atud.com

SISTEM DIGITAL

Posted on: 24 August 2011

Sistem Digital adalah sistem elektronika yang setiap rangkaian penyusunnya melakukan pengolahan sinyal diskrit.

Sistem Digital terdiri dari beberapa rangkaian digital/logika, komponen elektronika, dan elemen gerbang logika untuk suatu tujuan pengalihan tenaga/energi.

Rangkaian Analog adalah rangkaian elektronika yang mengolah sinyal listrik kontinyu.

Rangkaian Digital adalah rangkaian elektronika yang mengolah sinyal listrik diskrit.

Banyak sistem bilangan yang digunakan pada piranti digital, dan yang biasa digunakan ialah system-sistem bilangan biner, oktal, decimal, dan heksa decimal. Untuk membedakan suatu bilangan dalam sistem bilangan tertentu digunakan konvensi notasi. Untuk basis-n kita menggunakan indeks n atau tanda lain yang disepakati. Sebagai contoh bilangan ‘11’ basis-2 akan ditulis dalam bentuk ‘112’ untuk mencegah terjadinya salah pengertian dengan bilangan ‘118’, ‘1110’ atau ‘1116’ dan seterusnya. Kadang-kadang indeks tersebut tidak dicantumkan jika basis tersebut sudah jelas. Misalkan secara khusus sedang membahas bilangan basis-8, maka bilangan-bilangan dalam pembahasan tersebut tidak disertai indeks.

basis-10 (desimal), Basis-2 (biner), Basis-8 (octal), Sis-16 (heksa-desimal), Konversi (Pengubahan) Bilangan, Konversi bilangan basis-10 ke basis-n, Konversi bilangan dari basis-n ke basis-m (keduanya bukan basis-10), Operasi Bilangan

Suatau rangkaian pengubah suatu pesan bermakna (misal decimal) menjadi satu sandi tertentu (missal biner) disebut encoder (penyandi). Sedangkan, sebaliknya, rangkaian pengubah suatu sandi tertentu kembali menjadi makna yang sebenarnya disebut dekoder (pembaca sandi).

  • Sandi BCD (Biner Code Decimal)
  • Sandi Excess-3(XS-3)

Jenis sandi XS-3 ini seperti BCD, terdiri dari kelompok 4 bit untuk melambangkan sebuah digit decimal. Sandi Xs-3 untuk bilangan decimal dibentuk dengan cara yang sama seperti BCD kecuali bahwa 3 ditambahkan pada setiap digit decimal sebelum penyandian ke binernya. Misalkan untuk menyandi bilangan decimal 5 dalam XS-3, pertama kali menambahkan 3 kepada 5 yang menghasilkan 8, kemudian 8 disandikan ke dalam biner 4 bit yang setara, yaitu 1000.

5 + 3 = 8   –> 1000.

Sadi XS-3 hanya mengginakan 10 dari 16 kelompok sandi 4 bit yang mungkin. Kelompok sandi yang tidak valid (terlarang) pada sandi XS-3 adalah 0000, 0001,0010, 1101, 1110, dan 1111.

  • Sandi Gray

Sandi Gray merupakan sandi yang berubah minimum karena sifatnya yang hanya berubah satu bit dalam kelompok apabila berubah satu digit bilangan ke digit bilangan berikutnya. Hal ini dapat mencegah terjadinya kesalahan dalan trasisi perubahan apabila bit yang berubah lebin dari satu, kemungkinan besar perubahan itu terjadi tidak bersamaan (satu bit lebih dulu berubah dari yang lain).

  • Sandi ASCII

Jika perhatikan tombol kunci pada computer, setidaknya ada 87 tombol kunci yang baik berupa huruf besar dan kecil, angka, tanda khusus, maupun tombol dengan fungsi khusus. Computer harus mampu menangani informasi numeric maupun non numeric, sehingga computer harus mampu mengenali berbagai sandi yang mencangkup angka, huruf, tanda, dan fungsi tertentu. Sandi-sandi ini dikelompokan sebagai sandi alpanumerik (alphabed and numeric). Sejumlah tombol yang lengkap dan memadai yang diperlukan ini meliputi (1) 26 tombol untuk huruf kecil, (2) 26 tombol untuk huruf besar, (3) 10 tombol untuk digit angka, dan (4) sekitar 25 tombol untuk tanda maupun fungsi khusus sepserti +, /, %, $, @, #, Esc,Insert,Page Up, dan seterusnya. Untuk menampilkan setidaknya 87 karakter yang berbeda tersebut dengan sandi biner setidaknya 7 bit. Demikian 7 bit akan diperoleh 27=128 sandi biner yang mungkin. Sebagai contoh sandi biner 1010101 menampilkan huruf U. sandi alpanumerik yang paling terkenal adalah sandi ASCII (American Standard Code for Information Interchange) yang digunakan oleh hampir seluruh computer.

