a. Menjelaskan klasifikasi IC digital
b. Mensimulasikan IC digital
Alat:
1.
Power Supply
Power supply atay catu daya adalah suatu
alt listrik yang dapat menyediakan energi listrik untuk perangkat listrik
maupun elektronika lainnya.
2. Voltmeter
Voltmeter DC yaitu alat ukur biasa digunakan untuk
mengukur tegangan DC dengan cara mengukur beda potensial dari tegangan DC
antara 2 titik suatu beban listrik atau rangkaian elektronika. Penambah sebuah
tahanan seri atau pengali (multiplier), mengubah gerakan d’arsonval menjadi
sebuah voltmeter arus searah.
2. Ground
Berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah.
Bahan:
1. Resistor
Resistor berfungsi untuk menghambat arus agar tidak terlalu besar.
2.
LED
LED berfungsi sebagai indicator.
3. CMOS 4011
CMOS adalah perluasan dari teknologi MOS yang
menghasilkan IC dengan kebutuhan tenaga baterai rendah. CMOS digunakan untuk
menyimpan program konfigurasi, program diagnostik dan informasi tanggal dan
waktu pembuatan file yang tidak akan hilang meskipun komputer dimatikan.
Konfigurasi pin:
4.
Logicstate
Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.
5. Relay
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch).
Fitur:
1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan)
5V
2. Arus pemicu 70mA
3. Maksimum beban AC 10A @ 250/125V
4. Maksimum beban DC 10A @ 30?28V
5. Switching maksimum 300 operasi/menit
Datasheet:
Dioda berfungsi untuk penyearah arus pada rangkaian. Pada
rangkaian ini dioda digunakan untuk mencegah arus balik masuk ke output sensor
dan opamp, serta untuk mencegah tegangan yang tinggi akibat arus balik kumparan
relay.
Datasheet:
7. Transistor NPN
Transistor berfungsi sebagai penguat, sebagai pemutus dan
penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Pada
rangkaian water level sensor ini transistor hanya digunakan sebagai saklar,
dengan adanya arus di base maka transistor akan "on" sehingga akan
ada arus dari kolektor ke emitor.
Fitur:
1. DC Current gain(hfe) maksimal 800
2. Arus Collector kontinu(lc) 100mA
3. Tegangan Base-Emitter(Vbe) 6v
4. Arus
Base(Ib) maksimal 5mA
Datasheet:
8. Baterai
Sumber tegangan terbagi menjadi dua yaitu sumber
tegangan AC (arus bolak-balik) dan DC
(arus searah), yang berfungsi sebagai penghasil tegangan pada rangkaian.Pada
rangkaian ini menggunakan sumber tegangan DC.
9. Motor
Motor DC digunakan sebagai output dari rangkaian dan juga merupakan alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi listrik menjadi energi gerak berupa putaran.
10. Lampu
Lampu digunakan sebagai output dari rangkaian.
a.
Resistor
Resistor atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya. Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Dalam sejarah, kata ohm itu diambil dari nama salah seorang fisikawan hebat asal German bernama George Simon Ohm. Beliau juga yang mencetuskan keberadaan hukum ohm yang masih berlaku hingga sekarang.
Rumus dari Rangkaian Seri Resistor: Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn
Rumus dari Rangkaian paralalResistor: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn
Rumus resistor dengan hukum ohm: R = V/I
Cara membaca resistor:
b.
LED
LED merupakan sebuah komponen yang menghasilkan cahaya monokromatik ketika diberi tegangan. LED terbuat dari semikonduktor dan perbedaan warna yang dihasilkan disebabkan perbedaan bahan semikonduktor yang digunakan.
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).
c. Relay
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan
secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang
terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal
(seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik
untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low
power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai
contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu
menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk
menghantarkan listrik 220V 2A.
Ada besi atau yang disebut dengan nama inti besi dililit oleh sebuah kumparan yang berfungsi sebagai pengendali. Sehingga kumparan kumparan yang diberikan arus listrik maka akan menghasilkan gaya elektromagnet. Gaya tersebut selanjutnya akan menarik angker untuk pindah dari biasanya tutup ke buka normal. Dengan demikian saklar menjadi pada posisi baru yang biasanya terbuka yang dapat menghantarkan arus listrik. Ketika armature sudah tidak dialiri arus listrik lagi maka ia akan kembali pada posisi awal, yaitu normal close.
