Kata digital sudah tidak asing lagi bagi kita. Semenjak revolusi industri 4.0 di gaungkan, kata digital selalu mengiringi setiap penjelasan revolusi industri 4.0. Lalu apa definisi digital tersebut? Digital adalah suatu sistem yang hanya mengenal 2 kemungkinan. ON atau OFF, itu arti secara sederhana. Penjelasannya tidak sesederhana itu, digital dalam arti yang luas adalah suatu sistem atau perangkat yang bekerja secara otomatis, yang memproses data dalam jumlah yang besar dengan kecepatan yang fantastis. Wujud nyata dari perangkat digital atau sistem digital contohnya komputer, handphone, internet, mikrokontroller, robot, artificial intelligent, machine learning dan seterusnya.
Sekarang kita belajar digital dari yang paling sederhana dulu. Yaitu Sistem bilangan dan gerbang logika.
Sistem Bilangan
Bilangan atau angka selalu diperlukan dalam proses kerja sistem digital. Angka yang kita kenal selama ini yaitu angka 1,2,3,4...9,0 adalah sistem bilangan desimal, artinya ada 10 macam angka. Mesin digital sangat sukar atau tidak mungkin mengoperasikan bilangan desimal karena akan ada 10 kombinasi yang harus dihitung oleh mesin. Beda dengan manusia, yang sangat mudah menggunakan angka desimal. Lalu sistem bilangan apa yang digunakan sistem digital? tidak lain sistem bilangan biner.
Bilangan biner hanya terdiri dari 0 dan 1 atau disebut bilangan dengan basis 2, cuma ada 2 kemungkinan. Dalam bahasa mesin 0 dan 1 bisa di terjemahkan dalam keadaan ON atau OFF. Keadaan ON mewakili angka 1, OFF mewakili angka 0. Bila bahasa mesin tersebut di representasikan dalam bentuk tegangan, kenyataannya untuk mewakili angka 0 bukan berarti 0 Volt, akan tetapi ada tingkatan atau level yang digunakan. Seperti di kutip dari https://www.electronics-tutorials.ws level untuk merepresentasikan 0 dan 1 untuk IC TTL (transistor transistor logic) sebagai berikut:
Dari gambar tersebut logika 0, diwakilkan dengan tegangan 0-0,8 volt. Untuk logika 1 diwakilkan dengan tegangan 2-5 volt.
Lalu bagaimana cara mengkonversi bilangan biner ke desimal atau dari desimal ke biner. Secara matematis bisa dihitung sebagai berikut:
Biner > Desimal
Untuk membedakan basis bilangannya, diberi tanda subscript 2 untuk bilangan biner dan subscript 10 untuk bilangan desimal. Beberapa contoh konversi bilangan biner ke desimal
Berikutnya merubah bilangan desimal ke bilangan biner. Kebalikan konversi sebelumnya, biner ke desimal dilakukan operasi perkalian, untuk desimal ke biner menggunakan operasi pembagian,
Pembagian dilakukan dengan membagi bilangan desimal dengan 2. Berikut contoh yang lain
Gerbang Logika
Pada sistem bilangan biner untuk menerapkan operasi matematika pada bilangan tersebut dilakukan dengan gerbang logika. Bisa diartikan gerbang logika (logic gate) adalah sistem yang digunakan untuk menerapkan input atau beberapa input berupa bilangan biner sehingga menghasilkan output yang diharapkan, juga dalam bentuk biner. Perangkat atau alat yang digunakan untuk mewujudkan gerbang logika berupa relay, switch, transistor, integrated circuit (IC), dan lain-lain. Ada beberapa jenis gerbang logika. Ada yang mempunyai 1 input, 2 input, 3 input dan seterusnya. Adapula gerbang logika kombinasi yang terdiri dari beberapa gerbang logika yang dirangkai bersama. Untuk memudahkan pemahaman prinsip kerja gerbang logika biasanya disertai dengan bentuk tabelnya, disebut "tabel kebenaran" (truth table)
Berikut ini beberapa gerbang logika disertai tabel kebenarannya, dan IC yang digunakan untuk membuat gerbang logika. Bisa dilihat di electronics-tutorials )
Logic AND Gate
Output akan bernilai 1 jika semua inputnya 1
IC yang bisa digunakan adalah 74LS08, 74LS11, 74LS21, CD4081, CD4073, CD4082. Berikut ini diagram salah satu IC
Logic OR Gate
Output akan bernilai 1 jika salah satu input bernilai 1
Ada beberapa IC yang di dalamnya mempunyai OR gate. Diantaranya 74LS32, CD4071, CD4075, CD4072
Logic NOT Gate
Gerbang logika ini nilai outputnya kebalikan dari input. Bila input 1 maka output 0, dan sebaliknya.