  • Bit Paritas


Gerbang Logika Dasar

Gerbang logika (logika gate) merupakan dasar pembentukan sistem digital. Gerbang logika beroperasi dengan bilangan biner, oleh karena itu gerbang tersebut di sebut gerbang logika biner. Tegangan yang digunakan dalam gerbang logika adalah TINGGI (HIGH) atau RENDAH (LOW). Dalam pembahasan ini di pakai logika positif, tinggi berarti biner 1, rendah berarti biner 0.

  • Gerbang AND

Suatu gerbang AND biasanya mempunyai dua atau lebih dari dua masukan dan satu keluaran.

Simbol gerbang AND

Simbol Gerbang AND

Tabel Kebenaran Gerbang AND

  • Gerbang OR

Gerbang OR mempunyai dua atau lebih dari dua masukan dan satu keluaran.

Simbol gerbang OR

Simbol Gerbang OR

Tabel Kebenaran Gerbang OR

  • Gerbang NOT (inverter)

Gerbang NOT hanya mempunyai satu masukan dan satu keluaran, dan melakukan operasi logika peniadaan (negation).

Simbol gerbang NOT

Simbol Gerbang  NOT

Tabel Kebenaran Gerbang NOT

- Gerbang logika dasar seperti AND, OR, NOT

- Gerbang Logika Turunan seperti NAND, NOR, X-OR, X NOR

Rangkaian Logika Kombinasional

Rangkaian logika kombinasional terdiri dari kombinasi gerbang- gerbang logika dasar yang akan menghasilkan keluaran sebagai hasil tanggapan adanya dua atau lebih dari dua variable masukan. Keluarannya itu tergantung pada kombinasi gerbang yang digunakan dan masukannya saat itu juga, tanpa memandang masukan sebelumnya.

Perencanaan rangkaian logika kombinasional berawal dari uraian garis besar yang dinyatakan dengan kata-kata untuk suatu masalah dan berakhir dengan suatu diagram logika atau suatu himpunan fungsi Boole yang dapat diimplementasikan menjadi suatu rangkaian logika. Prosedur itu meliputi beberapa langkah berikut :

1. Pernyataan masalah yang direncanakan

2. Penetapan banyaknya variable masukan yang tersedia dan variable keluaran yang diperlukan

3. Pemberian lambang huruf untuk setiap variable masukan dan keluaran

4. Penulisan tabel kebenaran yang mendefinisikan hubungan antara masukan dengan keluaran

5. Penulisan persamaan keluaran yang paling sederhana

6. Implementasi rangkaian

Aljabar Boole

Aljabar boole diciptakan pada abad 19 oleh George Boole sebagai suatu system untuk menganalisa secara matematis mengenai logika. Aljabar boole didasarkan pada pernyataan logika bernilai benar atau salah. Ternyata, aljabar boole ini menjadi alat yang sangat ampuh untuk merancang maupun menganalisa rancangan digital. Selanjutnya, dalam aljabar boole baik konstanta maupun nilai dari suatu variable hanya diijinkan memiliki 2 kemungkinan nilai (biner) yaitu 0 dan1. variable aljabar boole sering digunakan untuk menyajikan suatu tingkat tegangan pada terminal suatu rangkaian.

Aljabar boole digunakan untuk menyatakan pengaruh berbagai rangkaian digital pada masukan-masukan logika, dan untuk memanipulasi variable logika dalam menentukan cara terbaik pada pelaksanaan (kinerja) fungsi rangkaian tertentu. Oleh karena hanya ada 2 nilai yang mungkin, aljabar boole lebih cocok digunakan untuk rangkaian digital digital dibandingkan dengan aljabar yang lain. Dalam aljabar boole tidak ada pecahan, decimal, bilangan negatif, akar kwadrat, akar pangkat tiga, logaritma, bilangan imajiner, dan sebagainya. Kenyataannya, dalam aljabar boole hanya mengenal 3 (tiga) operasi dasar, yaitu :

1) Penjumlahan logika atau OR denan symbol operasi ‘+’ (tanda plus).