Fitur:
1. Tegangan pemicu (tegangan kumparan)
5V
2. Arus pemicu 70mA
3. Beban maksimum AC 10A @ 250 / 125V
4. Maksimum baban DC 10A @ 30 / 28V
5. Switching maksimum
d.
Dioda
Dioda adalah komponen yang terbuat dari bahan
semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu
arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Sebuah Dioda dibuat
dengan menggabungkan dua bahan semi-konduktor tipe-P dan semi-konduktor tipe-N.
Ketika dua bahan ini digabungkan, terbentuk lapisan kecil lain di antaranya
yang disebut depletion layer. Ini karena lapisan tipe-P memiliki hole berlebih
dan lapisan tipe-N memiliki elektron berlebih dan keduanya mencoba berdifusi
satu sama lain membentuk penghambat resistansi tinggi antara kedua bahan
seperti pada gambar di bawah ini. Lapisan penyumbatan ini disebut depletion
layer.
Ketika tegangan positif diterapkan ke Anoda dan tegangan negatif diterapkan ke Katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias maju. Selama keadaan ini tegangan positif akan memompa lebih banyak hole ke daerah tipe-P dan tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke daerah tipe-N yang menyebabkan depletion layer hilang sehingga arus mengalir dari Anoda ke Katoda. Tegangan minimum yang diperlukan untuk membuat dioda bias maju disebut forward breakdown voltage.
Jika tegangan negatif diterapkan ke anoda dan tegangan positif diterapkan ke katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias terbalik. Selama keadaan ini tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke material tipe-P dan material tipe-N akan mendapatkan lebih banyak hole dari tegangan positif yang membuat depletion layer lebih besar dan dengan demikian tidak memungkinkan arus mengalir melaluinya. Kondisi ini hanya terjadi pada dioda yang ideal, kenyataannya arus yang kecil tetap dapat mengalir pada bias terbalik dioda.
Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis:
1. Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau
Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.
2. Dioda Zener yang berfungsi sebagai
pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan. 3. Dioda LED yang
berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu
4. Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.
5. Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali
Di kuadran pertama dioda beroperasi dalam mode Forward Biased dan di kuadran ketiga dioda beroperasi dalam mode Reverse Biased dan Break Down. Sumbu X dari grafik menunjukkan tegangan melintasi dioda dan sumbu Y menunjukkan arus melalui Dioda, Selama mode bias maju dioda melewatkan arus hanya ketika tegangan yang melintasi dioda (VD) lebih besar dari 0.5V, ini adalah nilai tegangan maju Dioda untuk dioda silikon dan tegangan bisa sampai 0.7V seperti yang ditunjukkan pada grafik di atas.
Selama Reverse bias, tegangan melintasi dioda berada
dalam potensial negatif sehingga arus juga ditampilkan dalam arah negatif. Di
sini dioda tidak melewatkan arus atau bernilai kecil mengalir melewatinya
sampai tegangan rusaknya (VBD) tercapai.
e.
Transistor
Transistor PNP
Pada transistor PNP, semikonduktor
tipe-N diapit oleh dua semikonduktor tipe-P. Transistor PNP juga dapat dibentuk
dengan menghubungkan katoda dari dua dioda sebagai base dan anoda sebagai
kolektor dan emitor. Hubungan emitter-base foward bias sementara collector-base
reverse bias. Jadi, arus mengalir dari emitor ke kolektor karena potensial
emitor lebih besar daripada base dan kolektor.
Transistor NPN
Pada transistor NPN, semikonduktor tipe-P diapit
oleh dua semikonduktor tipe-N. Transistor NPN juga dapat dibentuk dengan
menghubungkan anoda dari dua dioda sebagai base dan katoda sebagai kolektor dan
emitor. Arus mengalir dari kolektor ke emitor karena potensial kolektor lebih
besar daripada base dan emitor.
Transistor sebagai saklar
Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titk jenuh (saturasi). Pada titk jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor- emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut-off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor. Nilai resistor terhubung ke base (Rb) dapat dihitung dengan; Rb = Vbe / Ib
Transistor sebagai penguat
Transistor sebagai penguat jika bekerja dalam daerah aktif. Tegangan, arus, dan daya dapat diperkuat dengan beberapa konfigurasi seperti common emitter, common colector, dan common base. DC Current Gain = Collector Current (Ic) / Base Current (Ib)
f.
Gerbang NAND
Arti NAND adalah NOT AND atau BUKAN AND, Gerbang NAND merupakan kombinasi dari Gerbang AND dan Gerbang NOT yang menghasilkan kebalikan dari Keluaran (Output) Gerbang AND. Gerbang NAND akan menghasilkan Keluaran Logika 0 apabila semua Masukan (Input) pada Logika 1 dan jika terdapat sebuah Input yang bernilai Logika 0 maka akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 1.
g.
Materi Classification of Digital ICs
Kita semua akrab dengan istilah seperti SSI, MSI, LSI, VLSI dan ULSI yang digunakan dengan mengacu pada sirkuit terintegrasi digital. Istilah-istilah ini mengacu pada kelompok di mana IC digital dibagi berdasarkan kompleksitas sirkuit yang terintegrasi pada chip. Merupakan praktik umum untuk mempertimbangkan kompleksitas gerbang logika sebagai referensi untuk mendefinisikan kompleksitas fungsi IC digital lainnya. Definisi yang diterima secara luas dari berbagai kelompok IC yang disebutkan di atas adalah sebagai berikut. Chip integrasi skala kecil (SSI) adalah chip yang berisi sirkuit yang setara dengan kompleksitas kurang dari atau sama dengan 10 gerbang logika. Kategori IC digital ini mencakup gerbang logika dasar dan sandal jepit. Chip integrasi skala menengah (MSI) adalah chip yang memiliki sirkuit yang setara dengan kompleksitas untuk 10–100 gerbang. Kategori IC digital ini meliputi multiplexer, demultiplexer, counter, register, small memory, rangkaian aritmatika dan lain-lain. Chip integrasi skala besar (LSI) adalah chip yang berisi sirkuit yang memiliki kompleksitas setara dengan 100–10 000 gerbang. Chip Very-Large-Scale Integration (VLSI) mengandung sirkuit yang kompleksitasnya setara dengan 10.000–100.000 gerbang. Memori dan mikroprosesor berukuran besar termasuk dalam kategori chip LSI dan VLSI. Chip ultralarge-scale integration (ULSI) berisi sirkuit yang memiliki kompleksitas setara dengan lebih dari 100.000 gerbang. Memori yang sangat besar, mikroprosesor yang lebih besar, dan komputer dengan chip tunggal yang lebih besar termasuk dalam kategori ini.
Dibawah ini adalah pengelompokan jenis-jenis IC berdasarkan jumlah komponennya terutama pada jumlah Komponen Transistor yang terdapat dalam satu kemasan IC.
Small-scale integration (SSI)
Small-scale integration atau IC SSI adalah IC yang berskala kecil yaitu hanya terdiri dari beberapa Transistor didalamnya.
Medium-scale integration (MSI)
Medium-scale integration (MSI) ini terdiri dari ratusan Transistor dalam sebuah kemasan IC. IC yang berskala Menengah ini dikembangkan pada tahun 1960-an dan lebih ekonomis jika dibanding dengan IC Small-scale integration (SSI).
Large-scale integration (LSI)
Large-scale integration atau LSI adalah IC yang terdiri dari ribuan Transistor didalamnya. IC Mikroprosesor pertama yang dikembangkan untuk Kalkulator dikembangkan pada tahun 1970-an memiliki kurang dari 4000 buah Transistor.
Very large-scale integration (VLSI)
Very large-scale integration atau disingkat dengan IC VLSI adalah IC yang terdiri dari puluhan ribu hingga ratusan ribu transistor didalam kemasannya. IC yang berskala sangat besar ini dikembangkan mulai tahun 1980-an.
Ultra large-scale integration (ULSI)
Ultra large-scale integration (ULSI) adalah IC yang
terdiri dari lebih dari 1 juta Transistor didalamnya.
4. Prosedur Percobaan [KEMBALI]
Prosedur
Percobaan:
a. Buka aplikasi proteus
b. Siapkan alat dan bahan pada library proteus, komponen yang
dibutuhkan pada rangkaian
c. Rangkai setiap komponen
d. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
e. Jalankan simulasi rangkaian
Prinsip Kerja Rangkaian
Ketika cmos berlogika 0, maka outputnya akan berlogika 1, arus mengalir dari cmos menuju ke resistor terus ke base transistor terus ke emitor dan ke ground. Karena arus yang mengalir pada transistor besar dari arus VBE maka transistor on. Ketika transistor on maka arus mengalir dari power supply menuju relay sehingga switch relay berpindah ke kanan, dari relay arus mengalir ke colector terus ke emitor dan ke ground. Karena relay on, arus mengalir dari relay menuju baterai, dari baterai motor dan led sehingga motor dan led aktif. Ketika input berlogika 0,1 atau 1,0 atau 0,0 maka output berlogika 1 sehingga ada arus dan led dan motor on. Ketika input berlogika 1,1 maka output berlogika 0 sehingga tidak ada arus yang mengalir dan motor serta led off.
Download Html: klik disini
Download Rangkaian: klik disini
Download Video: klik disini
Download Datasheet Resistor: klik disini
Download Datasheet Diode: klik disini
Download Datasheet LED: klik disini
Download Datasheet Transistor NPN: klik disini
Download Datasheet Relay: klik disini
1.
Apa pengertian
dari Large-scale integration (LSI)?
Jawab:
Large-scale integration atau LSI adalah
IC yang terdiri dari ribuan Transistor didalamnya. IC Mikroprosesor pertama
yang dikembangkan untuk Kalkulator dikembangkan pada tahun 1970-an memiliki
kurang dari 4000 buah Transistor.
2.
A Very large-scale integration (VLSI)?
Jawab:
Very large-scale integration atau disingkat dengan
IC VLSI adalah IC yang terdiri dari puluhan ribu hingga ratusan ribu transistor
didalam kemasannya. IC yang berskala sangat besar ini dikembangkan mulai tahun
1980-an.
1.
Apa pengertian
dari IC?
Jawab:
IC (Integrated Circuit) adalah komponen
elektronika semi konduktor yang merupakan gabungan dari ratusan atau ribuan
komponen-komponen lain. Bentuk IC berupa kepingan silikon padat, biasanya
berwarna hitam yang mempunyai banyak kaki-kaki (pin) sehingga bentuknya mirip
sisir. IC merupakan gabungan dari beberapa komponen seperti Resistor, Kapasitor,
Dioda dan Transistor yang telah terintegrasi menjadi sebuah rangkaian berbentuk
chip kecil.
2.
Sebutkan jenis IC
berdasar jumlah transistor yang dikandungnya!
Jawab:
·
SSI (SmallScale
Integration): chip dengan maksimum 100 komponen elektronik.
·
MSI
(MediumScale Integration): chip dengan 100 sampai 3.000 komponen elektronik
·
LSI (LargeScale
Integration): chip dengan 3.000 sampai 100.000 komponen elektronik.
·
VLSI (Very
LargeScale Integration): chip dengan 100.000 sampai 1.000.000 komponen
elektronik.
·
ULSI (Ultra
LargeScale Integration): chip dengan lebih dari 1 juta komponen elektronik.
1.
Tahun berapa IC
pertama kali diperkenalkan?
a.
1958
b.
1957
c.
1956
d.
1955
e.
1954
Jawab: a. 1958
2.
Yang bukan
merupakan jenis IC berdasar package adalah…
a.
SIP (Single
In-line Packages)
b.
DIP (Dual
In-line Packages)
c.
SOP (Small
Outline Packages)
d.
QFP (Quad Flat
Packages)
e.
BOP (Big Outline
Packages)
Jawab: e. BOP (Big Outline Packages)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar