Bahan Ajar Elektronika Dasar

BAHAN AJARTEKNIK ELEKTRONIKADIGITAL DAN ANALOG

PROGRAM KEAHLIANTEKNIK KOMPUTER DAN JARINGAN

Guru pengampu : Yudi Pramono, S.Kom.

MEMBAHAS

Teknik Elektronika Dasar Teknik Digital (Rangkaian Logika) Microprocessor Microcontroller Bahasa Assember

SMK NUSANTARA 1 COMALPertigaan Ujunggede Utara, RT 01/02 Desa Ujunggede,

Kec. Ampelgading, Kab. Pemalang, 52364

PRAM – MD COMPUTER - 2005 1

BAB I.TEKNIK ELEKTRO


A. Pengetahuan Dasar Kelistrikan1. Teori Atom

Wujud benda di bumi dikelompokkan menjadi 3 bagian : padat, gas dan cair.Jika suatu benda dipecah-pecah menjadi bagian terkecil maka bagian terkecil tsb dinamakan molekul.Molekul biasanya merupakan persenyawaan dari atom-atom yang sejenis maupun berlainan jenis, misal molekul air (H20) → mempunyai 2 atom hidrogen dan satu atom oksigen.Atom dibagi menjadi 2 bagian yaitu : - inti atom (nukleon), terdiri atas unsur proton (bermuatan listrik positif) dan unsur

netron (tidak bermuatan listrik positif maupun negatif).- Inti kulit atom, terdiri atas unsur elektron (bermuatan listrik negatif).Proton dan netron bersatu di dalam nukleon oleh suatu daya yang disebut daya ikat inti.Gejala listrik disebabkan oleh elektron dan proton, dimana proton akan selalu menarik elektron karena muatannya tidak sejenis. Elektron dapat terlepas dari ikatan atom lainnya yang disebut dengan elektron bebas, yaitu elektron yang berpindah dari inti atom yang satu ke atom yang lain dengan mengelilingi inti atom pada lintasan terluar.Kemampuan suatu unsur mengikat unsur lain ditentukan oleh elektron yang berada pada lintasan paling luar yang disebut elektron valensi.Elektron mempunyai sifat mudah berpindah tempat apabila ada energi lain yang mempengaruhinya. Perpindahan elektron dari atom satu ke atom yang lain disebabkan oleh kelebihan dan kekurangan dalam atom-atom tsb. Atom yang kelebihan elektron disebut atom bermuatan listrik negatif (-), sedangkan atom yang kekurangan elektron disebut atom bermuatan listrik positif (+).Atom yang bermuatan listrik ini disebut dengan ion.Bahan yang mengandung elektron bebas disebut konduktor atau penghantar karena elektronnya mudah terlepas, misal tembaga, perak, emas, aluminium, dsb.Bahan yang elektronnya sukar bergerak meninggalkan protonnya disebut isolator atau penyekat, misalnya plastik, karet, ebonit, dsb.Bahan yang elektronnya kadang-kadang bergerak, kadang-kadang tidak bergerak disebut semikonduktor atau setengah penghantar, misal germanium dan bismut.

Gambar 1. Struktur atom

Gambar 2. Orbit elektron dalam mengelilingi inti atom (nukleon)

Setiap molekul mempunyai susunan atom yang berbeda, hal ini menyebabkan jumlah elektron penyusunnya berbeda-beda pula.

PRAM – MD COMPUTER - 2005

BENDA MOLEKUL ATOM

ELEKTRON INTI ATOM

PROTON NETRON

3

Gambar 3. Susunan atom

2. ElektrostatikListrik dibagi menjadi dua bagian, yaitu listrik yang tidak mengalir (elektrostatik) dan listrik yang mengalir (elektrodinamik).Hal-hal yang dapat menimbulkan adanya muatan listrik statis dapat dibuktikan dengan percobaan berikut : Apabila sepotong plastik digosokkan pada rambut yang kering, maka plastik

mendapat muatan negatif (-) dan rambut mendapat muatan positif (+), hal ini disebabkan karena adanya elektron yang berpindah dari rambut ke plastik sehingga rambut menjadi bermuatan positif.

Apabila sepotong kaca digosokkan pada kain sutra, maka kaca akan mendapat muatan positif (+) dan sutra mendapat muatan negatif (-), hal ini disebabkan karena adanya elektron yang berpindah dari kaca ke sutra sehingga kaca memperoleh muatan positif.

Kedua percobaan tsb bisa dipraktikkan menggunakan mistar plastik / kaca kemudian didekatkan dengan sobekan kertas yang dipotong kecil-kecil.

3. Potensial ListrikGaya yang menyebabkan bergeraknya elektron bergantung pada besar muatan yang menarik dan yang menolaknya, jadi dapat disimpulkan bahwa bergeraknya elektron karena terjadinya perbedaan potensial atau selisih potensial.Perbedaan potensial atau selisih potensial disebut juga tegangan listrik atau potensial listrik.Apabila dua buah benda terdapat perbedaan muatan listrik positif (+) dan negatif (-) maka pada kedua benda tsb terdapat beda tegangan atau beda potensial, dan oleh karena adanya beda potensial tersebut akan timbul arus listrik.

4. Arus Listrik ( ampere )Dalam teori atom dan elektron disebutkan bahwa elektron terikat pada intinya, tetapi meskipun demikian pada penghantar (konduktor) banyak terdapat elektron bebas yang kemudian akan membentuk arus listrik.Penyebab timbulnya arus listrik adalah adanya elektron-elektron yang berpindah dari satu atom ke atom lainnya dalam suatu penghantar akibat adanya perbedaan potensial.

Gambar 4. Penampang suatu penghantar (konduktor)

Keterangan :1. Muatan positif (+) di kutub A lebih banyak daripada di kutub B. Arus listrik

mengalir dari kutub positif ke kutub negatif.2. Muatan negatif (-) di kutub B lebih banyak daripada di kutub A. Elektron mengalir

dari kutub negatif ke kutub positif.

Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir setiap detik melalui penampang suatu penghantar.Satuan kuat arus listrik adalah ampere ( A ), dimana 1 ampere = 1 couloumb/detik.Notasi kuat arus listrik, ditulis dengan rumus : I = Q/t Dimana I = intensitas (ampere)


Q = muatan listrik (couloumb) t = waktu (detik).

Contoh :Sebuah penghantar dalam waktu 4 menit dapat memindahkan muatan listrik sebesar 1200 couloumb. Berapakah besar arus yang mengalir melalui penghantar tsb ?Jawab : t = 4 menit = 4 x 60 detik = 240 detikI = Q/t = 1200/240 = 5 ampere.Kuat atau lemahnya arus listrik disebabkan oleh : banyaknya elektron yang bergerak, arah gerakan elektron dan kecepatan gerak elektron.Ada 2 macam sumber arus listrik, yaitu :1. Listrik arus bolak-balik (AC = Alternating Current)

Adalah arus listrik yang arahnya selalu bertukar-tukar, contoh : generator AC, jala-jalan PLN, dsb.

2. Listrik arus searah (DC = Direct Current)Adalah arus listrik yang arahnya tetap tidak berubah-ubah, contoh : baterai, accu (aki), adaptor, generator C, dsb.

5. Tegangan Listrik ( volt )Adalah perbedaan tekanan listrik atau perbedaan potensial listrik (elektron bergerak dari kutub negatif (-) ke kutub positif (+)).Gaya yang menggerakkan elektron bergantung dari besar kecilnya muatan yang menarik atau menolaknya.Gaya yang mendorong arus listrik mengalir di dalam maupun di luar sumber arus disebut GEM (Gaya Elektro Motor) atau GGL (Gaya Gerak Listrik).Dikatakan satu volt, bila dikeluarkan energi satu joule untuk memindahkan muatan satu couloumb dari titik potensial tinggi ke titik potensial rendah.

1 volt = 1 joule/couloumbSatuan tegangan listrik :1. 1 mV (megavolt) = 1000000 V = 106 V2. 1 kV (kilovolt) = 1000 V = 103 V3. 1 mV (milivolt = 1/1000 V = 10-3 V4. 1 µV (mikrovolt) = 1/1000000 V = 10-6 V

Sumber tegangan bolak-balik, ditulis VAC

Sumber tegangan searah, ditulis VDC

Tegangan bolak-balik untuk PLN mempunyai frekuensi 50 hertz sampai 60 hertz.Contoh :Apabila diketahui data I=0,005 A dan resistor (tahanan)=1000 ohm, berapakah besar tegangannya ?Jawab :V = I x R = 0,005 x 1000 = 5 volt

6. Daya Listrik ( watt )Adalah salah satu bentuk usaha untuk mengubah arus listrik menjadi energi dalam bentuk lain, seperti energi panas, energi magnet dan tenaga. Contoh : seterika listrik, lampu pijar, kipas angin dan motor listrik.Sumber tegangan harus melakukan usaha dan besarnya usaha sama dengan besarnya energi yang dikeluarkannya, rumusnya :

W = V x I x t jouleTenaga dalam satu penghantar untuk mengalirkan arus membutuhkan waktu, sehingga jika dinyatakan dalam bentuk rumus menjadi :

V x I x t t

P(daya) = V x I watt

Keterangan : P (daya) satuannya adalah watt (W) V (tegangan) satuannya adalah volt (V)

I (kuat arus) satuannya adalah ampere (A)


P (daya) = joule/detik (watt)

Dalam elektronika daya yang dipelajari adalah daya listrik arus searah (DC) yang bersifat resistif (melewati resistor/tahanan ), oleh karena itu dari rumus di atas dapat diperoleh juga rumus daya sbb :

P = I2 x R

Karena P = V x I dan V = I x R sehingga P = I x R x I.Keterangan :P (dalam watt) atau (W)V (dalam volt) atau (V)R (dalam ohm) atau (Ω)

Faktor yang mempengaruhi daya listrik dari turunan rumus di atas : besarnya tegangan listrik yang mengalir, besarnya arus listrik dan besarnya tahanan penghantar.

Satuan daya listrik :1. 1 watt = 1000 miliwatt (mW) = 103 mW2. 1 kilowatt = 1000 watt (W) = 103 W = 106 mW

Contoh 1 :Sebuah lampu pijar mempunyai data yang tercantum dalam bohlamnya yaitu daya 50 watt dan tegangan 225 volt. Berapakah besar arusnya ?

Jawab :P = V x I, dengan P = 50 watt dan V = 225 voltI = P/V = 50/225 = 0,22 ampere

Contoh 2 :Sebuah seterika listrik mempunyai daya 250 watt, berapakah :a. Energi listrik yang digunakan jika seterika dipasang selama 2 jamb. Biaya pemakaian listrik, jika harga 1 kwh = Rp. 360,00

Jawab :a. P = W/t atau W = P x t = 250 x 2 jam = 500 watt/jam = 0,5 kwhb. Biaya selama 2 jam = 0,5 x 360 = Rp. 180,00

7. Bahan Listrik1. Isolator

Adalah bahan listrik yang mempunyai tahanan sangat besar, karena elektron-elektron pada atomnya sukar untuk berpindah dari satu atom ke atom lainnya.Bahan ini dalam kelistrikan digunakan sebagai penyekat karena tidak dapat dialiri arus listrik.Contoh : kaca, ebonit, keramik, mika, plastik, dll.

2. KonduktorAdalah bahan listrik yang mempunyai tahanan sangat kecil karena elektron-elektronnya mudah bergerak pindah dari satu atom ke atom lainnya.Bahan ini dalam kelistrikan digunakan sebagai penghantar karena mudah dialiri arus listrik.Contoh : emas, perak, aluminium, tembaga, besi, kuningan, dll.

3. SemikonduktorAdalah bahan listrik yang mempunyai tahanan cukup besar, akan tetapi masih dapat dialiri arus listrik meskipun sangat kecil, hal ini disebabkan elektronnya kadang-kadang bergerak dan kadang-kadang tidak bergerak tergantung dari kondisi bahan tsb.Bahan ini dalam kelistrikan digunakan sebagai komponen diode dan transistor.Contoh semikonduktor : silikon, germanium dan bismut.Berdasarkan bahannya ada diode silikon dan diode germanium.

4. Super KonduktorAdalah bahan listrik yang mempunyai tahanan 0 (nol) ohm, gejala ini dinamakan superkonduktifitas (penemunya Kamerlingh Onnes, ahli fisika Belanda, 1911).Bahan ini masih dalam penyelidikan para ahli karena sifatnya belum jelas benar.


8. Tahanan Listrik dan Hukum Ohm1. Tahanan / Resistor / Werstand ( Ohm )

Merupakan komponen elektronika yang fungsinya untuk menghambat atau menghalangi arus listrik yang mengalir.Mempunyai notasi R (resistant).Satuannya ditulis dengan ohm (Ω=omega).Penemunya George Simon Ohm (1787-1854), dari Jerman.Satuan yang sering digunakan :1. 1 kiloohm = 1000 ohm = 103 ohm.2. 1 megaohm = 1000000 ohm = 106 ohm.

Berdasarkan kegunaan dan pemakaiannya, terdiri atas bermacam-macam tahanan : tahanan tetap (fixed resistor), tahanan tidak tetap (variable resistor) dan tahanan yang dapat dipengaruhi keadaan.1. Tahanan tetap

Adalah tahanan yang nilainya tidak berubah-ubah.Nilai tahanannya dapat dilihat langsung pada badan tahanan atau dicantumkan dengan kode warna yang melingkar pada badan tahanan.Tahanan ini banyak digunakan pada alat elektronika, seperti radio, tape recorder, televisi, dsb.Simbol dan bentuk tahanan :

Gambar 5. Gambar 6. Gambar 7. Bentuk tahanan tetapSimbol tahanan Bentuk tahanan dengan kode angka dan huruf

tetap dengan kode warna

Cara menghitung tahanan tetap dengan kode warna

Gambar 8. Menghitung tahanan

a. Warna lingkaran 1 = angka pertama.b. Warna lingkaran 2 = angka kedua.c. Warna lingkaran 3 = banyaknya angka 0 (nol) di belakang angka kedua.d. Warna lingkaran 4 = toleransi (nilai kemungkinan yang diperbolehkan

sebagai pengganti tahanan atau jangkauan kerja tahanan).

Tabel kode warna untuk tahanan listrikWarna Lingkaran 1 Lingkaran 2 Lingkaran 3 Lingkaran 4

HitamCoklatMerahOrangeKuningHijauBiruUnguAbu-abuPutihEmasPerakTanpa warna

0123456789---

0123456789---

1 = 100

10 = 101

100 = 102

1000 = 103

10000 = 104

100000 = 105

1000000 = 106

10000000 = 107

100000000 = 108

1000000000 = 109

0,1 = 10-1

0,01 = 10-2

-

----------

5%10%20%


Contoh :Sebuah resistor atau tahanan mempunyai warna : merah, orange, kuning dan perak. Berapakah nilai resistor tsb ?Jawab :Lingkaran 1 berwarna merah, nilainya = 2Lingkaran 2 berwarna orange, nilainya = 3Lingkaran 3 berwarna kuning, nilainya = 104

Lingkaran 4 berwarna perak, nilai toleransinya = 10 %Jadi nilai tahanannya adalah 230000 ohm = 230 k ohmToleransi 10% = 230000 x 10 % = 23 k ohm

Jangkauan kerja resistor adalah nilai tahanan + 23 k ohm.Nilai maksimum tahanan = 230 k ohm + 23 k ohm = 253 k ohm.Nilai minimum tahanan = 230 k ohm – 23 k ohm = 207 k ohm.Jadi jangkauan kerja tahanan yang bernilai 230 k ohm bertoleransi 10 % adalah 207 k ohm sampai dengan 253 k ohm.

2. Tahanan tidak tetap ( variabel resistor )Pada dasarnya sama dengan tahanan tetap, perbedaannya adalah nilai tahanannya dapat diubah-ubah.Berdasarkan macamnya dapat dibagi menjadi dua, yaitu : trimpot dan potensio.Trimpot adalah tahanan yang bisa diubah-ubah nilainya sehingga dapat diatur sesuai dengan keinginan (pengaturannya diputar dengan obeng negatif).

Gambar 9. Simbol tahanan tidak tetap

Potensio adalah tahanan yang nilainya dapat diubah-ubah menggunakan tangan secara langsung karena potensio mempunyai as, seperti pada volume suara, bass dan tribel pada pesawat radio.

Gambar 10. Simbol dan wujud potensio

3. Tahanan yang dapat dipengaruhi keadaanAdalah tahanan yang nilainya dapat berubah apabila dipengaruhi oleh suhu, sinar atau cahaya, dsb.Contoh tahanan yang dapat dipengaruhi suhu adalah NTC (Negative Temperature Coeficient) dan PTC (Positive Temperature Coeficient).NTC, jika suhu disekitarnya naik, nilai tahanannya turun.PTC, jika suhu disekitarnya naik, nilai tahanannya naik.NTC dan PTC banyak digunakan sebagai pelindung komponen elektronika.

Gambar 11. Simbol dan wujud NTC

Contoh tahanan yang dapat dipengaruhi cahaya atau sinar yang jatuh pada permukaannya adalah LDR (Light Dependent Resistor). Nilai tahanannya akan


berubah menjadi kecil apabila jumlah cahaya yang masuk ke permukaannya besar. Tahanan ini banyak digunakan dalam alat foto atau film.

2. Hukum OhmGeorge Simon Ohm telah membuktikan dengan percobaannya bahwa terdapat hubungan erat antara arus, tegangan dan tahanan dalam suatu rangkaian listrik.Apabila kita menaikkan besar tahanan maka arus akan turun, begitu pula sebaliknya.Hukum ohm “ pada suatu penghantar besarnya kuat arus sebanding dengan tegangannya dan berbanding terbalik dengan tahanannya “.

V = I X R atau I = V/R atau R = V/I

Keterangan :V = tegangan ( volt )I = kuat arus ( I )R = tahanan ( ohm )

Contoh 1 :Sebuah seterika listrik mempunyai data teknik tegangan 220 volt dan arus 2 ampere. Berapakah besarnya tahanan elemen seterika tsb ?

Jawab :R = V/I = 220 / 2 = 110 ohm

Contoh 2 :Sebuah lampu mempunyai tahanan (R) 10 ohm dipasang pada tegangan (V) 220 V. Berapakah arus yang mengalir pada lampu tsb ?Jawab :R = 110 ohm dan V = 220 voltJadi I = V/R = 110 / 220 = 0,5 ampere

3. Tahanan yang Dihubungkan SeriAdalah beberapa tahanan yang dihubungkan secara berurutan seperti gambar berikut :

Gambar 12. Beberapa tahanan yang dihubungkan seri

Bila ditulis dengan rumus : Rt = R1 + R2 + R3 + ... + Rn

Keterangan :Rt = tahanan total, disebut juga tahanan penggantiR1, R2, R3, Rn = tahanan seri

Dari rumus di atas, Rt (tahanan total) akan menghasilkan nilai tahanan dengan jumlah besar dan biasanya rangkaian seri ini diperlukan apabila dibutuhkan pembagian tegangan dengan arus tetap, seperti gambar berikut :

Gambar 13. Pembagian tegangan dengan arus tetap

Contoh :Dua tahanan masing-masing besarnya 50 ohm dan 100 ohm dihubungkan seri.a. Berapakah besar tahanan totalnya ?b. Berapakah arus yang mengalir, bila diberi tegangan dari aki sebesar 12 volt ?c. Berapakah tegangannya apabila arus yang mengalir 0,5 ampere ?


Jawab :a. Berapakah besar tahanan totalnya ?

Rt = R1 + R2 = 50 + 100 = 150 ohmb. Berapakah arus yang mengalir, apabila diberi tegangan dari aki sebesar 12 volt ?

I = V/Rt = 12/150 = 0,08 ampere = 80 mAc. Berapakah tegangan apabila arus yang mengalir 0,5 ampere ?

V = I x Rt = 0,5 x 150 = 75 volt

4. Tahanan yang Dihubungkan ParalelAdalah beberapa tahanan yang dihubungkan secara berderet seperti gambar berikut :

Gambar 14. Beberapa tahanan yang dihubungkan secara paralel

Bila skema tersebut ditulis dengan rumus :

1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ... + 1/Rn

Keterangan :Rt = tahanan total (tahanan pengganti)R1, R2, R3, Rn = tahanan paralelPada susunan secara paralel ini akan dihasilkan jumlah tahanan total kecil. Rangkaian ini diperlukan untuk membagi arus. Arus yang mengalir pada masing-masing tahanan paralel apabila dijumlahkan sama dengan sumber arus rangkaian.

Contoh :Dua buah tahanan masing-masing besarnya 20 ohm dan 30 ohm dihubungkan paralel.a. Berapakah besarnya tahanan paralel (tahanan pengganti) ?b. Berapakah arus yang mengalir bila diberi tegangan dari aki sebesar 24 volt ?c. Berapakah tegangannya, apabila besar kuat arus 0,5 ampere ?

Jawab :a. 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 = 1/20 + 1/30 = 3/60 + 2/60 = 5/60

Jadi Rt = 60/5 = 12 ohmb. I = V/Rt = 24/12 = 2 amperec. V = I x Rt = 0,5 x 12 = 6 volt

9. Hukum KirchoffAdalah rumus yang berguna untuk menganalisa rangkaian listrik.Dibagi menjadi 2 macam : Hukum Kirchoff I dan Hukum Kirchoff IIa. Hukum Kirchoff I

Dikenal dengan Hukum Kirchoff tentang arus atau Kirchoff Current Law (KCL).“ Jumlah aljabar dari beberapa aliran arus yang masuk pada titik simpul akan sama dengan arus yang meninggalkan titik simpul itu “.

Gambar 15. Aliran arus

Σ I = 0Σ I = I1 + I2 + I3 + ... + In

Pada titik A → I = I1 + I2 + I3

I – I1 – I2 – I3 = 0


Misalnya 3 buah tahanan masing-masing adalah R1, R2, R3 dihubungkan paralel, diberi tegangan V, arus I tiap titik percabangannya adalah seperti gambar berikut :

Gambar 16. Rangkaian paralel

Gambar di atas jika diambil arah arusnya saja sbb :

Gambar 17. Arus titik percabangan A

Untuk titik percabangan AIA = I1 + I2 + I3 atau IA – I1 – I2 – I3 = 0

Gambar 18. Arus titik percabangan B

Untuk titik percabangan BI1 + I2 + I3 = IA atau I1 + I2 + I3 - IA = 0Arus yang masuk suatu rangkaian akan sama dengan arus yang keluar dari rangkaian.

b. Hukum Kirchoff IIBerisi tentang tegangan atau Kirchoff Voltage Law (KVL).“ Dalam setiap rangkaian tertutup, jumlah tegangan yaitu perkalian arus dan tahanan sama dengan 0 (nol) ”.Rangkaian tertutup biasa disebut dengan loupe.Loupe pada gambar berikut adalah titik A – B – C – D – A atau B – C – D – A – B, dsb.

Gambar 19. Rangkaian tertutup

Bila ditulis dengan rumus :-E + I.R1 + I.R2 + I.R3 = 0 atau I.R2 + I.R3 – E + I.R1 = 0

Begitu pula untuk dua sumber tegangan yang dihubungkan dengan 3 buah tahanan paralel seperti gambar berikut :


Gambar 20. Sumber tegangan yang dihubungkan dengan 3 buah tahanan paralel

Arah arus rangkain di atas sbb : Arus pada titik pencabangan Y adalah :

IA + IB = I1 + I2 + I3 atau IA + IB – I1 – I2 – I3 = 0 Arus pada titik pencabangan X adalah :

I1 + I2 + I3 = IA + IB atau I1 + I2 + I3 – IA – IB = 0

Ketentuan Hukum Kirchoff IIa. Apabila arah arus sama dengan arah lintasan tertutup maka I bertanda positif.b. Apabila arah arus berlawanan dengan arah lintasan tertutup maka I bertanda

negatif.c. Pada sumber tegangan dengan tanda GGL adalah E.

Hukum Kirchoff I dan II sering digunakan secara bersamaan dengan Hukum Ohm dalam rangkaian. Untuk lebih jelasnya lihatlah contoh berikut :

Gambar 21. Rangkaian terapan KCL dan KVL dengan hukum ohm

Contoh 1.Perhatikan gambar berikut ini. Apabila terdapat data tegangan 12 volt, R1=4 ohm, R2 = 3 ohm, R3 = 6 ohm, berapakah kuat arus yang melalui masing-masing tahanan ?

Jawab :

.1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

= 1/4 + 1/3 + 1/6= 9/12

Rt = 9/12 = 1,3 ohm


Jadi I = E/ Rt = 12/1,3 = 9 ampere

Karena R1, R2 dan R3 paralel maka beda potensial di antara kedua ujungnya sama sehingga :

VR1 = VR2 = VR3 = 12 volt

Dengan menggunakan Hukum Ohm :I1 = E/R1 = 12/4 = 3 ampereI2 = E/R2 = 12/3 = 4 ampereI3 = E/R3 = 12/6 = 2 ampere

Contoh 2.Gambar berikut ini terdapat data sebagai berikut, IB = 150 mA, I1 = 100 mA, I2 = 200 mA, dan I3 = 300 mA. Berapakah besarnya harga IA ?

Jawab :

IB + IA – I1 – I2 – I3 = 0IB + IA = I1 + I2 + I3

150 + IA = 600IA = 600 – 150 = 450 mA

Soal Latihan :Jawablah pertanyaan berikut secara singkat dan tepat !1. Diketahui R1 = 50 Ω, R2 = 25 Ω, R3 = 100 Ω. Ketiganya dihubungkan secara

paralel dengan sumber tegangan 6 volt.

Berapakah :a. Rt ( tahanan total ) ?b. It ?c. I2, I1 dan I3 ?

2. Diketahui gambar berikut ini.


Berapakah harga :a. Rt ( R total ) ?b. It

c. I1, I2, I3, I4

10. Sumber Arus ListrikSumber arus listrik=sumber tegangan listrik (dalam kehidupan sehari-hari adalah PLN).Pada dasarnya sumber arus listrik dibagi 2 :a. Sumber arus listrik AC (Alternating Current).

Hampir semua sumber arus listrik AC dihasilkan dari motor generator AC yang digerakkan oleh mesin turbin.Sumber arus listrik ini mempunyai simbol ~.Sesuai dengan namanya sumber arus listrik AC mengalir kedua arah dalam kawat penghantar, yaitu dari positif ke negatif dan dari negatif ke positif.Arus listrik dalam satu detik mengalami pertukaran 50 – 60 kali, dan pertukaran arus ini disebut dengan frekuensi.

Gambar 22. Motor Generator AC

Generator AC bekerja berdasarkan prinsip induksi.Dengan menggunakan kopling, generator diputar oleh mesin turbin dengan tenaga mekanik.Generator AC digunakan oleh PLN, mesin las listrik, dsb.Macam-macam pembangkit tenaga listrik : PLTA, PLTD, PLTU, PLTN, PLTG dan PLTS.Macam-macam pembangkit tsb menggunakan prinsip kerja generator yang sama.

b. Sumber arus listrik DC (Direct Current).Dihasilkan dari generator DC, batu baterai(elemen kering), aki(elemen basah), bias sel, solar sel dan adaptor.

Arus listrik ini mempunyai simbol .Sesuai dengan namanya, sumber arus listrik searah (DC) mengalir ke satu arah dalam kawat penghantar, yaitu dari kutub positif ke kutub negatif.1. Generator DC

Prinsip kerjanya sama dengan prinsip kerja generator AC, bedanya generator DC menghasilkan arus searah, generator AC menghasilkan arus bolak-balik.

2. Baterai (elemen kering)Digunakan pada pesawat (alat) yang memerlukan daya listrik kecil, seperti radio, kalkulator, jam dinding, dll.


Pada umumnya dijual dipasaran dengan ukuran besar, sedang dan kecil yang mempunyai tegangan 1,5 volt dan kuat arus 0,25 ampere. Untuk keperluan khusus ada pula yang tegangannya 3 volt, 6 volt dan 9 volt.Prinsip kerjanya, arus dan tegangannya dihasilkan dari bahan salmiak, sedangkan bahan penyerapnya digunakan batu kawi yang ditempatkan disekeliling batu arang agar dapat menyerap zat cair yang ditimbulkan pada kutub positif akibat adanya proses kimia. Batu arang (grafit) merupakan kutub positif yang ditutup oleh kuningan. Bagian ini adalah bagian yang menonjol dari wujud baterai. Kutub negatif ada di bagian bawah baterai yang terbuat dari seng sekaligus membentuk wujud baterai tsb. Tabung baterai biasanya ditutup dengan aspal agar elektrolitnya tidak bocor.

Gambar 23. Baterai

3. Aki (accu) atau elemen basahBiasa digunakan pada mobil dan sepeda motor yang membutuhkan daya listrik cukup besar, namun arus dan besar tegangannya relatif kecil.Sumber arusnya adalah perubahan energi kimia menjadi energi listrik.Tegangan dan arusnya searah (DC).Sebagai contoh ada aki yang tegangannya 6 volt dan arusnya 10 ampere per jam atau tegangannya 24 volt dengan arus 100 ampere per jam.

Gambar 24. Bentuk aki dan bagiannya

Dalam kotak aki yang terbuat dari ebonit terdapat plat positif dan plat negatif yang biasa disebut sel. Tiap sel menghasilkan tegangan listrik arus searah sebesar 2 volt.Cairan yang terdapat dalam kotak aki adalah H2SO4, yaitu cairan asam sulfat atau cairan belerang. Cairan ini sangat berbahaya apabila terkena baju atau celana sebab bisa merusak.

4. Bias selAdalah sumber listrik yang menghasilkan arus DC dengan arus dan tegangan sangat kecil.Biasa digunakan pada pesawat atau kalkulator tipis, jam tangan, dll.Pemakaiannya cukup awet karena digunakan pada pesawat atau alat yang berdaya kecil.

Gambar 25. Bias sel

5. Solar sel (sel surya)Adalah sumber listrik yang terbuat dari bahan semi konduktor silikon tipe P yang dilapisi dengan bahan silikon tipe N, kemudian dilapisi dengan lapisan kaca yang sangat tipis. Akibat dari cahaya atau sinar yang menembus permukaan lapisan-lapisan bahan tsb menyebabkan elektron terlepas bebas sehingga terjadi beda potensial antara kedua bahan tsb.Besarnya tegangan bergantung dari tegangan kedua bahan tsb, bukan ditentukan oleh kuat cahaya yang mengenai solar sel.Besarnya arus yang keluar dari solar sel juga ditentukan oleh garis tengah sel.


Pengisian dan pengeluaran arus pada solar sel dilakukan hanya pada siang hari.Biasa digunakan untuk kalkulator yang tipis yang menggunakan solar sel sebagai sumber tegangannya, tetapi sudah banyak juga digunakan untuk alat penghangat (solarhart) dan biasa kita lihat di atap rumah atau gedung.Bisa menyimpan arus sehingga bisa digunakan pada malam hari.

Gambar 26. Solar Sel

6. Adaptor (catu daya atau power supply)Mengandung arti alat pengadaptasi (penyesuai), karena adanya di teknik elektronika maka diartikan sebagai alat penyesuai tegangan.Prinsip kerjanya adalah rangkaian elektronika yang dapat mengubah arus atau tegangan AC menjadi arus atau tegangan DC.Berfungsi sebagai pengganti batu baterai atau accu (aki).Rangkaiannya sangat sederhana, murah dan efektif serta dapat dipakai dalam jangka waktu relatif lama.Bisa dibuat permanen (tetap) juga bisa dibuat variabel (berubah-ubah) tegangannya sesuai keperluan.Arus yang mengalir pada rangkaian adaptor tergantung pada komponen trafo yang digunakan mulai dari 0,5 ampere sampai dengan puluhan ampere.Macam-macam adaptor :a. Adaptor DC converter (DC ke DC).b. Adaptor step up dan step down (AC ke AC).c. Adaptor inverter (DC ke AC).d. Adaptor power suppy (AC ke DC).

Ada 4 sistem dalam rangkaian adaptor power suppy, yaitu sistem perata (penyearah tunggal), sistem central taped, sistem jembatan weatston (bridge), sistem bipolar.

Gambar 27. Adaptor power supply

11. Simbol Komponen ElektronikaSangat penting dipelajari sebab bila kita akan bekerja atau praktek dengan komponen elektronika kita harus mengenal dan memahami bentuk-bentuk setiap komponen termasuk semua simbol-simbolnya.


B. Penggunaan Multimeter dan Peralatan Kerja Praktek Elektronika1. Multimeter (multitester)

Merupakan alat ukur yang berfungsi banyak, antara lain untuk mengukur kuat arus (amperemeter), tegangan (voltmeter), dan tahanan atau resistor (ohmmeter).a. Kuat arus listrik, yang dapat diukur adalah arus DC dan arus AC.

Untuk multimeter digital daerah ukurnya sampai ratusan mili ampere.b. Tegangan listrik, yang dapat diukur adalah tegangan AC dan DC.

Daerah ukurnya hingga ratusan bahkan ribuan volt.c. Resistansi (tahanan) listrik, dapat diukur hingga satuan kilo ohm.


Fungsi bagian-bagian multimeter analog

Gambar 28. Fungsi bagian-bagian multimeter analog

Gambar 29. Fungsi bagian-bagian multimeter digital

Fungsi multimeter analog dan multimeter digital pada prinsipnya sama, bedanya multimeter digital tidak menggunakan jarum penunjuk tetapi menggunakan angka langsung yang bisa dilihat di display.

2. Membaca Skala MultimeterMenggunakan multimeter analoga. Mengukur besarnya arus listrik (amperemeter)

Pilih skala DC Ma untuk mengukur arus DC, atau AC A untuk mengukur arus AC (multimeter digital), kemudian tentukan batas ukur yang akan dipakai.Pengukuran arus DC mA atau AC A harus dipasang secara seri terhadap rangkaian yang akan diukur, artinya ada pemotongan penghantar yang akan dihubungkan dengan alat ukur.Skala harus lebih kecil dari besaran skala yang tersedia pada multimeter yaitu 500 miliampere (kemampuan maksimal multimeter analog), 25 miliampere dan 0,25 miliampere.Setiap memulai pengukuran, hendaknya jarum menunjukkan angka nol bila kedua penjoloknya dihubungkan. Putar penala mekanik apabila jarum belum tepat pada angka nol (0).

Gambar 30. Mengukur arus AC dan arus DC

b. Mengukur tegangan listrik (voltmeter) Mengukur tegangan DC

Arahkan skalar pemilih pada DC V, sekaligus tentukan batas ukur yang akan dipakai.


Keterangan :1. Angka skala ukur, untuk menunjukkan arus, tegangan DC,

tegangan AC dan tahanan (resistor)2. Jarum penunjuk, untuk menunjukkan angka hasil pengukuran3. Penala mekanik, untuk mengatur agar jarum penunjuk skala

menunjukkan angka nol dalam pengukuran4. Zero ADJ (ohm), untuk mengatur kedudukan jarum pada nol ohm5. Sakelar pemilih, untuk memilih jangkauan pengukuran DC V, AC V,

DC Ma, dan ohm.6. Jolok positif, tempat memasukkan kabel penghubung warna merah7. Jolok negatif, tempat memasukkan kabel penghubung warna hitam8. Penjolok positif dan negatif, untuk menghubungkan multimeter

dengan alat yang akan diukur

Keterangan :1. Display, untuk melihat langsung angka hasil pengukuran

arus, tegangan dan tahanan, angka yang ditampilkan biasanya sampai 4 digit

2. Sakelar pemilih, untuk memilih jangkauan pengukuran DC V, AC V, DC Ma, AC A, dan ohm

3. Terminal positif dan negatif, tempat memasukkan probe dalam pengukuran DC V, AC V, DC Ma, AC A dan ohm

4. 10 ampere, untuk memasukkan probe positif dalam mengukur AC ampere di bawah 10 ampere

5. Saklar on – off, untuk mengaktifkan multimeter6. Lampu indikator, apabila lampu menyala multimeter digital

siap digunakan7. Probe positif dan negatif, penghubung multimeter dan alat

yang akan diukur.

Pengukuran tegangan DC atau AC harus dipasang secara paralel terhadap rangkaian yang akan di ukur.Skala harus lebih kecil dari besaran skala yang tersedia pada multimeter yaitu 1000 volt, 500 volt, 250 volt, 50 volt dan 10 volt (untuk keamanan bila tegangan yang akan diukur belum diketahui letakkan saklar pemilih pada batas ukur yang paling besar).Untuk pengukuran besaran DC, jangan terbalik kutub positif dan negatifnya sebab bisa merusak alat ukurnya.

Mengukur tegangan ACArahkan skalar pemilih pada AC V, sekaligus tentukan batas ukur yang akan dipakai.Skala harus lebih kecil dari besaran skala yang tersedia pada multimeter yaitu 1000 volt, 500 volt, 250 volt, 50 volt dan 10 volt.Untuk mengukur AC V, penjolok boleh terbalik namun saklar pemilih harus ada pada posisi yang benar. Bila mengukur tegangan jala-jala PLN (220 volt), saklar pemilih harus lebih besar dari 220 volt (250 volt).

Gambar 31. Mengukur tegangan AC dan DC

Tabel pengukuran tegangan listrikSaklar pemilih AC / DC Skala yang dibaca Dikalikan

10 V 0 – 10 150 V 0 – 50 1250 V 0 – 250 1500 V 0 – 250 21000 V 0 – 250 4

c. Mengukur besar tahanan listrik (ohmmeter)Arahkan sakelar pemilih ke skala ohm (Ω) dan nolkan dahulu dengan menghubungkan probe positif dan negatif. Apabila belum menunjukkan angka nol cocokkan dengan memutar ADJ Ohm(Ω). Posisi penjolok boleh terbalik.Pilih besaran skala 1x untuk mengukur tahanan yang lebih kecil dari 100 ohm.Pilih besaran skala 10 x (kelipatan 10) untuk mengukur tahanan yang lebih kecil dari 1000 ohm.Pilih besaran skala k ohm untuk mengukur tahanan yang lebih kecil dari 500 kiloohm.Ohmmeter bisa dipakai untuk mengetes komponen elektronika lainnya, seperti diode, transistor, kapasitor, saklar dan komponen-komponen yang mempunyai prinsip kerja seperti konduktor, apakah masih dapat bekerja dengan baik atau tidak.Jarum penunjuk akan bergerak ke kanan mendekati angka nol saat pengukuran tahanan listrik, bila tahanan yang diukur kecil maka arus yang mengalir lewat resistor semakain besar.Arus yang mengalir lewat resistor berasal dari dalam multimeter itu sendiri (jangan mengukur resistor dan kondensator pada saat ada aliran arus listrik).

Gambar 32. Mengenolkan alat ukur Ohm dan mengukur tahanan


NB :Sambungkan penjolok warna merah ke jolok positif dan penjolok warna hitam ke jolok negatif, jangan terbalik sebab bisa merusak alat ukurnya.Jangan mengukur resistor dan kondensator pada rangkaian yang dialiri arus.Jangan menyimpan penjolok pada rangkaian yang sedang diukur bila aliran listrik pada rangkaian akan dilepas karena dapat merusak alat akibat tegangan induktif.Jika baterai multimeter habis, segera ganti dengan yang baru agar cairan elektrolit tidak merusak komponen multimeter.

Tabel pengukuran tahanan listrikSaklar pemilih ohm (Ω) Skala yang dibaca Dikalikan

x 1 Garis skala ohm 0 – 500 1x 10 Garis skala ohm 0 – 500 10k ohm Garis skala k ohm 0 - M 1

Menggunakan multimeter digitalKelebihan multimeter digital, lebih mudah dibaca karena hasil pengukurannya dapat langsung ditampilkan oleh display, dilengkapi dengan fasilitas pengukuran arus AC sampai 10 ampere dan kecermatannya pun lebih baik. Namun bila saklar pemilih tidak tepat dan dipakai untuk mengukur perekaman bunyi yang tegangannya selalu berganti-ganti display menunjukkan angka berpindah-pindah sehingga tidak enak dilihat.Putar saklar pemilih pada posisi skala yang kita butuhkan setelah alat ukur siap dipakai.Hubungkan probenya ke komponen yang akan diukur setelah disambungkan dengan alat ukur.Catat angka yang tertera pada multimeter digital.Penyambungan probe tidak lagi menjadi prinsip meskipun pemasangannya terbalik, karena display dapat memberitahu.

C. Komponen Listrik dan ElektronikaDalam prakteknya pemakaian komponen listrik terdapat dalam dunia elektronika, begitu juga sebaliknya.Komponen listrik1. Transformator (trafo)

Fungsinya untuk memindahkan daya listrik yaitu arus dan tegangan.Terdiri atas dua lilitan kawat, yaitu lilitan kawat primer untuk daya input dan lilitan kawat sekunder untuk daya output.Lilitan melakukan induksi dengan maksud agar dapat menaikkan atau menurunkan daya listrik.

Gambar 34. Skema transformator dan simbol transformator

Gambar 35. Wujud transformatorAda 2 jenis :1. Transformator step up

Fungsinya untuk menaikkan tegangan, oleh karena itu jumlah lilitan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan primer.Tegangan sekunder (Vs) lebih besar daripada tegangan primer (Vp).


Gambar 36. Simbol trafo step up

Jika lilitan primer (Np), lilitan sekunder (Ns), tegangan primer (Vp) sebagai input dan tegangan sekunder (Vs) sebagai tegangan output, berlaku perbandingan sbb :Vp : Vs = Np : Ns atau Vp/Vs = Np/Ns

Contoh :Apabila tegangan primer (Vp) sebesar 220 volt, sedangkan tegangan sekunder (Vs) sebesar 660 volt. Lilitan primer (Np) berjumlah 300 lilitan, berapa jumlah lilitan sekunder ?Jawab :Vp/Vs = Np / Ns

220/660 = 300/Ns

220Ns = 660 x 300Ns = 198.000/220 = 900 lilitan

2. Transformator step downFungsinya untuk menurunkan tegangan, oleh karena itu tegangan sekunder lebih kecil daripada tegangan primer.

Gambar 37. Simbol trafo step down

Contoh :Jika tegangan primer (Vp) sebesar 200 volt, tegangan sekunder (Vs) sebesar 24 volt, lilitan primer (Np) sebanyak 300 lilitan, berapa jumlah lilitan sekunder ?Jawab :Vp/Vs = Np/Ns

200/24 = 300/Ns200Ns = 24 x 300240Ns = 7200Ns = 7200/240 = 30 lilitanUntuk perbandingan arus listrik di lilitan sekunder (Is) dan arus listrik pada lilitan primer (Ip) adalah kebalikan dari perbandingan dan jumlah lilitan.Is/Ip = Vp/Vs = Np/Ns

Keterangan :Is = arus pada lilitan sekunderIp = arus pada lilitan primerVp = tegangan primerVs = tegangan sekunderNp = jumlah lilitan primerNs = jumlah lilitan sekunder

Contoh :Sebuah transformator mempunyai tegangan primer 220 volt dan tegangan sekunder 440 volt. Apabila jumlah lilitan primer 120 lilitan, berapakah jumlah lilitan sekundernya? Jika setelah diukur, arus primernya adalah 20 ampere, berapakah besar arus sekundernya ?


Jawab :Vp/Vs = Np/Ns

220/440 = 120/Ns

220Ns = 440 x 120220Ns = 52800Ns=52800/220 = 240 lilitan

Arus sekundernya :Is/Ip = Np/Ns

Is/20 = 120/240Is = 10/240 x 20 =10 ampere

Jenis lilitan trafo, ada 4 :a. Lilitan tunggal (sistem hartley)

Adalah lilitan trafo yang lilitan primer dan lilitan sekundernya masih berhubungan.

Gambar 38. Simbol lilitan tunggal

b. Lilitan Induktif (sistem amstrong)Adalah lilitan trafo yang lilitan primer dan lilitan sekundernya tidak berhubungan karena berada di antara inti besi.Lilitan sekunder mendapat induksi dari lilitan primer.

Gambar 39. Simbol lilitan induktifc. Lilitan kombinasi

Adalah lilitan trafo yang terdiri atas gabungan lilitan sistem hartley dan lilitan sistem amstrong.

Gambar 40. Simbol lilitan kombinasid. Pada teknik elektronika, lilitan dengan bermacam-macam tegangan sekunder

digunakan tranformator jenis ini, biasa disebut transformator daya.

Gambar 41. Simbol transformator daya

Macam-macam transformator berdasarkan frekuensi kerjanya, ada 3 :a. Trafo LF (Low Frequency)

Adalah trafo yang digunakan pada frekuensi rendah, misal trafo daya, trafo input (IT) dan trafo output (OT).

b. Trafo MF (Medium Frequency)Adalah trafo yang digunakan pada frekuensi menengah, misal trafo pada radio AM.Bagian IF (Intermediate Frequency) berfungsi untuk menaikkan dan menurunkan frekuensi menengah.


c. Trafo HF (High Frequency)Adalah trafo yang digunakan pada frekuensi tinggi, misal spul osilator, spul antena, dsb.

Mengukur transformator menggunakan multimeter (avometer) Pilih posisi ohm, tepatkan pada batas ukur 10x. Lakukan pengenolan dengan menghubungkan penjolok merah (+) dan hitam (-),

atur ADJ ohm agar jarum tepat di angka “0”. Hubungkan penjolok ke terminal trafo lilitan primer maupun sekunder seperti

gambar berikut :

Gambar 42. Mengukur trafo 1

Apabila jarum bergerak mendekati nol berarti lilitan masih baik, tetapi jika jarum tidak bergerak berarti lilitan putus.

Hubungkan penjolok warna merah ke lilitan primer dan hitam ke sekunder atau dibolak-balik seperti gambar berikut :


Apabila jarum tidak bergerak berarti trafo masih baik sebaliknya jika bergerak berarti trafo rusak karena ada hubungan singkat antara lilitan primer dan lilitan sekunder.

Hubungkan penjolok warna merah ke lilitan primer dan hitam ke inti besi trafo seperti gambar berikut :


Apabila jarum bergerak maka trafo rusak karena ada hubungan singkat antara lilitan dan inti besi trafo tsb.

2. Lampu SinyalBerfungsi sebagai indikator ada tidaknya arus listrik yang masuk dalam suatu rangkaian.Biasanya dipasang pada input atau output rangkaian.Dalam teknik listrik biasanya digunakan lampu pijar, sedangkan dalam teknik elektronika digunakan LED (Light Emiting Dioda).Macam lampu :a. Lampu pijar

Gambar 45. Lampu pijar


b. Lampu tabung (neon)

Gambar 46. Lampu neon

c. Lampu LEDAdalah suatu lampu diode yang dapat mengeluarkan cahaya sehingga digunakan sebagai indikator pada setiap pesawat elektronika.

Gambar 47. Lampu LED

3. Saklar ( switch )Berfungsi untuk menghidupkan dan mematikan pesawat atau rangkaian.Memiliki ukuran yang berbeda-beda, baik bentuk maupun jumlah kakinya, hal ini disesuaikan dengan keperluan.Dalam pemasangannya dihubungkan seri dengan jaringan listrik, seperti gambar berikut :

Gambar 48. Saklar

Berdasarkan cara kerjanya terdiri atas dua cara : cara putar (sakelar puter) dan cara balik (sakelar togel).

Tabel macam-macam sakelar


Tabel bentuk sakelar khusus

Untuk mengetes sakelar sama dengan mengetes tahanan dan trafo Pilih posisi ohm dan tetapkan pada batas 1x Hubungkan penjolok seperti gambar berikut :

Gambar 49. Mengetes saklar

Apabila jarum bergerak, berarti sakelar masih baik (kepala sakelar dalam kedudukan on).

4. Steker dan Jeka. Steker (kontak tusuk)

Digunakan untuk menghubungkan peralatan listrik atau pesawat dengan sumber arus bolak-balik melalui stop kontak.Pada umumnya dibuat untuk 2 kabel yaitu untuk phasa dan netral (nol).Steker yang baik dibuat dengan 3 kabel dan biasa dipakai pada tegangan 220 volt, yang terdiri atas phasa, netral (nol) dan penahanan (grounding).


Fungsi grounding adalah agar arus berlebih pada saat terjadi hubungan singkat dapat dibuat ke tanah (bumi).

Gambar 50. Steker

b. JekBerfungsi sebagai penghubung antara dua peralatan atau pesawat elektronika.Terdiri atas dua kabel dan tiga kabel.Dua kabel digunakan untuk pesawat mono, sedangkan yang tiga kabel digunakan untuk pesawat stereo.

Gambar 51. Jek

5. Sekering ( fuse )Adalah alat yang digunakan untuk membatasi arus listrik yang mengalir pada suatu rangkaian atau pada instalasi listrik (sebagai pengaman arus).Sekring akan putus apabila arus mengalir melebihi batas yang telah ditentukan.

Gambar 52. Simbol sekring dan sekering tabung

Berdasarkan fungsinya ada beberapa macam :a. Sekering semi otomatis

Bisa dijumpai pada pesawat elektronika.Bentuknya sangat sederhana dan dibuat dari kaca.Didalamnya terdapat kawat yang sudah diperhitungkan kemampuannya bila dilalui arus, jadi jika ada arus lebih atau terjadi hubungan singkat (konslet) maka kawat akan putus sehingga pesawat (alat) aman dari kerusakan.Besarnya arus yang mengalir melalui sekering dari 0,1 sampai 15 ampere.

Gambar 53. Macam-macam sekering otomatis

b. Sekring otomatisBisa dijumpai pada kwh meter listrik PLN.Bekerja secara otomatis, jadi jika kelebihan arus atau ada hubungan singkat maka sekering akan berpindah ke OFF dan bila keadaan normal kembali sekering secara otomatis berpindah ke posisi ON.


Jika diperhatikan pada ujung-ujung patron, terdapat tanda dengan kode warna yang maksudnya adalah untuk memberitahu berapa besar ampere atau kemampuan sekering dapat dilalui arus listrik.1) Merah muda = 2 ampere.2) Cokelat = 4 ampere.3) Hijau = 6 ampere.4) Merah = 10 ampere.5) Kelabu = 16 ampere.6) Biru = 20 ampere.7) Kuning = 25 ampere.8) Hitam = 35 ampere.

6. RelaiAdalah suatu peralatan listrik yang berupa saklar magnet relai yang menggunakan arus dan tegangan kecil.Merupakan sebuah alat mekanik yang sering digunakan pada rangkaian elektronika.Mampu menghidupkan dan mematikan pesawat atau alat yang mempunyai arus dan tegangan besar bahkan untuk pesawat atau alat yang berbahaya sekalipun.Relai dapat memutuskan dan menghubungkan arus dengan baik, penyambungannya berdasarkan sejumlah arus yang mengalir pada kumparan sehingga menjadi magnet dan menarik kontak-kontak didalamnya.

Gambar 54. Relai

Relai dapat digunakan untuk : Memutuskan dan menutup rangkaian dari jarak yang cukup jauh. Menghidupkan daya yang besar dengan sarana daya yang relatif kecil.

Pada dasarnya relai terdiri atas sebuah lilitan kawat (kumparan atau coil) yang terlilit pada suatu inti besi lunak. Jika kumparan dialiri arus listrik, besi lunak berubah menjadi magnet. Magnet ini menarik atau menolak suatu lidah (pegas) dan lidah pun membikin kontak atau melepaskan kontak. Jika kumparan dilalui arus maka inti besi lunak menarik jangkar sehingga kontak antara A dan B terlepas (terbuka) serta kontak B dan C menutup. Jenis relai semacam ini disebut relai dengan kontak tukar.

Gambar 55. Simbol-simbol relaiMacam relai :1) Relai untuk arus bolak-balik (AC).2) Relai untuk arus searah (DC).

Sifat relai : Besarnya tahanan atau hambatan kumparan ditentukan oleh : tebal kawat yang

dipakai dan banyaknya lilitan. Besarnya kuat arus yang digunakan oleh relai ditentukan oleh pabrik. Relai dengan

tahanan kecil memerlukan arus besar sedangkan relai dengan tahanan besar memerlukan arus yang lebih besar.


Kita tahu bahwa V = I x R, maka besarnya tegangan yang diperlukan oleh relai sama dengan kuat arus yang mengalir dikalikan dengan hambatan atau tanahan relai tsb.

Besarnya daya yang diperlukan oleh relai adalah banyaknya arus yang mengalir dikalikan dengan tegangan yang ada.

Jangkar di dalam kontak relai bermacam-macam jenisnya, ada yang dapat menutup dan membuka satu saja, ada juga yang sekaligus berpindah serta menutup dan membuka.

Untuk melindungi relai dari arus yang terlalu besar, sebaiknya dipasang sebuah diode dengan mengarah terbalik, yaitu anode dengan kutub negatif dan katodenya dihubungkan dengan kutub positif seperti gambar berikut :

Gambar 56. Pemasangan diode yang diparalelkan dengan relai

Gambar di atas maksudnya adalah untuk menghubungkan secara singkat tegangan induksi yang terjangkit pada saat transistor menyumbat. Untuk teknik elektronika digunakan relai arus searah yang besarnya antara 20 – 200 mA.

7. Kabel dan KawatDigunakan sebagai penghantar dan untuk menyalurkan arus listrik dalam suatu rangkaian, sedangkan kawat sebagai inti kabelnya. Jadi kabel terdiri atas kawat yang terisolasi.Besarnya arus yang mengalir pada kabel bergantung pada besarnya diameter kawat, makin besar diameternya makin besar pula arus yang dapat mengalir pada kabel tsb.1) Inti kabel.

Kabel inti kawat, banyak digunakan pada instalasi listrik. Jenisnya : kabel NGA, NYA, NYM, NYY, dll. Banyak macamnya ada yang tunggal, ganda, dsb.

Gambar 57. Kabel inti kawat Kabel inti kawat serabut, banyak digunakan dalam elektronika sebab selain

tidak keras juga mudah dibentuk. Jenisnya ada yang serabut tunggal, serabut ganda, dll.

Gambar 58. Kabel inti kawat serabut Kabel inti kawat dan serabut (kabel coaxial), banyak digunakan pada kabel

antena TV, transmisi pemancar radio, dsb.

Gambar 59. Kabel inti kawat dan serabut (kabel coaxial)

2) Kode warna kabel listrik.Berfungsi untuk memudahkan penyambungan pada ujung-ujungnya sehingga kesalahan dalam penyambungan dapat dihindari.Pada umumnya perumahan menggunakan sistem jaringan listrik satu fasa, yaitu terdiri atas 4 kabel : 3 untuk fasa (kabel warna merah, kuning, hitam) dan 1 untuk nol (kabel warna biru).

3) Cara mengupas isolasi kabel.Gunakan tang pengupas, jangan pisau, gigi atau alat lainnya.


Gambar 60. Berbagai macam jenis tang

4) Sambungan kabel. Sambungan puntir, ada 2 jenis : bell hangers dan western union

Gambar 61. Sambungan model bell hangers

Gambar 62. Sambungan model western union

Sambungan ekor babi (pig tail)

Gambar 63. Sambungan ekor babi

Sambungan bolak-balik (turn back)

Gambar 64. Sambungan bolak-balik

5) Mengetes kabel dengan multimeter Putar saklar pemilih pada batas ukur 1x ohm. Hubungkan penjolok dengan ujung-ujung kabel. Jika jarum penunjuk skala bergerak berarti kabel baik dan tidak putus, tetapi

bila jarum diam tidak bergerak berarti kabel putus.


D. Komponen ElektronikaDapat dibagi menjadi dua yaitu komponen pasif dan komponen aktif.Komponen pasif, adalah komponen elektronika yang tidak dapat menghasilkan tenaga, seperti kapasitor, resistor, trafo, dll.Komponen aktif, adalah komponen elektronika yang dapat menghasilkan tenaga sendiri secara aktif apabila dialiri arus listrik atau frekuensi, seperti diode, transistor, dll.1. Kapasitor

Gambar 65. Rangkaian kapasitor

Dalam pemakaiannya dikenal dengan nama kondensator dan ditulis dengan notasi (C).Menyimpan daya listrik yang satuannya farad (F).Daya simpannya disebut kapasitas kapasitor.Komponennya terdiri atas dua elektrode yang berfungsi sebagai konduktor yang masing-masing dipisahkan oleh lapisan penyekat (dielektrikum).Dielektrikum adalah angka ketetapan untuk membandingkan kapasitas suatu kapasitor dengan dielektrika suatu bahan terhadap kapasitor dielektrikumnya yang berasal dari udara dengan harga (e) = 1.Bentuknya bermacam-macam, misalnya silinder, balok, pilih, dll.Bahan dielektrikanya juga bermacam-macam, misalnya dari mika, kertas, keramik, dll.Tabel dielektrikum beberapa jenis bahan

Nama bahan Dielektrikum (e)Udara 1Bakelit 2,5Ebonit 3Fiber 4 – 5Gelas 3 – 7Kertas 2 – 5Marmer 7 – 9Mika 5 – 7Keramik 5

Fungsi kapasitorFungsinya adalah menahan atau menyimpan arus searah (DC), melewatkan arus bolak-balik (AC), menahan frekuensi rendah dan melewatkan frekuensi tinggi.Dalam prakteknya digunakan sbb : Membangkitkan getaran dengan frekuensi tertentu, misalnya spul antena dengan

variabel kondensator. Menyaring atau menyimpan arus searah dan melewatkan arus bolak-balik,

misalnya pada adaptor. Mengkopel atau menghubungkan rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lain,

misalnya pada radio bagian RF dan bagian AF. Menyimpan arus sejenak, misalnya pada rangkaian sirine.

Prinsip kerja Apabila sebuah kapasitor dihubungkan dengan tegangan searah, antara elektrode-elektrode itu akan terjadi beda potensial akibat perpindahan elektron sebanyak muatan yang ada pada elektrode negatif ke elektrode positif. Kedua elektrode ini biasanya dikatakan mempunyai sifat kapasitif sehingga disebut kapasitor.

Macam kapasitor berdasarkan kapasitasnyaa. Kapasitor tetap

Adalah kapasitor yang nilai kapasitasnya tidak berubah-ubah.Ada 2 macam :1. Kapasitor nonpolar / milar


Adalah kapasitor yang tidak mempunyai kutub positif maupun kutub negatif sehingga dalam penyolderan atau pemasangan kaki-kakinya boleh terbalik.Contoh : kapasitor keramik, mika, kertas dan film.

Gambar 66. Kapasitor keramik

Gambar 67. Kapasitor mika

Gambar 68. Kapasitor kertas

Gambar 69. Kapasitor film

Gambar 70. Simbol kapasitor keramik

2. Kapasitor bipolarAdalah kapasitor yang mempunyai kutub positif dan kutub negatif sehingga dalam penyolderan atau pemasangannya tidak boleh terbalik.Contoh : kapasitor elektrolit dan solid tantalum.

Gambar 71. Kapasitor elektrolit

Gambar 72. Kapasitor solid tantalum

b. Kapasitor tidak tetap (variabel)Adalah kapasitor yang nilai kapasitasnya dapat diubah-ubah atau diukur sesuai dengan kebutuhan.Dalam pemasangannya bisa disebut sbb :1. Kondensator variabel (varco)

Terbuat dari aluminium atau plastik dengan kapasitas antara 0 sampai 500 pF.

Gambar 73. Varco Gambar 74. Kondensator plastik

2. Trimer kapasitor atau trimmer kondensator.


Pada dasarnya sama dengan varco, tetapi bentuknya kecil dan kapasitasnya antara 0 sampai 50 pF.Biasa digunakan sebagai kopling pada rangkaian elektronika.

Besaran pada kapasitorAda 3 buah besaran : Pengisian muatan. Tegangan Kapasitansi

Kapasitas kapasitor adalah hasil perbandingan antara muatan listrik pada tiap penghantarnya perbedaan tegangan (potensial) di antara kedua penghantar tsb.Hubungan antara ke-3 besaran tsb dapat dirumuskan sbb :

C = Q/C, karena Q = V x C.

Keterangan :Q = muatan listrik, satuannya couloumb (C).V = tegangan listrik, satuannya volt (V).C = kapasitas kapasitor, satuannya farad (F).