2) Perkalian logika atau AND dengan symbol operasi ‘.’ (tanda titik) atau tanpa tanda sama sekali.

3) Komplementasi atau NOT (atau inverse) dengan symbol operasi ‘‾‘ (garis diatas variable).

Teorema dalam aljabar boole meliputi :

1) A . 0 = 0

2) A . 1 = A

3) A . A = A

4) A . Ā = 0

5) A + 0 = A

6) A + 1 = 1

7) A + A = A

8) A + Ā = 1.

Teorema 1) hingga 8), variable A sebenarnya dapat menyajikan suatu pernyataan yang berisi lebih dari satu variable. Sebagai contoh, bentuk yang lebih sederhana dari pernyataan XY + XY dapat ditentukan dengan memisalkan XY = A . kemudian diperoleh A + A = A. Dengan demikian XY + XY = XY. Teorema berikut mencakup lebih dari satu variable, yaitu:

9) A + B = B + A (komutatif OR)

10) A . B = B . A (komutatif AND)

11) A + (B + C) = (A +B) + C = A + B + C (asosiatif OR)

12) A(BC) = (AB)C = ABC (asosiatif OR)

13) A(B + C) = AB + AC (distributi OR)

14) (A + B)(C + D) AC + BC + AD + BD (distributif AND)

15) A + AB = A

16) A + AB = A + B

Toerema de Morgan :

_____     _   _

17) ( A + B ) = A . B

18) (A . B) = A . B.

Teorema de Morgan itu tidak hanya berlaku untuk dua variable, selain A dan B masing-masing terdiri dari lebih dari satu variable tetapi operasi OR atau AND dapat diteruskan pada variable berikutnya, seperti :

“Aljabar Boole antara lain berperan untuk menyederhanakan fungsi logika. Sedangkan fungsi logika sangat penting untuk merancang rangkaian logika. Realisasi dari suatu fungsi logika tidaklah unik, melainkan bermacam-macam dengan hasil yang sama, sehingga dimungkinkan untuk mencari cara yang paling sederhana atau yang paling mudah untuk direalisasikan. Dalam merancang rangkaian digital juga perlu menerapkan fungsi ekonomi, yakni tujuan tercapai dengan resiko, waktu, dan biaya sesedikit mungkin. Tujuan dibuatnya rangkaian elektronik adalah untuk mendapatkan rangkaian dengan fungsi tertentu. Para perancang rangkaian elektronik telah banyak mengeluarkan tenaga dan meluangkan waktu guna menemukan cara yang tepat untuk dapat merancang rangkaian elektronik dengan komponen sesedikit mungkin (minimal) untuk mendapatkan hasil yang sama. Dengan jumlah komponen minimal, selain lebih ekonomis tetapi secara teknis lebih mengurangi kerumitan rangkaian, konsumsi daya lebih rendah, dan mengurangi efek pembebanan rangkaian. Cara-cara yang dapat ditempuh untuk tujuan tersebut meliputi cara analitis (dengan aljabar Boole), cara grafis, maupun dengan menggunakan computer.”

Dekoder (Demultiplekser) dan Multiplekser

Dekoder ialah suatu rangkaian logika kombinasional yang berfungsi untuk mengubah kode bahasa mesin (biner) menjadi kode bahasa yang dapat dimengerti manusia. Dekoder BCD ke Desimal mengubah kode biner menjadi bentuk decimal.

Multiplekser berfungsi sebagai data selector. Data masukan yang terdiri dari N sumber, di pilih salah satu dan diteruskan kepada suatu saluran tunggal. Masukan data dapat terdiri dari beberapa jalur dengan masing-masing jalur dapat terdiri dari satu atau lebih dari satu bit. Masukan selektor terdiri dari satu atau lebih dari satu bit, tergantung dari banyaknya jalur masukan. Keluaran hanya terdiri dari satu jalur satu atau lebih dari satu bit.

Demultiplekser berfungsi sebagai data distributor data. Demultiplekser menyalurkan sinyal biner (data serial) pada salah satu dari N saluran keluaran yang tersedia, dan pemilihan saluran khusus tersebut ditentukan melalui alamatnya. Masukan data dapat terdiri dari beberapa bit. Keluaran terdiri dari beberapa jalur, masing-masing jalur terdiri dari satu atau lebih dari satu bit. Masukan selector terdiri dari satu atau lebih dari satu bit tergantung pada banyaknya jalur keluaran.

Rangkaian Sekuensial

  • Rangkaian Logika Sekuensial

Pada rangkaian logika sekuensial, keadaan keluaran selain ditentukan oleh keadaan masukan juga ditentukan oleh keadaan keluaran sebelumnya. Hal itu menunjukkan bahwa rangkaian logika sekuensial harus mempunyai pengingat (memory), atau kemampuan untuk menyimpan informasi. Rangkaian dasar yang dapat dipakai untuk membentuk rangkaian logika sekuensial adalah latch dan flip-flop. Perbedaan latch dan flip-flop terletak pada masukan clock. Pada flip-flop dilengkapi dengan masukan clock, sedangkan pada latch tidak. Flip-flop hanya akan bekerja pada saat transisi pulsa clock dari tinggi ke rendah atau dari rendah ke tinggi, tergantung dari jenis clock yang digunakan. Transisi pulsa clock dari rendah ke tinggi di sebut transisi positif, sedangkan transisi tinggi ke rendah di sebut transisi negatif.

  • Set-Reset Latch ( S-R Latch)

S-R latch dapat dibentuk dari dua buah gerbang NOR atau dari dua buah gerbang NAND, dengan cara mengumpan balikkan keluaran gerbang yang satu ke salah satu masukan gerbang lainnya.

  • Delay Latch ( D Latch)

D latch berfungsi untuk menyimpan data satu bit sementara waktu. Masukannya ada dua, yaitu masukan D dan masukan enable. D latch dapat di buat dengan menambahkan satu buah inverter ke S-R latch.

  • S-R Flip-Flop

Cara kerja rangkaian R-S flip-flop tidak jauh berbeda dengan rangkaian S-R latch. Perbedaannya adalah pada R-S flip-flop digunakan sinyal clock. Simbol S-R flip-flop dengan clock transisi positif.

  • D Flip-Flop

D flip-flop dapat dibuat dari dua buah D latch yang dihubungkan.

  • JK Flip-Flop

JK flip-flop dirancang untuk menghilangkan keadaan terlarang pada R-S flip-flop. Pada keadaan terlaarang ini, JK di buat untuk selalu berlawanan dengan keadaan sebelumnya, sementara keadaan lainnya sama dengan R-S flip-flop.

Register

Register atau yang disebut dengan memori adalah suatu rangkaian logika yang mampu menyimpan data dalam bentuk bilangan biner. Fungsi dari register ini selain sebagai penyimpanan data juga untuk menghindari berkedipnya angka yang ditunjukkan oleh display (seven segment) pada saat menerima pulsa-pulsa yang diberikan oleh decoder.

Sebuah register geser dapat memindahkan bit-bit yang tersimpan ke kiri atau ke kanan. Register geser dikelompokkan sebagai urutan rangkaian logika, oleh karena itu register geser disusun dari rangkaian Flip-Flop. Selain untuk pergeseran data, register geser juga dapat digunakan untuk mengubah data seri ke paralel atau dari data parallel  keseri.

Counter (rangkaian logika sekuensial yang di bentuk dari flip-flop ) mempunyai karakteristik untuk melakukan cacahan / counter / hitungan berurutan (sekuen) ke atas (dari nilai terkecil hingga terbesar) atau hitungan ke bawah (dari nilai terbesar sampai nilai terkecil), terbagi menjadi counter Asinkron (yg beroperasi tidak serentak dengan pulsa clock) serta Counter Sinkron (yang beroperasi serentak dengan pulsa clock).

Referensi :

  • file.upi.edu
  • gunadarma.ac.id
  • bayuzu.blogspot.com
About these ads

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s


  • None
  • rochani: wah bagus
  • atud: hehe, silahkan mas. minta saran ya mas.. trimakasih :D
  • aldoalase: adekk :) aku baca2 ya blognyaa wahh ESQer deh ini selamat pagi!!
Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: