Fig 7.39

Equality Comparator dengan NAND Gates





1.Pendahuluan [Kembali]

Dalam dunia sistem digital, kemampuan untuk membandingkan dua nilai biner merupakan fungsi fundamental yang banyak digunakan dalam rangkaian kontrol, unit pemrosesan pusat (CPU), dan perangkat logika lainnya. Salah satu bentuk perbandingan yang paling sederhana namun penting adalah membandingkan dua nilai biner dan mendeteksi apakah keduanya sama (equal comparator). Perbandingan ini menjadi dasar dari operasi seperti validasi data, eksekusi kondisi tertentu, hingga pengambilan keputusan dalam algoritma logika.

Proyek ini berfokus pada implementasi perangkat keras dari three-bit magnitude comparator, yaitu pembanding yang menerima dua buah angka biner tiga bit (misalnya A2A1A0 dan B2B1B0), dan memiliki satu keluaran (output) yang bernilai HIGH (logika 1) hanya jika kedua angka tersebut sama persis. Hal yang menarik dari perancangan ini adalah bahwa seluruh rangkaian akan dibangun hanya menggunakan gerbang logika NAND, yang merupakan salah satu gerbang universal dalam logika digital.

Penggunaan hanya gerbang NAND memberikan tantangan sekaligus kesempatan untuk memahami konsep logika universal, yaitu kemampuan membangun seluruh fungsi logika dasar (AND, OR, NOT, XOR, dan sebagainya) hanya dengan satu jenis gerbang. Dengan demikian, proyek ini tidak hanya mengajarkan cara membangun pembanding secara praktis, tetapi juga memperdalam pemahaman tentang desain logika digital yang efisien dan fleksibel.

2.Tujuan [Kembali]

  • Merancang dan mengimplementasikan rangkaian pembanding tiga bit yang menghasilkan output logika HIGH (1) hanya ketika dua input biner tiga bit identik, menggunakan pendekatan berbasis gerbang logika.

  • Menggunakan dan mendemonstrasikan fungsi gerbang NAND sebagai gerbang universal, dengan membentuk seluruh fungsi logika yang dibutuhkan (NOT, AND, dan XNOR) hanya dari gerbang NAND.

  • Meningkatkan pemahaman praktis tentang desain logika digital, terutama dalam proses konversi ekspresi logika menjadi rangkaian berbasis NAND serta analisis fungsionalitasnya melalui simulasi atau perakitan perangkat keras.

      3.Alat dan Bahan [Kembali]

        a. Alat

              1). Logic Input



                   Logic Input adalah komponen input digital yang digunakan untuk memberikan nilai logika (0 atau 1) ke rangkaian digital. Dalam konteks rangkaian comparator 2-bit seperti yang kamu tampilkan, logic input digunakan untuk mengatur nilai bit dari dua bilangan yang akan dibandingkan.

               2).AND Gate




                  AND gate adalah salah satu gerbang logika dasar yang memberikan output "1" (TRUE) hanya jika semua input-nya bernilai 1. Jika salah satu saja input bernilai 0, maka output-nya "0" (FALSE).AND gate digunakan untuk menyatakan kondisi logika yang hanya benar jika semua input terpenuhi. Dalam rangkaian comparator, AND gate penting untuk menggabungkan beberapa syarat agar hasil perbandingan (seperti A = B, A > B, A < B) bisa terwujud secara logika.



       b. Bahan

              1). Resistor

                      

                  Spesifikasi resistor



              


       

              2). Ground


           
              3). LED

      LED merupakan kependekan dari Light Emitting Diode, yakni salah satu dari banyak jenis perangkat semikonduktor yang mengeluarkan cahaya ketika arus listrik melewatinya.

            
           A.Resistor

      esistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika. Sebagaimana fungsi resistor yang sesuai namanya bersifat resistif dan termasuk salah satu komponen elektronika dalam kategori komponen pasif. Satuan atau nilai resistansi suatu resistor di sebut Ohm dan dilambangkan dengan simbol Omega (Ω). Sesuai hukum Ohm bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya. Selain nilai resistansinya (Ohm) resistor juga memiliki nilai yang lain seperti nilai toleransi dan kapasitas daya yang mampu dilewatkannya. Semua nilai yang berkaitan dengan resistor tersebut penting untuk diketahui dalam perancangan suatu rangkaian elektronika oleh karena itu pabrikan resistor selalu mencantumkan dalam kemasan resistor tersebut.

      Simbol resistor sebagai berikut :


      Resistor dalam suatu teori dan penulisan formula yang berhubungan dengan resistor disimbolkan dengan huruf “R”. Kemudian pada desain skema elektronika resistor tetap disimbolkan dengan huruf “R”, resistor variabel disimbolkan dengan huruf “VR” dan untuk resistorjenis potensiometer ada yang disimbolkan dengan huruf “VR” dan “POT”.