Ada beberapa IC yang digunakan, seperti 74LS04, 74LS14, 74LS1004, CD4009, CD4069. Berikut diagram dari 7404
Logic NAND Gate
Gerbang logika NAND nilai outputnya sama dengan nilai output gerbang logika AND yang di NOT kan. Pada gerbang AND input 0 dan 1 maka output 0, tapi gerbang logika NAND input 0 dan 1, outputnya 1. dan seterusnya. Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel kebenaran di bawah ini
Ada beberapa IC yang berfungsi sebagai NAND gate diantaranya 74LS00, 74LS10, 74LS20, 74LS30, CD4011, CD4023, CD4012. Contoh diagram untuk IC 7400
Logic NOR Gate
Gerbang logika NOR outputnya seperti gerbang logika OR yang di NOT kan. Bernilai 1 jika kedua inputnya bernilai 0. Perhatikan tabel kebenarannya
Contoh IC yang berfungsi sebagai NOR Gate diantaranya 74LS02, 74LS27, 74LS260, CD4001, CD4025, CD4002. Berikut ini diagramnya
Logic XOR Gate
Gerbang logika XOR (exclusive OR) adalah gerbang logika OR yang punya pengecualian. Output XOR akan bernilai 0 jika input mempunyai nilai sama, 0 semua atau 1 semua. Pada gerbang logika OR output bernilai 1 jika salah satu input atau kedua input bernilai 1. Tapi akan bernilai 0 jika keduanya bernilai 1 pada gerbang logika XOR. Berikut tabel kebenarannya
Untuk IC nya ada 74LS86 dan CD4030
Logic XNOR Gate
Gerbang logika XNOR (exclusive-NOR) adalah gerbang logika NOR yang mempunyai pengecualian, yaitu saat masing-masing input bernilai 1, hasilnya Bukan 0 tetapi 1.
Ada 2 IC yang bisa digunakan yaitu 74LS266 dan CD4077
Aljabar Boolean
Gerbang logika biasanya digunakan secara bersama-sama maksudnya tidak hanya 1 gerbang saja yang dipakai tapi kumpulan dari beberapa gerbang logika. Dari beberapa gerbang logika masih bisa disederhanakan untuk mendapatkan gabungan gerbang logika yang lebih efisien. Metode yang digunakan untuk menyederhanakan gerbang logika dengan menggunakan aljabar boolean. Jadi Definisi Aljabar Boolean adalah Metode atau rumus yang digunakan untuk menganalisa dan menyederhanakan gerbang logika. Aljabar boolean hanya menghitung bilangan biner. Berikut ini tabel dari hukum-hukum pada aljabar boolean
Contoh penggunaan aljabar boolean sebagai berikut:
Artinya nilai output hanya ditentukan oleh input A dan C, bila dibuat gerbang logikanya untuk persamaan tersebut, seperti ini
Setelah disederhanakan, maka gerbang logikanya seperti ini
Perhatikan, kombinasi gerbang logika di atas lebih rumit dari pada yang dibawah. Dengan demikian bisa disimpulkan bahwa aljabar boolean sangat berguna untuk menyederhanakan kombinasi gerbang logika.
Posting Komentar untuk "Teknologi Digital"