dengan Multimeter? (DMM – Pengukur Analog) Multimeter adalah alat yang sangat penting untuk insinyur listrik dan elektronik, teknisi, teknisi listrik, pelajar, dan penggemar. Alat ini dapat mengukur beberapa besaran seperti tegangan, arus, resistansi, kapasitansi, suhu dan ko
Pengukuran Tegangan AC dan DC dengan Multimeter – (DMM + Analog) Pengukuran tegangan adalah salah satu tugas paling sederhana dan mudah dilakukan dengan DMM (multimeter digital) atau multimeter analog. Pengukuran tegangan dilakukan untuk memecahkan masalah atau menganalisis rangkaian. ini adalah sa
Tentang Voltmeter IC，Mengukur tegangan antara dua titik di sirkuit elektronik Anda dapat memberikan banyak keuntungan. Misalnya, ini memberi tahu Anda apakah perangkat listrik, seperti baterai, berfungsi sebagaimana mestinya. Juga, voltmeter akan memberi tahu Anda tentang perbedaan tegangan baterai
Hampir setiap bagian dari ekonomi dunia dan bahkan kehidupan kita bergantung pada sistem digital untuk membuat segala sesuatunya bekerja. Oleh karena itu, PCB digital sangat penting untuk memenuhi permintaan pasar. Jika Anda adalah produsen atau perancang elektronik, Anda harus memiliki pemahaman m