      Kapasitas Daya Resistor

      Kapasitas daya pada resistor merupakan nilai daya maksimum yang mampu dilewatkan oleh resistor tersebut. Nilai kapasitas daya resistor ini dapat dikenali dari ukuran fisik resistor dan tulisan kapasitas daya dalamsatuan Watt untuk resistor dengan kemasan fisik besar. Menentukan kapasitas daya resistor ini penting dilakukan untuk menghindari resistor rusak karena terjadi kelebihan daya yang mengalir sehingga resistor terbakar dan sebagai bentuk efisiensi biaya dan tempat dalam pembuatan rangkaian elektronika.

      Nilai Toleransi Resistor

      Toleransi resistor merupakan perubahan nilai resistansi dari nilai yang tercantum pada badan resistor yang masih diperbolehkan dan dinyatakan resistor dalam kondisi baik. Toleransi resistor merupakan salah satu perubahan karakteristik resistor yang terjadi akibat operasional resistor tersebut. Nilai torleransi resistor ini ada beberapa macam yaitu resistor dengan toleransi kerusakan 1% (resistor 1%), resistor dengan toleransi kesalahan 2% (resistor2%), resistor dengan toleransi kesalahan 5% (resistor 5%) dan resistor dengan toleransi 10% (resistor 10%).

      Nilai toleransi resistor ini selalu dicantumkan di kemasan resistor dengan kode warna maupun kode huruf. Sebagai contoh resistor dengan toleransi 5% maka dituliskan dengan kode warna pada cincin ke 4 warna emas atau dengan kode huruf J pada resistor dengan fisik kemasan besar. Resistor yang banyak dijual dipasaran pada umumnya resistor 5% dan resistor 1%.

      Jenis-Jenis Resistor

      Berdasarkan jenis dan bahan yang digunakan untuk membuat resistor dibedakan menjadi resistor kawat, resistor arang dan resistor oksida logam atau resistor metal film.

      Resistor Kawat (Wirewound Resistor)

      1. Resistor kawat atau wirewound resistor merupakan resistor yang dibuat dengan bahat kawat yang dililitkan. Sehingga nilai resistansiresistor ditentukan dari panjangnya kawat yang dililitkan. Resistor jenis ini pada umumnya dibuat dengan kapasitas daya yang besar.

      Resistor Arang (Carbon Resistor)

      1. Resistor arang atau resistor karbon merupakan resistor yang dibuat dengan bahan utama batang arang atau karbon. Resistor karbon ini merupakan resistor yang banyak digunakan dan banyak diperjual belikan. Dipasaran resistor jenis ini dapat kita jumpai dengan kapasitas daya 1/16 Watt, 1/8 Watt, 1/4 Watt, 1/2 Watt, 1 Watt, 2 Watt dan 3 Watt.

      Resistor Oksida Logam (Metal Film Resistor)

      1. Resistor oksida logam atau lebih dikenal dengan nama resistor metal film merupakan resistor yang dibuah dengan bahan utama oksida logam yang memiliki karakteristik lebih baik. Resistor metal film ini dapat ditemui dengan nilai tolerasni 1% dan 2%. Bentuk fisik resistor metal film ini mirip denganresistor kabon hanya beda warna dan jumlah cicin warna yang digunakan dalam penilaian resistor tersebut. Sama seperti resistorkarbon, resistor metal film ini juga diproduksi dalam beberapa kapasitas daya yaitu 1/8 Watt, 1/4 Watt, 1/2 Watt. Resistor metal film ini banyak digunakan untuk keperluan pengukuran, perangkat industri dan perangkat militer.

      Kemudian berdasarkan nilai resistansinya resistor dibedakan menjadi 2 jenis yaitu resistor tetap (Fixed Resistor) dan resistor tidak tetap (Variable Resistor)

      Resistor Tetap(Fixed Resistor)

      Resistor tetap merupakan resistor yang nilai resistansinya tidap dapat diubah atau tetap. Resistor jenis ini biasa digunakan dalam rangkaian elektronika sebagai pembatas arus dalam suatu rangkaian elektronika. Resistor tetap dapat kita temui dalam beberpa jenis, seperti :

      • Metal Film Resistor
      • Metal Oxide Resistor
      • Carbon Film Resistor
      • Ceramic Encased Wirewound
      • Economy Wirewound
      • Zero Ohm Jumper Wire
      • S I P Resistor Network

      Resistor Tidak Tetap (Variable Resistor)

      Resistor tidak tetap atau variable resistor terdiridari 2 tipe yaitu :

      • Pontensiometer, tipe variable resistor yang dapat diatur nilai resistansinya secara langsung karena telah dilengkapi dengan tuas kontrol. Potensiometer terdiri dari 2 jenis yaitu Potensiometer Linier dan Potensiometer Logaritmis
      • Trimer Potensiometer, yaitu tipe variable resistor yang membutuhkan alat bantu (obeng) dalam mengatur nilai resistansinya. Pada umumnya resistor jenis ini disebut dengan istilah “Trimer Potensiometer atau VR”
      • Thermistor, yaitu tipe resistor variable yangnilairesistansinya akan berubah mengikuti suhu disekitar resistor. Thermistor terdiri dari 2 jenis yaitu NTC dan PTC. Untuk lebih detilnya thermistor akan dibahas dalam artikel yang lain.
      • LDR (Light Depending Resistor), yaitu tipe resistor variabel yang nilai resistansinya akan berubah mengikuti cahaya yang diterima oleh LDR tersebut.

      Jenis-jenis resistor tetap dan variable diatas akan dibahas lebih detil dalam artikel yang lain.

      Menghitung Nilai Resistor

      Nilai resistor dapat diketahui dengan kode warna dan kode huruf pada resistor. Resistor dengan nilai resistansi ditentukan dengan kode warna dapat ditemukan pada resistor tetap dengan kapasitas daya rendah, sedangkan nilai resistor yang ditentukan dengan kode huruf dapat ditemui pada resistor tetap daaya besar dan resistor variable.

      Kode Warna Resistor

      Cicin warna yang terdapat pada resistor terdiri dari 4 ring 5 dan 6 ring warna. Dari cicin warna yang terdapat dari suatu resistor tersebut memiliki arti dan nilai dimana nilai resistansi resistor dengan kode warna yaitu :


      Resistor Dengan 4 Cincin Kode Warna

      1. Maka cincin ke 1 dan ke 2 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 3 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warnake 4 menunjukan nilai toleransi resistor.

      Resistor Dengan 5 Cincin Kode Warna

      1. Maka cincin ke 1, ke 2 dan ke 3 merupakan digit angka, dan cincin kode warna ke 4 merupakan faktor pengali kemudian cincin kode warna ke 5 menunjukan nilai toleransi resistor.

      Resistor Dengan 6 Cincin Warna

      1. Resistor dengan 6 cicin warna pada prinsipnya sama dengan resistor dengan 5 cincin warna dalam menentukan nilai resistansinya. Cincin ke 6 menentukan coefisien temperatur yaitu temperatur maksimum yang diijinkan untuk resistor tersebut.

      Kode Huruf Resistor

      Resistor dengan kode huruf dapat kita baca nilai resistansinya dengan mudah karenanilia resistansi dituliskan secara langsung. Pad umumnya resistor yang dituliskan dengan kode huruf memiliki urutan penulisan kapasitas daya, nilai resistansi dan toleransi resistor. Kode huruf digunakan untuk penulisan nilai resistansi dan toleransi resistor.


      Kode Huruf Untuk Nilai Resistansi :

      • R, berarti x1 (Ohm)
      • K, berarti x1000 (KOhm)
      • M, berarti x 1000000 (MOhm)

      Kode Huruf Untuk Nilai Toleransi :

      • F, untuk toleransi 1%
      • G, untuk toleransi 2%
      • J, untuk toleransi 5%
      • K, untuk toleransi 10%
      • M, untuk toleransi 20%

      Rumus Resistor:

          Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan Hukum OHM :


      Dimana V adalah tegangan,  I adalah kuat arus, dan R adalah Hambatan


      Mencari resistansi total dalam rangkaian dapat menggunakan :

      Seri : Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn

      Dimana :
      Rtotal = Total Nilai Resistor
      R1 = Resistor ke-1
      R2 = Resistor ke-2
      R3 = Resistor ke-3
      Rn = Resistor ke-n

      Paralel: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn

      Dimana :
      Rtotal = Total Nilai Resistor
      R1 = Resistor ke-1
      R2 = Resistor ke-2
      R3 = Resistor ke-3
      Rn = Resistor ke-n



              2). Ground

        Suatu komponen listrik yang bisa meniadakan beda potensial sebagai pelepasan muatan listrik berlebih pada suatu instalasi listrik dengan cara mengalirkannya ke tanah.

      Simbol di proteus




      3). LED 

      • Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.

        Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya.  Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.

        Cara Kerja LED (Light Emitting Diode)

        Seperti dikatakan sebelumnya, LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

        LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).

        LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi cahaya.


          







      Prinsip kerja rangkaian:
          
       











      7. File Download [Kembali]



       

       

      Tidak ada komentar:

      Posting Komentar

                                                  BAHAN PRESENTASI UNTUK MATA KULIAH  ELEKTRONIKA 2024   Nama : Muhammad Fadhil Dwi Kesuma NIM : 2...