Satuan kapasitorDinyatakan dalam farad (F) dan turunan satuannya dinyatakan dalam mikrofarad, nanofarad dan pikofarad.1 farad = 1000000 µF (mikrofarad)1 µF = 1000000 pF (pikofarad) = 1000 kpF (kilopikofarad)1 KpF = 1000 pF (pikofarad)1 µF = 1000 nF (nanofarad) = 10-6 F (farad)1 nF = 1000 pF (pikofarad) = 10-9 F (farad)

Cara membaca kapasitora. Kapasitor bipolar

Bisa dibaca langsung pada badannya, misal 220 µF 16 volt berarti 220 µF adalah besar kapasitas dari kapasitor tsb, sedangkan 16 volt adalah tegangan kerja dari kapasitor (jika lebih dari 16 volt kapasitor akan rusak).

b. Kapasitor nonpolarDapat dihitung nilai kapasitasnya dengan kode angka atau kode warna.

Menghitung nilai kapasitor keramik dengan kode angkaUntuk menghitungnya digunakan satuan pikofarad(pF).Dua angka pertama merupakan bilangan dasar dari nilai kapasitor seperti 10, 12, 15, 22, 27, 33, 39, 47 dan 68.Angka ketiga menunjukkan banyaknya 0 dibelakangnya.Tegangan rata-rata kapasitor nonpolar biasanya 50 volt.Contoh : Pada badan tertulis = 203

Jadi, kapasitasnya = 20000 pF = 0,02 µF Pada badan tertulis = 223



Jadi, kapasitasnya = 47000 pF = 0,47 µF

Membaca nilai kapasitor yang memakai kode warna


Gambar 75. Menentukan nilai kapasitor

Nilai sebenarnya, C = 24 x 103 = 24000 pFToleransi 5% = 5/100 x 24000 = 1200 pFMaka “C” berkapasitas antara = 24000 + 1200 pF atauKapasitas maksimum = 24000 + 1200 pF = 25200 pFKapasitas minimum = 24000 + 1200 pF = 22800 pFTegangan maksimumnya adalah 900 volt

Rangkaian seri dan rangkaian paralel kapasitora. Rangkaian seri kapasitor

Apabila kapasitor dihubungkan secara seri maka nilai kapasitas penggantinya akan menjadi kecil, sedangkan tegangannya akan bertambah.Perhatikan gambar berikut :

Gambar 76. Rangkaian seri kapasitor bipolar


Gambar 77. Rangkaian seri kapasitor nonpolar

Setelah kita lihat gambar di atas, persamaan kapasitor dalam rangkaian seri dapat dinyatakan sbb :

Vtotal = V1 + V2 + V3

Besarnya muatan Q = C x V sehingga didapatkan :Vtotal = Q/C1 + Q/C2 + Q/C3

= Q x (1/C1 + 1/C2 + 1/C3)= Q/Ctotal

Dengan demikian :1/Ctotal = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ... + 1/Cn

Contoh :Tiga buah kapasitor yang masing-masing nilainya C1 = 10 pF, C2 = 15 pF dan C3 = 30 pF, dihubungkan secara seri. Berapakah nilai kapasitor totalnya ?Jawab :1/Ctotal = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3

= 1/10 + 1/15 + 1/30= 3/30 + 2/30 + 1/30= 6/30

Jadi Ctotal = 30/6 = 5 pF.

b. Rangkaian paralel kapasitorApabila kapasitor tersebut kita hubungkan secara paralel, maka nilai kapasitasnya akan bertambah besar sedangkan tegangannya akan tetap.Perhatikan gambar berikut :

Gambar 78. Rangkaian paralel kapasitor bipolar

Gambar 79. Rangkaian paralel kapasitor nonpolar

Dilihat dari gambar, semua kapasitor diisi muatan dengan tegangan yang sama Vt. Besarnya pengisian muatan dari masing-masing kapasitor adalah :Q1 = C1 x Vt Q2 = C2 x Vt

Qt = Q1 + Q2

= Vx(C1+C2)= V x Ct

Jadi, Ct = C1 + C2 + ...


Contoh :Dua buah kapasitor masing-masing mempunyai nilai 5 µF dan 10 µF, dihubungkan secara paralel. Berapakah kapasitor totalnya ?Jawab :Ct = C1 + C2

= 5 µF + 10 µF = 15 µF

Pengukuran kapasitor menggunakan multimeterDimaksudkan untuk mengetahui baik atau tidaknya kapasitor, misalkan akibat dielektrikumnya kering maka kapasitor tidak berfungsi dengan baik terutama kapasitor elektrolit (ELCO).Cara pengukuran / pengetesan kapasitor : Putar sakelar pemilih pada posisi x10 ohm (Ω) Nolkan dengan menghubungkan penjolok positif dan negatif. Hubungkan penjolok warna merah pada kaki + kapasitor dan penjolok warna hitam

pada kaki – kapasitor. Jika jarum tidak bergerak berarti kapasitor rusak, tetapi jika jarum bergerak dari kiri

ke kanan lalu kembali lagi ke kiri menuju ke nol berarti kapasitor masih berfungsi (begitu pula jika penjolok dibalik pengetesannya).

Gambar 80. Menukur kapasitor dengan multimeter

2. ResistorAdalah bagian dari komponen elektronika yang berfungsi untuk menahan arus, mengubah arus menjadi energi panas, meneruskan frekuensi rendah, menahan frekuensi tinggi, meneruskan arus DC dan menahan arus AC.Setiap komponen yang konstruksinya dihubungkan dengan arus listrik, komponen tersebut baik kawat atau komponen resistor akan mengakibatkan suatu hambatan terhadap lajunya arus listrik.

Cara menghitung resistor pengganti dalam rangkaian campuran antara seri dan paralel setelah diberi teganganContoh 1.

Gambar 81. Menghitung resistor pengganti 1

Contoh 2.

Gambar 82. Menghitung resistor pengganti 2

3. DiodeAdalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penyearah, indikator, pengaman, pembagi tegangan, penstabil, dll.


Merupakan alat semikonduktor yang paling sederhana karena terdiri atas dua elektrode, yaitu anode dan katode.Dalam skema sering ditandai dengan huruf D, kependekan dari diode.Bahan yang digunakan untuk membuat diode paling banyak adalah germanium dan silikon.

Gambar 83. Konstruksi diode dan simbol diode

Sifat diode :a. Diode silikon

Menghantarkan tegangan maju kira-kira 0,6 volt. Perlawanan maju cukup kecil. Perlawanan terbalik sangat tinggi, bisa mencapai mega ohm. Arus maju maksimum yang diperbolehkan cukup besar, bisa mencapai 100

ampere. Tegangan balik maksimum yang diperbolehkan cukup tinggi, bisa mencapai

1000 volt.b. Diode germanium

Menghantarkan tegangan maju kira-kira 0,2 volt. Perlawanan maju agak besar. Perlawanan terbalik kurang tinggi (kurang dari 1 mega ohm). Arus maju maksimum yang diperbolehkan kurang besar. Tegangan terbalik maksimum yang dibolehkan kurang tinggi.

Arus maju dan arus mundurMerupakan penerapan diode pada rangkaian yang sebenarnya.

Gambar 84. Penerapan diode pada rangkaian

Diode hanya diberi arus dari arah anode ke katode (sesuai dengan tanda panah pada simbol diode) agar lampu menyala.Arus tidak bisa mengalir bila kutub (+) di katode terhalang oleh diode yang menyebabkan lampu padam.Diode yang mempunyai selisih potensial pada kedua elektrodenya dan searah dengan kaki diode yaitu anode (+) dan katode (–) dinamakan tegangan maju (forward bias).Apabila input potensial dibalik, anode pada kutub (–) dan katode pada kutub (+) di kedua elektrodenya terdapat selisih tegangan yang disebut tegangan terbalik (reverse bias).

Gambar 85. Tegangan maju dan tegangan mundur

a. Tegangan maju ditentukan oleh bahan diode, untuk silikon + 0,6 volt dan germanium + 0,2 volt.

b. Tegangan balik (mundur) ditentukan oleh tegangan catu. Tegangan ini tidak boleh melebihi tegangan tembus diode (breakdown voltage).

Kegunaan diode, silikon dan germaniuma. Diode silikon digunakan pada adaptor sebagai penyearah, pengaman dan lain-lain.

Tipe yang digunakan IN4001, IN4002, BY127, dll.b. Diode germanium digunakan untuk mendeteksi sinyal kecil saja, dengan tipe OA70,

OA79, OA90, IN34, IN60, dll.

Penerapan diode


a. Sebagai penyearah tunggalPada rangkaian adaptor sederhana yang menggunakan diode tunggal, diode dialiri arus bolak-balik maka arus tersebut akan disearahkan.

Gambar 86. Penerapan diode sebagai penyearah tunggal

b. Sebagai penyearah rangkapPada rangkaian adaptor yang mengharapkan penyearahan arusnya sesempuma mungkin Jadi, dengan sistem ini sinyal yang keluar akan rapi dan mendekati sempuma dan searah.

Gambar 87. Penerapan diode sebagai penyearah rangkap

c. Sebagai pengamanDengan menambah diode pada saluran kutub + aki, pesawat elektronika akan terhindar dari kerusakan karena pemasangan kutub aki terbalik. Jadi, apabila pemasangan terbalik arus akan tersumbat oleh diode dan pesawat elektronika itupun tidak bekerja.

Gambar 88. Penerapan diode sebagai pengaman

d. Sebagai pembagi dayaApabila keadaan S1 tertutup, arus akan mengalir melalui sakelar dan lampu akan menyala dengan normal. Apabila S1 kita buka maka arus akan mengalir melalui diode dan terjadilah penyearahan. Lampu akan menyala redup. Daya pada lampu redup kurang lebih setengah dari daya lampu seandainya lampu menyala normal.

.Gambar 89. Penerapan diode sebagai pembagi daya

Rangkaian seri diode dan paralel diodea. Rangkaian seri diode

Rangkaian seri ini dibutuhkan pengaturan tegangannya. Tegangan tembus diode harus lebih besar dari tegangan balik yang akan terdapat pada diode. Untuk memperbesar tegangan tembus diode, beberapa diode dapat diserikan seperti gambar berikut ini :


Gambar 90. Rangkaian seri diode

Jadi tegangan tembus total diode tipe IN4002 adalah :-VDtotal = (-VD1)+(-VD2)+(-VD3)VDtotal = 100 volt + 100 volt + 100 volt = 300 volt

b. Rangkaian paralel diodeDiperlukan untuk menghasilkan kuat arus maksimum diode yang lebih besar dari kuat arus yang mengalir pada diode.Hubungkan secara paralel beberapa tipe diode yang sama seperti gambar berikut :

Gambar 91. Rangkaian paralel diode

Jadi, kuat arus maksimum diode tipe IN4002 adalah :Imaks total = Imaks D1 + Imaks D2 + Imaks D3

Karena diode tipe IN4002 mempunyai arus maksimum 1 ampere, maka :Imaks total = 1A + 1A + 1A = 3 ampere

Macam diodea. Diode rectifier

Adalah diode yang digunakan untuk penyearah arus AC menjadi DC pada adaptor.b. Diode detektor

Adalah diode kristal yang digunakan untuk memisahkan frekuensi pembawanya.Digunakan pada radio penerima.

c. Diode zenerAdalah diode yang digunakan untuk menstabilkan tegangan.Biasa digunakan pada bagian stabilator sumber tenaga.

Gambar 92. Skema arah penerus arus

Gambar 93. Skema arus penyumbat


Gambar 94. Macam-macam diode

d. LED (Light Emitting Diodes)Adalah diode yang ditempatkan dalam suatu wadah yang tembus pandang dan akan menyala apabila dialiri arus listrik, oleh sebab itu digunakan sebagai indikator pada setiap pesawat elektronika.Tegangan yang melalui diode ini besarnya antara 1,6 volt sampai 2,4 volt yang ditentukan oleh tipe dan warnanya (warna merah + 1,4 volt, hijau + 2,0 volt dan kuning + 2,4 volt).Arus yang dibutuhkan sebesar 15 sampai 25 mA.Katode (simbolnya garis lurus) dapat dikenali dari wujud led karena kakinya lebih pendek dibandingkan kaki anodenya.

Gambar 95. Wudul led dan simbol led

Led dibuat dari arsenida galium atau fostida indium dengan berbagai bentuk dan penampang. Berpenampang bulat besar dan kecil. Berpenampang segi empat. Berpenampang segitiga. Berpenampang bulat dan gepeng.

Led digunakan juga sebagai display karena ada led yang bersatu dalam satu kemasan, seperti dalam kalkulator atau alat ukur yang menggunakan teknik digital.Contoh led dengan tujuh buah lamu yang dapat menyala secara bergantian atau berbarengan dalam menampilkan angka.

Gambar 96. Led tujuh segmen

4. TransistorAdalah komponen aktif yang paling dominan pada setiap alat elektronika.Ditemukan oleh tiga orang sarjana fisika dari amerika yang bernama Barnama Bardeen, W. Shockley dan Brattain pada tahun 1948.


Berasal dari kata transfer dan resistor, yang artinya menghantarkan arus dan menahan arus.Merupakan sambungan dari dua jenis semi konduktor.Terdiri atas 3 lapisan semikonduktor yatu jenis P-N-P dan jenis N-P-N.Terdiri atas 2 bahan utama yaitu silikon dan germanium.Jenis PNP digambarkan dengan tanda panah ke dalam emitor.Jenis NPN digambarkan dengan tandapanah yang mengarah ke luar emitor (E), kolektor (C)) dan kaki basis (B).

Gambar 97. Jenis-jenis transistor

Menentukan kaki transistorTransistor yang dijual dipasaran biasanya sudah ditentukan dengan menggunakan tanda tertentu sehingga memudahkan dan mempercepat perakitan.Emitor, biasanya selalu diberikan tanda benjolan atau lidah yang mengarah keluar.Kolektor, biasanya sering diberi titik tanda merah.Basis, biasanya tanpa tanda namun sering sekali letaknya berada diantara emitor dan kolektor.

Menentukan kaki basis dengan multimeter Atur sakelar pada posisi ohm (Ω) Arahkan jolok warna merah (+) pada kaki 2 dan jolok warna hitam pada kaki 1.

Gambar 98. Menentukan kaki basis Amati jarum penunjuk meter. Pindahkan jolok warna merah (+) ke kaki (3), amati jarum penunjuk meter. Hasil pengamatan dari point pertama dan kedua, apabila menunjukkan harga

tahanan yang hampir sama berarti kaki (1) merupakan kaki basis. Bila diperoleh harga tahanan yang belum sama, pindahkan jolok warna hitam (-)

ke kaki 2.Ukur tahanan (1)-(2) dan (3)-(2) seperti point kedua sampai keempat.Apabila tahanan menunjukkan harga tahanan yang sama atau hampir sama, berarti kaki (2) adalah kaki basis.

Apabila belum juga diperoleh harga yang sama, pindahkan jolok warna hitam (-) ke kaki (3).Ukur tahanan (1)-(3) dan (2)-(3).Apabila tahanan menunjukkan harga tahanan yang sama atau hampir sama, berarti kaki (3) adalah kaki basis.

NB :Apabila diperoleh harga tahanan yang sama atau hampir sama pada harga tahanan skala rendah, transistor tersebut berjenis N-P-N.Apabila diperoleh harga tahanan yang sama atau hampir sama pada harga tahanan skala tinggi, transistor tersebut berjenis P-N-P.


Gambar 99. menentukan jenis transistor

Menentukan kaki emitor dan kaki kolektor dengan multimeterSetelah kaki basis diketahui, dimisalkan kaki (2) Arahkan jolok warna merah (+) ke kaki (2) sebagai kaki basis dan jolok warna

hitam (-) ke kaki (1). Amati jarum penunjuk meter. Pindahkan jolok hitam (-) ke kaki (3) Amati jarum penunjuk meter.

Pada umumnya point pertama dan ketiga setelah diamati jarum penunjuk meternya hanya bergerak sedikit saja.

NB :Apabila pengukuran pertama menunjukkan harga tahanan lebih kecil daripada pengukuran ketiga , kaki 1 adalah kaki kolektor dan kaki 3 adalah emitor.Apabila pengukuran point pertama menunjukkan harga tahanan lebih besar daripaa hasil pengukuran pada point ketiga, kaki (3) adalah kaki kolektor dan kaki (1) adalah emitor.

Kesimpulan :Pada transistor NPN kaki emitornya selalu ditempatkan pada tegangan yang lebih negatif daripada kolektornya. Pada transistor PNP, yang terjadi justru hal sebaliknya.Suatu arus lemah yang mengalir dari basis ke emitor akan menimbulkan arus yang jauh lebih besar dibandingkan antara kolektor dan emitor, oleh karena itu kita dapat mengatakan bahwa transistor dapat memperkuat arus basisnya.

Kegunaan transistor Mengubah arus AC menjadi DC (penyearahan atau rectifying). Menguatkan arus atau tegangan rata maupun arus atau tegangan bolak-balik

(penguatan atau amplifying). Membangkitkan getaran listrik (osilator). Pencampur arus atau tegangan AC dengan frekuensi yang berlainan

(pengheterodinan atau heterodying / pemodulation atau modulation). Sakelar elektronik lebih baik dibandingkan sakelar mekanik karena selain mudah

aus juga bekerja secara otomatis.

Pemberian tegangan pada transistor ada 3 cara : Transistor dalam hubungan aktif. Transistor dalam hubungan jenuh. Transistor dalam hubungan mati.

Untuk transistor yang terbuat dari bahan germanium Veb = + 0,2 volt.Untuk transistor yang terbuat dari silikon Veb = + 0,6 volt.Untuk mengaktifkan sebuah transistor diperlukan tegangan bias (tegangan panjar).Pada diode ada 2 macam tegangan bias yaitu bias maju (forward bias) dan bias mundur (reverse bias).Tegangan basis dan emitor termasuk bias maju, sedangkan tegangan antara basis dan kolektor merupakan bias mundur.


Gambar 100. Kaki kolektor pada transistor

Macam transistor Bipolar Junction Transistor (BJT)

Gambar 101. Konstruksi transistor PNP dan NPN

Gambar 102. Simbol transistor (BJT)

Uni Junction Transistor (UJT)

Gambar 103. Simbol UJT N dan UJT P

Field Effect Transistor (FET)

Gambar 104. Konstruksi FET Gambar 105. Simbol FET

Gambar 106. Pemberian tegangan pada FET

MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)o Mosfet mengantar sendiri kanal – N.

Kaki gate (G) bisa diberi tegangan positif maupun negatif.


Gambar 107. Simbol mosfet mengantar sendiri kanal-N

o Mosfet mengantar sendiri kanal – P.Kaki gate (G)nya juga bisa diberi tegangan positif dan negatif.

Gambar 108. Simbol mosfet mengantar sendiri kanal-P

o Mosfet menghambat kanal – N.Mosfet ini memerlukan tegangan gerbang lebih dari 5 V.

Gambar 109. Simbol mosfet menyumbat kanal-N

o Mosfet menyumbat kanal – P.Mosfet ini memerlukan tegangan gerbang lebih dari 5 V.

Gambar 110. Simbol mosfet menyumbat kanal-P

o Mosfet mengantar sendiri kanal N yang memiliki dua gerbang, disebut juga FET gerbang double.

Gambar 111. Simbol mosfet mengantar kanal-N dua gerbang

Silikon Controlled Rectifier (SCR)SCR menghantarkan arus dari anode ke katode, tetapi apabila kaki gate (G) dalam keadaan nol volt, maka SCR tidak akan bekerja.

Gambar 112. Simbol SCR


Triode Alternating Current Switch (Triac)Triac dipakai pada alat kontrol AC dan untuk mengatur daya pada beban AC.

Gambar 113. Simbol SCR

Photo Transistor Jenis NPNTransistor jenis ini bisa bekerja pabila terkena cahaya.

Gambar 114. Simbol transistor photo

5. LoudspeakerMerupakan pengeras suara yang dihasilkan dari getaran listrik menjadi getaran mekanik (membran).Membran terdiri atas lilitan kawat atau spul.Jadi kita anggap pengeras suara tadi adalah spul loudspeaker yang bisa mengubah getaran listrik menjadi getaran suara.

Gambar 115. Simbol loudspeaker dan konstruksi loudspeaker

Cara kerja loudspeakerDalam loudspeaker terdapat spul (lilitan kawat halus) yang mempunyai impedansi 3 sampai 16 ohm. Tempat spul disebut koker. Pada koker terdapat membran. Apabila koker bergetar, membran juga ikut bergetar karena terbuat dari kertas atau fiber. Perangkat koker dan spul dipasang pada celah magnet yang bentuknya silinder, sedangkan magnet itu sendiri dibuat dari bahan anikol (aluminium, nikel dan kobalt).

Macam loudspeaker Wooper, yaitu loudspeaker khusus untuk mengeluarkan frekuensi rendah. Tweeter, yaitu loudspeaker khusus untuk mengeluarkan frekuensi tinggi. Full range, yaitu loudspeaker yang mampu mengeluarkan frekuensi audio dari yang

terendah sampai yang tertinggi. Midrange, yaitu loudspeaker khusus untuk mengeluarkan frekuensi menengah.

Nilai sebuah loudspeaker Bisa dilihat dari besarnya diameter (garis tengah) dan dinyatakan dalam inci. Dapat dilihat dari besar daya yang diterima atau dikeluarkan, dinyatakan dalam

watt. Besarnya impedansi spul dinyatakan dalam ohm.

6. MikrofonAdalah alat yang dapat mengubah energi suara menjadi energi listrik (kebalikan dari prinsip kerja loudspeaker).


Mikrofon merupakan sinyal input yang diperlukan dalam audio amplifier seperti dalam pengerasan suara, perekaman dan penyiaran.

Gambar 116. Simbol, wujud dan konstruksi mikrofon

Cara kerja mikrofonUntuk jenis mikrofon magnetik seperti gambar di atas, getaran listrik yang ditimbulkan disebabkan spul bersifat magnetik. Dari getaran suara yang ditimbulkan menyebabkan bergetarnya membran yang mempunyai lapisan magnet yang dapat bergerak maju mundur. Amplifier akan menerima arus yang diberikan kedua ujung spul hasil imbas dari etaran suara yang menimbulkan medan magnet.

Macam mikrofon berdasarkan cara kerjanya Mikrofon arang. Mikrofon kondensator. Mikrofon kristal. Mikrofon magnetik. Mikrofon pitas.

7. Integrated Circuit (IC)Sekitar tahun 1960, usaha untuk mengecilkan komponen-komponen elektronika telah memberikan titik terang dan terjadilah penggabungan rangkaian komponen elektronika, seperti transistor, kondensator, resistor, diode dan komponen aktif lainnya dapat ditempatkan dalam satu rangkaian terpadu yang disebut IC (Integrated Circuit).Penggunaan IC terasa hampir pada semua bidang, seperti bidang telekomunikasi dan komputer. Dewasa ini terdapat suatu pesawat radio kecil, ringan dan ringkas yang dapat menerima hampir semua pemancar di dunia dan juga dapat menerima pancaran gelombang FM stereo dengan suara yang dihasilkan sangat memuaskan. Hal ini dapat dilakukan karena sebuah rangkaian yang rumit-rumit telah dipadukan dalam sebuah IC yang hanya berukuran kecil.Keuntungan IC selain ukurannya kecil, mudah digunakan, kemampuannya pun dapat dipercaya dan harganya murah. Dibandingkan dengan rangkaian biasa, rangkaian yang menggunakan IC lebih mudah dianalisa kerusakannya.

Fungsi ICDilihat dari fungsinya ada 3 jenis yaitu :a. IC Linier

Secara umum berfungsi sebagai penguat daya.Biasanya IC jenis ini ditulis dibadannya diawali dengan kode huruf seperti CA, LF, LM, AN, BA, MC, STK, TBA, TDA, dsb.

b. IC TTLBerfungsi sebagai switching dan gerbang-gerbang logika pada komponen teknik digital dan komputer.Biasanya IC jenis ini ditulis dibadannya diawali dengan kode angka seperti 74, 78, 54, dsb.

c. IC CMOSMemiliki fungsi yang sama dengan IC TTL, tetapi dalam karakteristik kelistrikan lebih baik dan lebih peka dibanding IC TTL.Biasanya IC jenis ini ditulis dibadannya diawali dengan kode angka seperti 26, 40, 41, 44, 45, 48, 74, dsb.

Simbol ICDigambar dengan segitiga, empat persegi panjang sekaligus tersusun nomor urut kaki-kakinya. Kaki nomor satu biasanya dimulai dengan tanda warna atau lingkaran kecil.Contoh :


Gambar 117. Berbagai macam wujud dan simbol IC

Kemasan ICPerlu diperhatikan karena ada beberapa IC yang kemasannya menyerupai transistor, seperti IC TDA 7805, 7808, 78012, 7905, 7908 dan 79012.Kemasan IC tersebut mempunyai kaki 3 tetapi bukan kaki E, C, B melainkan kaki-kaki input, output dan ground.Macam-macam kemasan IC, antara lain : Top – hard (TO)

Kemasan IC ini ada yang berkaki 3, 4, 5 dan 6.Contoh :

Gambar 118. Berbagai macam kemasan IC TO

Flat rata.Kemasan IC ini ada 2 macam.Contoh :

Gambar 119. Berbagai macam kemasan IC flat rata

Single In Line (SIL)


Kemasan IC ini jumlah kakinya bermacam-macam, ada yang 10, 22, dsb.Contoh :

Gambar 120. Berbagai macam kemasan IC SIL

E. Catu DayaAdalah bagian dari peralatan elektronika yang berfungsi sebagai sumber daya. Seperti diketahui bahwa daya adalah perkalian antara tegangan dan arus sehingga arus dan tegangan inilah yang akan membuat rangkaian elektronika bekerja.Adaptor dapat merubah tegangan dan arus bolak-balik (AC) menjadi tegangan dan arus searah (DC), sehingga dengan demikian adaptor dapat menggantikan sumber daya seperti baterai, aki dan sumber daya DC lainnya.

Gambar 121. Wujud dan rangkaian catu daya

Bagian catu daya (adaptor)Catu daya (adaptor) yang baik memiliki bagian-bagian seperti blok diagram berikut :

Rangkaian catu daya menggunakan IC regulator

Gambar 122. Rangkaian catu daya dengan IC regulator

Bagian A : Input tegangan (masukan), steker untuk masukkan tegangan, sakelar untuk on/off dan sekering untuk pengatur arus.


INPUTstep down penurunan tegangan

rectifier penyearah

filter penyaring

stabilizer / regulator OUTPUT DC

47

Bagian B : Penurun tegangan (step down), komponen yang digunakan adalah sebuah transformator (trafo).

Bagian C : Penyearah tegangan (rectifier), komponen yang digunakan 4 (empat) buah diode.

Bagian D : Penyaring (filter), komponen yang digunakan sebuah kapasitor elektrolit.Bagian E : Penstabil (stabilizer), dgunakan IC regulator 7812.Bagian F : Menghubungsingkatkan gangguan-gangguan frekuansi menengah dan tinggi

(regulator), komponen yang digunakan adalah kapasitor, untuk output tegangan (keluaran) digunakan komponen jepit buaya / jek.

Mengukur tegangan dan arus pada bagian catu daya Mengukur tegangan bagian-bagian catu daya

Perhatikan gambar dan titik pengukuran (test point) berikut :

Gambar 123. Mengukur tegangan bagian-bagian catu daya

Mengukur tegangan AC

Gambar 124. Mengukur tegangan AC

NB : Jarum bergerak menunjukkan 12 volt.

Mengukur tegangan DC

Gambar 125. Mengukur tegangan DCNB :Tegangan DC dapat diukur setelah tegangan melewati diode IN4002 yaitu pada test point 3 (+) dan 4 (-).Pengukuran tegangan DC ini tanpa filter.Jarum bergerak menunjukkan tegangan + 7,5 volt.

Mengukur tegangan DC dengan sebuah filter

Gambar 126. Mengukur tegangan DC dengan sebuah filter


Tegangan DC diukur setelah melewati kondensator CI = 22000 µF 25 V yang berfungsi sebagai filter.Jarum bergerak menunjukkan tegangan + 17 volt.

Mengukur tegangan output DC

Gambar 127. Mengukur tegangan output DC

Tegangan ini diukur setelah melewati IC regulator yang berfungsi sebagai stabilizer 12 volt dengan menggunakan tipe IC 7812 dan kondensator keramik (C2=100 nF) yang berfungsi untuk membuang gangguan frekuensi tinggi.

Mengukur arus catu daya

Gambar 128. Mengukur arus catu daya

Output catu daya (+) dihubungkan dengan amperemeter dan voltmeter yang tegangannya 12 volt diserikan dengan Vr (variabel resistor).Arus maksimum akan didapat dengan cara memutar (Vr), jarum amperemeter naik. Pada saat arus maksimum, jarum voltmeter mulai turun sehingga nilai tahanan Vr pun dapat diketahui.

Prinsip kerja catu dayaInput adaptor adalah arus dan tegangan AC, mempunyai gelombang sinusioda (~) dan mempunyai frekuensi 50 Hz.

Gambar 129. Arus dan tegangan AC input adaptor

Arus dan tegangan AC tersebut diteruskan ke komponen trafo step down yang menghasilkan tegangan dan arus AC yang lebih rendah (kecil). Arus tersebut diteruskan ke rangkaian rectifier (penyearah) yang terdiri atas komponen diode sekaligus memenggal arus dan tegangan AC yang terdiri atas 2 kutub yaitu (+) dan (-), menjadi (+) saja.Setelah arus dan tegangan dipenggal rectifier tampak seperti gambar berikut :

Gambar 130. Pemenggalan arus dan tegangan oleh rectifier


Filter (penyaring) meratakan gelombang di atas menjadi gelombang DC dengan cara melalui pengisian dan pengosongan kapasitor induktor sehingga dapat diperoleh gelombang sbb :

Gambar 131. Gelombang yang telah difilter menjadi gelombang DC

Membuat sumber daya adaptor Tanpa transistor

1. Menyiapkan alat dan bahanAlat Obeng Gergaji besi Palu Bor Kikir Tang Gunting seng Tespen Multitester Oskiloskop (bila ada) Solder bout

Bahan Trafo tunggal 500 mA = 1 buah Diode penyearah 1 A = 4 buah LED = 1 buah Resistor 10 ohm dan 100 ohm = 2 buah Elko 1000 F / 25 V = 2 buah Steker = 1 buah Kabel ganda = 2 meter Kabel merah hitam = 2 meter Sakelar on-off = 3 buah Rumah sekering = 1 buah Sekering 1 A = 1 buah Penjepit buaya 2 warna = 1 pasang Timah patri = 2 meter Spidol besar = 1 buah Plat aluminium 11 x 26 cm = 2 buah Sasis pertinak 3 x 5 cm = 1 buah FeCl3 = secukupnya

2. Menyiapkan skema


Gambar 132. Skema sumber daya adaptor tanpa transistor

3. Membuat sasisUntuk memasang transformator dan sakelar kita gunakan sasis aluminium (rumah adaptor)Cara membuatnya : Potong plat aluminium berbentuk segi empat berukuran 26 cm x 11 cm, seperti

gambar di bawah ! Buat lubang-lubang sakelar, rumah sekering, dsb seperti gambar di bawah ! Lipat pelat aluminium menurut garis putus-putus.

Gambar 133. Menggunakan sasis aluminium untuk rumah adaptor (ukuran dalam milimeter)

Siapkan satu lembar lagi dengan ukuran 25 cm x 11 cm dan bentuk seperti gambar di bawah dan lipat menurut garis putus-putus !

Gambar 134. Menggunakan sasis aluminium untuk penutup rumah adaptor


Untuk memasang komponen-komponen diode, resistor, elko dan transistor digunakan sasis pertinakCara membuatnya : Siapkan pertinak dengan ukuran 3 cm x 5 cm. Buat gambar konsep seperti berikut :

Gambar 135. Konsep sasis pertinak

Jiplaklah gambar konsep tersebut di atas pertinak pada sisi yang berlapis tembaga menggunakan karbon tik.

Tutup hasil jiplakan dengan tinta spidol atau cat dan keringkan. Buat larutan FeCl3 dengan cara mencampurkannya dalam air hangat. Larutan

jangan terlalu encer. Gunakan tempat dari bahan bukan logam untuk membuat larutan ini.

Masukkan pertinak ke dalam larutan, agar sisa larutan tidak banyak terbuang sebaiknya proses ini dilakukan bersama kelompok-kelompok lain secara bergantian.

Tunggu kira-kira 15 menit sampai lapisan tembaga yang tidak tertutup larut. Untuk mempercepat terkelupasnya tembaga dalam larutan pertinak dapat digoyang-goyangkan.

Setelah lapisan tembaga yang tidak tertutup terkelupas semuanya, angkat pertinak dari dalam larutan menggunakanpenjepit kayu. Cucilah dengan air bersih dan keringkan.

Untuk menghilangkan tinta spidol cucilah dengan bensin hingga tembaganya tampak mengkilap.

Buatlah lubang-lubang yang diperlukan.

4. Memasang komponen pada sasis Pasang resistor, kondensator dan diode pada sasis pertinak (PCB). Solder kaki-kaki komponen yang sudah terpasang tadi dan potonglah kaki yang

terlalu panjang ! Pasang kabel yang menuju trafo dengan warna hitam, menuju kutub positif

warna merah dan menuju kutub negatif warna hitam ! Pasangkan sakelar-sakelar pada sasis aluminium (rumah adaptor) dengan cara

dilem. Gunakan lem dengan daya rekat kuat. Pasangkan rumah sekering !

5. Pengawatan komponen pada terminal Hubungkan kabel warna hitam dari diode satu kabel ke trafo dan satu lagi ke

kaki tengah sakelar 6V – 12V. Hubungkan dengan kabel titik atas sakelar (6 V) dengan titik 6 V pada bagian

output trafo dan titik bawah sakelar (12 V) dengan titik 12 V pada bagian output trafo !

Hubungkan kabel input ke rumah sekering dan yang lain ke titik tengah sakelar 110 V – 220 V !

Hubungkan titik 110 V dan 220 V pada sakelar masing-masing dengan kutub-kutub bagian input trafo yang sesuai !

Hubungkan titik 0 input trafo dengan rumah sekering ! Pasanglah penjepit buaya merah dengan kabel merah sebagai kutub positif

dan penjepit buaya hitam dengan kabel hitam sebagai kutub negatif !

6. Menyolder pengawatan Bubuhkan timah patri pada bagian kabel yang dikupas, bubuhkan pula timah

patri pada titik-titik yang akan dihubungkan agar penyolderan dapat merekat dengan sempurna.

Solder pengawatan tadi seluruhnya ! Pasangkan steker pada kabel input !


7. Mencoba Pasang sekering pada rumah sekering ! Periksa sakelar 110 V – 220 V apakah posisinya sudah sesuai dengan

tegangan sumber dan sakelar 6 V – 12 V apakah sudah sesuai dengan tegangan kerja pesawat yang memerlukan enegi dari adaptor ini (tegangan kerja radio) !

Periksa hasil kerja kepada guru pembimbing sebelum dicoba !

Dengan transistor1. Menyiapkan alat dan bahan

AlatSama dengan atas

Bahan Trafo tunggal 500 mA = 1 buah Diode penyearah 1 A = 4 buah LED = 1 buah Resistor 200, 100 dan 1 K = 3 buah Elko 200 F / 25 V = 1 buah Steker = 1 buah Kabel ganda = 2 meter Kabel merah hitam = 2 meter Sakelar on-off = 3 buah Rumah sekering = 1 buah Sekering 1 A = 1 buah Penjepit buaya = 2 buah Timah patri = 2 meter Spidol besar = 1 buah Plat aluminium 11 x 26 cm = 1 buah, 11 x 25 cm = 1 buah Sasis pertinak 3 x 5 cm = 1 buah Transistor 2 SB 178 = 1 buah FeCl3 = secukupnya

2. Skema rangkaian

Gambar 136. Skema rangkaian adaptor dengan transistor

Membuat sasisa. Sasis aluminium (rumah adaptor)

Caranya sama dengan atas !

b. Sasis pertinakBuat sasisnya seperti gambar konsep berikut !

Gambar 137. Gambar konsep sasis pertinak


c. Memasang komponen pada sasisCaranya sama dengan atas !

d. Pengawatan komponen pada terminalCaranya sama dengan atas !

e. Menyolder pengawatanCara kerjanya sama dengan atas !

f. Mencoba !


BAB II.TEKNIK DIGITAL

(RANGKAIAN LOGIKA)


F. PendahuluanPerkembangan teknologi dalam bidang elektronika saat ini sudah sedemikian pesatnya. Beberapa puluh tahun yang lalu hampir semua rangkaian elektronika pada umumnya masih menggunakan komponen tabung hampa (vacuum tube) atau komponen diskrit seperti diode dan transistor tetapi sekarang sudah lain, setiap rangkaian elektronika dibentuk oleh komponen semikonduktor yang disebut dengan sistem digital.Pada waktu lalu bentuk dari setiap peralatan elektronika secara fisik rata-rata kelihatan besar, hal ini disebabkan karena : Rangkaian dasarnya menggunakan tabung hampa yang bentuknya besar, sehingga

penempatannya pun harus menggunakan tempat yang cukup luas. Dalam pengoperasiannya tabung hampa tersebut menghasilkan panas yang berlebihan

sehingga memerlukan pendinginan yang lebih baik. Setiap komponen yang ada dihubungkan dengan sebuah kawat atau kabel yang sangat

banyak sehingga tidak dapat dihindari adanya hubungan kabel atau kawat yang saling menyilang. Keadaan ini tentu akan menimbulkan kesan rumit, tidak efisien, kurang praktis dan memakan tempat.

Namun sekarang dengan kemajuan teknologi, telah memungkinkan seseorang dapat membangun suatu rangkaian elektronika hanya dengan menghubungkan beberapa buah chip atau modul IC tanpa harus memikirkan sistem perkabelan yang ada di dalam rangkaian tersebut. Hal ini dimungkinkan sebagai akibat makin majunya teknologi elektronika terutama dengan diterapkannya prinsip-prinsip yang menggunakan komponen semikonduktor yang dapat dipergunakan sebagai peralatan sakelar (switching device).Sistem sakelar merupakan suatu sistem yang dapat dipergunakan sebagai dasar dalam pembuatan peralatan yang dapat bekerja secara otomatis, memiliki prinsip kerja berdasarkan ada dan tidaknya aliran listrik.Contoh peralatan elektronika yang menggunakan sistem logika/digital computer/sistem sakelar adalah jam digital, komputer, calculator, dll.

G. Macam-Macam Bilangan dalam suatu Rangkaian LogikaBahwa peralatan yang menggunakan sistem digital dalam pengoperasiannya berdasarkan kepada perhitungan-perhitungan yang erat kaitannya dengan penggunaan sistem bilangan.1. Bilangan Desimal

Adalah bilangan yang terdiri dari angka-angka : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9Dari deretan angka-angka tersebut di atas, setelah angka 9 adalah angka-angka yang lebih besar seperti 10, 11, 12, 13, dst yang merupakan angka kombinasi dari angka 0 sampai 9.Angka 0 sampai 9 dinamakan desimal digit dan harga-harga dari desimal digit tersebut tergantung dari letak urutannya (harga tempat).

RadikAdalah banyaknya suku angka atau digit yang dipergunakan dalam suatu sistem bilangan.Rumusnya, R = n +1, di mana R = radik dan n = angka akhir dari sistem bilanganSetiap sistem bilangan mempunyai radix yang berbeda, misal : Sistem bilangan biner, mempunyai radix = 2. Sistem bilangan oktal, mempunyai radix = 8. Sistem bilangan desimal, mempunyai radix = 10. Sistem bilangan hexadesimal, mempunyai radix = 16.

2. Bilangan Biner (Binary Number)Pada rangkaian digital atau rangkaian logika, sistem operasinya menggunakan prinsip adanya 2 kondisi yang pasti yaitu : Logika “1” atau “0”. Ya atau tidak. High atau low. True (benar) atau false (salah). Terang atau gelap.

Metode bilangan yang sesuai dengan prinsip kerja dari sakelar tersebut adalah penerapan bilangan biner (binary number), yangmana pada bilangan biner jumlah digitnya ada 2 yaitu “0” dan “1”, sedangkan untuk bilangan-bilangan lainnya antara lain :


Dapat dilukiskan sebagai sakelar yang sedang tertutup (ON) dan sakelar yang sedang terbuka (OFF)

Bilangan oktal ( 8 digit ) = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Bilangan desimal ( 10 digit ) = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Bilangan hexadesimal ( 16 digit ) = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F.

1) Harga tempat (susunan digit)Bobot bilangan dari suatu sistem bilangan bergantung dari letak harga tempatnya.Harga tempat dari bilangan desimal adalah :Dst..........10000 1000 100 10 110n..........104 103 102 101 100

Berdasarkan harga tempat di atas kita dapat menentukan bobot bilangan dari suatu sistem bilangan tertentu, misalnya bilangan desimal 4567 atau ditulis (4567)10

mempunyai bobot bilangan sbb :Dst..............10000 1000 100 10 1

4x103 5x102 6x101 7x100

Keterangan :7, menunjukkan harga satuan 76, menunjukkan harga puluhan 605, menunjukkan harga ratusan 5004, menunjukkan harga ribuan 4000

Jadi (4567)10 = 4000 + 500 + 60 + 7

Keterangan :7 = LSD (Least Significant Digit = angka satuan terkecil).4 = MSD (Most Significant Digit = angka satuan terbesar).

2) Bobot bilangan biner (binary)

Untuk memudahkan dalam perhitungan bilangan biner, perlu diperhatikan harga tempat dari bilangan biner sbb :Biner 26 25 24 23 22 21 20

Desimal 64 32 16 8 4 2 1

Angka biner yang dipergunakan dalam sistem bilangan biner disebut BIT (Binary Digit), contoh :101 = 3 bit1101 = 4 bit11101 = 5 bit, dst

Perbandingan bilangan biner dan bilangan desimal dari 0 sampai 15.

Bilangan biner Bilangan desimal0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1

0123456789

101112131415

NB :


3) Mengubah bilangan biner menjadi bilangan desimal.Dalam perhitungan operasi logika : Bilangan biner bertanda (....)2, contoh (1101)2

Bilangan desimal bertanda (....)10, contoh (96)10

Bilangan oktal bertanda (....)8, contoh (142)8

Bilangan hexadesimal (....)16, contoh (2B)16

Soal :Ubahlah bilangan biner ( 1 1 1 0 1 )2 ke dalam bilangan desimal !Penyelesaian :( 1 1 1 0 1 )2 = ( 1 x 24 ) + ( 1 x 23 ) + ( 1 x 22 ) + ( 0 x 21) + ( 1 x 20)

= 16 + 8 + 4 + 0 + 1 = (29)10

4) Mengubah bilangan desimal menjadi bilangan biner.Soal :Ubahlah bilangan desimal (53)10 menjadi bilangan biner !Penyelesaian :

Jadi (53)10 = ( 1 1 0 1 0 1)2

3. Bilangan OktalMempunyai 8 buah angka digit.Setelah angka 7, angka selanjutnya adalah 10, 11, 12, dst.

01234567

1011121314151617

2021222324252627

3031323334353637dst

Sama seperti bilangan biner dan bilangan desimal, bilangan oktal mempunyai harga tempat seperti berikut :Oktal 84 83 82 81 80

Desimal 4096 512 64 8 1

1) Mengubah bilangan oktal menjadi bilangan desimal (menggunakan harga tempat), contoh :Ubahlah bilangan oktal (234)8 menjadi bilangan desimal !Penyelesaian :Oktal 82 81 80

Desimal 64 8 1 2 3 4


1 0 1 1

MSD LSD

532

262

132

62

Sisa 1

Sisa 0

Sisa 1

32

1

Sisa 0

Sisa 1

Sisa 1 MSD

LSD

58

4 x 1 = 43 x 8 = 242 x 64 = 128-------------------------Jumlah = 156

Jadi (234)8 = (156)10

2) Mengubah bilangan desimal menjadi bilangan oktal, contoh :1. Ubahlah bilangan desimal (678)10 menjadi bilangan oktal !

Penyelesaian :

Jadi (678)10 = (1246)8

2. Ubahlah bilangan desimal (579)10 menjadi bilangan oktal !

Jadi (579)10 = (1103)8

3) Mengubah bilangan oktal menjadi bilangan biner, contoh :Dapat dilakukan dengan cara mengubah setiap angka dari bilangan oktal menjadi bilangan biner 3 bit, contoh :1. Ubahlah bilangan oktal (65)8 menjadi bilangan biner !

Penyelesaian :(65)8 6 = (110)2

5 = (101)2

Jadi (65)8 = (110101)2

2. Ubahlah bilangan oktal (234)8 menjadi bilangan biner !Penyelesaian :(234)8 2 = (010)2

3 = (011)2

4 = (100) 2

Jadi (65)8 = (010011100)2

4) Mengubah bilangan biner menjadi bilangan oktal, contoh :Dapat dilakukan dengan cara mengelompokkan bilangan biner 3 bit mulai dari sebelah kanan, kemudian kelompok tiap 3 bit tsb diubah ke dalam bilangan biner, contoh :1. Ubahlah bilangan biner (101110111)2 menjadi bilangan oktal !

Penyelesaian :(101110111)2 (101 110 111)2

5 6 7(101)2 = (5)8

(110)2 = (6)8

(111)2 = (7)8

Jadi (101110111)2 = (567)8

4. Bilangan HexadesimalMempunyai 16 suku angka atau digit : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F


6788

848

108

18

Sisa 6

Sisa 4

Sisa 2

0

Sisa 1Di baca dari bawah ke atas

5798

728

98

18

Sisa 3

Sisa 0

Sisa 1

0

Sisa 1Di baca dari bawah ke atas

59

Memiliki harga tempat seperti berikut :Hexadesimal 163 162 161 160

Desimal 4096 256 16 1

Urutan bilangan hexadesimal dan bilangan lainnya dalam sebuah persamaan bilangan adalah seperti berikut :

Hexadesimal (....)16

Desimal(....)10

Oktal(....)8

Biner(....)2

123456789ABCDEF

123456789101112131415

1234567

1011121314151617

000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111

1) Mengubah bilangan hexadesimal menjadi bilangan binerDapat dilakukan dengan cara mengubah setiap digit dari bilangan hexadesimal menjadi bilangan biner 4 bit, kemudian menyusunnya berdasarkan urutannya.1. Ubahlah bilangan hexadesimal (B4C)16 menjadi bilangan biner !

Penyelesaian :(B)16 = (1011)2

(4)16 = (0100)2

(C)16 = (1100)2

Jadi bilangan hexadesimal (B4C)16 = (101101001100)2

2. Ubahlah bilangan hexadesimal (A2B)16 menjadi bilangan biner !Penyelesaian :(A)16 = (1010)2

(2)16 = (0010)2

(B)16 = (1011)2

Jadi bilangan hexadesimal (A2B)16 = (101000101011)2

2) Mengubah bilangan biner menjadi bilangan hexadesimalDapat dilakukan dengan cara mengelompokkan setiap 4 bit bilangan biner dimulai dari digit paling kanan, kemudian setelah dikelompokkan tiap kelompok 4 bit tersebut diubah menjadi bilangan hexadesimal.1. Ubahlah bilangan biner (11010101)2 menjadi bilangan hexadesimal !

Penyelesaian :(11010101)2 (1101)2 = (D)16

(0101)2 = (5)16

Jadi bilangan biner (11010101)2 = (D5)16

2. Ubahlah bilangan biner (101000101011)2 menjadi bilangan hexadesimal !Penyelesaian :(101000101011)2 (1010)2 = (A)16

(0010)2 = (2)16

(1011)2 = (B)15

Jadi bilangan biner (101000101011)2 = (A2B)16

3) Mengubah bilangan hexadesimal menjadi bilangan desimal


1. Ubahlah bilangan hexadesimal di bawah ini menjadi bilangan desimal.(2B)16 = (..........)10

Penyelesaian :(2B)16 (2)16 = (0010)2

(B)16 = (1011)2

(2B)16 = (00101011)2 atau (101011)2

(101011)2 = (1 x 25) + (0 x 24) + (1 x 23) + (0 x 22) + (1 x 21) + (1 x 20) = 32 + 0 + 8 + 0 + 2 + 1

= 43(101011)2 = (43)10

H. Sistem Sandi atau KodeDalam sebuah peralatan elektronik yang menggunakan digital, sebagai sistem operasinya berdasarkan cara kerja saklar yang diwujudkan dalam bentuk bilangan biner (“0” dan “1”). Sedangkan dalam kehidupan sehari-hari kita berkomunikasi dengan menggunakan sistem informasi yang berdasarkan angka-angka (0 – 9) dan huruf-huruf (A – Z). Oleh sebab itu agar dapat menghubungkan antara perhitungan yang dilakukan oleh manusia dengan perhitungan yang dilakukan oleh sistem digital perlu adanya suatu sistem yang dapat melakukan perubahan (konversi) dari bentuk desimal ke dalam bentuk biner. Perubahan tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan sistem sandi atau kode.1. Sandi BCD 8421

Mempermudah dalam melakukan pengubahan bilangan biner dengan banyak digit ke dalam bilangan desimal, sebab bila menggunakan harga tempat hal ini akan memakan waktu yang lama, misal (110101110011)2. Adalah pengelompokkan bilangan biner yang tiap kelompoknya terdiri atas 4 bit bilangan biner yang dapat menggantikan setiap digit dari bilangan desimal dengan urutan yang berdasarkan harga tempat, seperti 8, 4, 2, 1 (sehingga dinamakan sandi BCD 8421). Urutan dari bilangannya dapat bertambah dan berkembang terus, misalnya bilangan desimal puluhan dapat bertambah dengan kelipatan 101 (80, 40, 20, 10), bilangan desimal ratusan dengan kelipatan 102 (800, 400, 200, 100) dan begitulah seterusnya.Agar lebih jelas perhatikan tabel di bawah ini :

Desimal 8 4 2 10123456789

0000000011

0000111100

0011001100

0101010101

Tabel sandi BCD 8421 untuk bilangan desimal lebih dari 10Desimal 800 400 200 100 80 40 20 10 8 4 2 1

10597394

2454009941088

00000011

00000100

00001001

00000010

00010011

01101000

00100000

11110010

01000001

00011010

00100000

01101000

Berdasarkan tabel di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa untuk merubah (konversi) bilangan desimal menjadi sandi BCD 8421 dilakukan dengan cara mengganti masing-masing bilangan desimal menjadi 4 bit bilangan biner sesuai dengan urutan bobot bilangan desimal, contoh :1. Buatlah sandi BCD 8421 dari bilangan desimal 1995.

Penyelesaian :


1995 = 0001 1001 1001 0101 1 9 9 5

Jadi (1995)10 = (0001100110010101)BCD 8421 atau (1100110010101)BCD 8421

2. Ubahlah sandi BCD 8421 (0001100101000101) menjadi bilangan desimal !Penyelesaian :0001100101000101 = 0001 1001 0100 0101 1 9 4 5

Jadi sandi BCD 8421 (0001100101000101) = (1945)10

2. Sandi BCD 2421Pada sandi ini bilangan 2421 menunjukkan urutan bobot bilangan atau harga tempat dari digit bilangan biner.Tabel sandi BCD 2421Desimal 2 4 2 1

0123456789

0000000011

0000111111

0011001111

0101010101

Dalam membuat sandi kita dapat membuat beberapa kemungkinan penulisan 4 bit bilangan biner, misal : Angka desimal 2 dapat ditulis 0010 atau 1000. Angka desimal 4 dapat ditulis 0100 atau 1010.Dari uraian tersebut dapat diambil kesimpulan bahwa dengan menggunakan 4 bit bilangan biner yang dipakai sebagai pengganti bilangan desimal, akan dihasilkan banyak sandi BCD. Hal ini disebabkan karena tiap-tiap bit akan dibuat sandi berdasarkan bobot tertentu, misal BCD 8421, BCD 2421, BCD 7421, BCD 5211, dll.1. Buatlah sandi BCD 2421 dari bilangan desimal 1945 !

Penyelesaian :(1945)10 = 0001 1111 0100 0101 1 9 4 5

= (0001111101000101)BCD 2421

atau = 0001 1111 1010 1011 1 9 4 5

= (0001111110101011)BCD 2421

3. Sandi Hexadesimal (Hexadesimal Code)Dalam peralatan digital seperti komputer dan kalkulator dikenal istilah bahasa mesin yang sistem operasinya menggunakan pola logika berdasarkan sandi hexadesimal.Dengan menggunakan sandi hexadesimal kita dapat mengganti dan menyederhanakan 4 bit bilangan biner dengan hanya 1 angka yang disesuaikan dengan urutan bobotnya berdasarkan harga tempat.

Desimal Hexadesimal Biner012345678

012345678

000000010010001101000101011001111000


9101112131415

9ABCDEF

1001101010111100110111101111

1. Ubahlah sandi hexadesimal berikut menjadi bilangan desimal : 3BF, ABC dan 3FAE.Penyelesaian ( menggunakan harga tempat ) :Hexadesimal 163 162 161 160

Desimal 4096 256 16 13BF 3 B FABC A B C3FAE 3 F A 3

(3BF)16 = (3x256) + (11x16) + (15x1)= 768 + 176 + 15= (959)10

(ABC)16 = (10x256) + (11x6) + (12x1)= 2560 + 176 + 12= (2748)10

(3FAE)16 = (3x4096) + (15x256) + (10x16) + (14x1)= 12288 + 3840 + 160 + 14= (16302)10

2. Ubahlah bilangan desimal 1995 menjadi sandi hexadesimal !Penyelesaian :

Jadi sandi hexadesimal dari (1995)10 = 7CB

Pembuktian : (7x256) + (12x16) + (11x1) = 1792 + 192 + 11 = 1995

4. Sandi Excess-3 (XS-3 Code)Merupakan sistem sandi yang banyak digunakan dalam memanipulasi bilangan-bilangan yang dipergunakan dalam operasi peralatan digital.Dalam operasinya dapat menggantikan digit-digit dari bilangan desimal dari 0 sampai 9 masing-masing menjadi 4 bit bilangan biner di mana tiap kelompok 4 bit tersebut mempunyai bobot bilangan lebih dari 3 bilangan aslinya.

Tabel sandi excess-3Desimal Sandi excess - 3

0123456789

0 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 0

Pada umumnya banyak diterapkan dalam rangkaian-rangkaian yang dipakai dalam operasi perhitungan seperti kalkulator atau komputer.


199516

12416

716

0

Sisa 11 -------- B

Sisa 12 -------- C

Sisa 7 -------- 7

Di baca dari bawah ke atas

63

Soal :1. Buatlah sandi excess-3 dari bilangan desimal (234)10

Penyelesaian :

2 3 4+3 +3 +35 6 7

Jadi sandi excess-3 dari (234)10 = 010101100111NB : Tambahkan nilai 3 kepada setiap digit dari bilangan desimal (234)10, kemudian hasil penjumlahan tersebut di rubah ke dalam bilangan biner.

2. Ubahlah sandi excess-3 1100 1011 0111 = (.........)10

Penyelesaian : 1100 1011 0111-0011 -0011 -0011 1001 1000 0100 9 8 4Jadi sandi excess-3 adalah 1100 1011 0111 = (984)10

NB :Setiap kelompok 4 bit bilangan sandi excess-3 dikurangi dengan nilai 3 atau (0011)2, Kemudian bilangan BCD yang dihasilkan diubah ke dalam bentuk bilangan desimal.

5. Sandi ASCII (American Standard Code for Information Interchange)Pemakaiannya sangat luas dan populer sebab penggunaannya selain untuk memanipulasikan angka-angka juga dipakai untuk membentuk huruf-huruf, oleh sebab itulah sandi ASCII dikenal pula sebagai sandi alfanumeric (alfabetic and numeric).Banyak diterapkan dalam sistem komputer yang dipergunakan untuk mengolah sistem informasi.Merupakan sandi yang telah distandarkan secara internasional, dimana sandi untuk angka dan huruf terdiri dari 7 bit angka bilangan biner seperti tercantum dalam tabel berikut :

SANDI ASCII ANGKA DESIMAL0 – 0 1 1 0 0 0 01 – 0 1 1 0 0 0 12 – 0 1 1 0 0 1 03 – 0 1 1 0 0 1 14 – 0 1 1 0 1 0 05 – 0 1 1 0 1 0 16 – 0 1 1 0 1 1 07 – 0 1 1 0 1 1 18 – 0 1 1 1 0 0 09 – 0 1 1 1 0 0 1

SANDI ASCII ALFABETIC

ABCDEFGHIJKLMN

––––––––––––––

11111111111111

00000000000000

00000000000000

––––––––––––––

00000001111111

00011110000111

01100110011011

10101010101011


– – – 1

Contoh penggunaan :Bila kita akan menulis kata DEDI, maka komputer akan memproses logik sandi ASCII sebagai berikut :D = 100 – 0100E = 100 – 0100 D = 100 – 0100 I = 100 – 1001 Jadi sandi ASCII untuk menulis kata DEDI adalah 1000100-1000100-1000100-1001001

I. Sistem Operasi BilanganDalam pelaksanaannya meliputi : penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian.Operasi-operasi bilangan semacam ini banyak digunakan sebagai prinsip dasar sistem operasi perhitungan pada peralatan-peralatan digital seperti kalkulator, komputer, dll.1. Penjumlahan Bilangan Desimal

Dalam setiap sistem bilangan, jumlah digitnya dibatasi oleh banyaknya digit atau radix dari bilangan itu sendiri.Untuk angka terbesarnya (MSD), masing-masing sistem bilangan adalah radix – 1, misal : MSD bilangan biner 2 – 1 = 1 MSD bilangan oktal 8 – 1 = 7 MSD bilangan desimal 10 – 1 = 9 MSD bilangan hexadesimal 16 – 1 = 15

Penjumlahan pada setiap sistem bilangan, bila hasilnya melebihi angka terbesar (MSD), maka akan ada angka bawaan (nilai pindahan atau carry) berupa digit 1 dan digit 1 tersebut harus dipindahkan dan dijumlahkan dengan penjumlahan angka pada kolom berikutnya.Contoh :579 + 285 = ?

579285 +864

2. Penjumlahan Bilangan BinerPada dasarnya hampir sama dengan bilangan desimal.Jika pada kolom nilainya : 0 + 0, maka hasilnya akan 0Jika pada kolom nilainya : 0 + 1, maka hasilnya akan 1Jika pada kolom nilainya : 1 + 1, maka hasilnya akan 0 namun ada angka 1 “pindahan” yang harus ditambahkan ke kolom berikutnya.Contoh :Jumlahkan (1101)2 + (1111)2 = (.........)2

Penyelesaian : 1101 1111 +( 11100 )2

3. Penjumlahan Bilangan OktalPada dasarnya hampir sama dengan bilangan desimal.Contoh :

( 345 )8

( 234 )8 +( 612 )8

4. Penjumlahan Bilangan HexadesimalPada dasarnya hampir sama dengan yang lainnya, jika hasil penjumlahan melebihi MSD maka akan ada angka bawaan.Contoh :( 878 )16

( 989 )16 +


( 12E3 )16

5. Pengurangan Bilangan DesimalBila digit pengurangnya lebih besar dari digit yang akan dikurangi, maka digit yang akan dikurangi harus “pinjam” (borrow) 1 dari digit di seelah kirinya yang mempunyai bobot lebih besar.Contoh :(687)10

(298)10 –(389)10

6. Pengurangan Bilangan BinerPada prinsipnya sama dengan pengurangan desimal.Contoh :Kurangkan (1011)2 – (0111)2 =

Penyelesaian :( 1011 )2

( 0111 )2 –( 0100 )2

J. Sistem Logika1. Pengertian Digital

Dalam peralatan digital penyajian informasi atau data-datanya merupakan susunan angka-angka atau huruf-huruf yang dinyatakan dalam bentuk digital (rangkaian logika).

Perbedaan pengertian sistem analog dan sistem digitalDalam sistem analog (serupa/sepadan), nilai besaran listriknya diwujudkan dalam bentuk kuantitas (besaran) yang setiap perubahannya berubah secara teratur dan kontinyu, misal mengukur kecepatan dengan menggunakan speedometer. Untuk mengetahui kecepatan ban mobil akan ditunjukkan oleh besaran listrik yang diwujudkan oleh bergeraknya jarum penunjuk pada speedometer. Besarnya penunjukkan adalah sebanding atau sepadan dengan besar atau kecilnya perputaran ban mobil tersebut. Jadi secara umum dapat dikatakan bahwa besarnya nilai keluaran (output) akan sepadan atau kontinyu dengan besarnya nilai masukan (input).Sedangkan pada sistem digital besaran listriknya diwujudkan dalam bentuk kuantitas yang tidak tentu (diskrit), dimana perubahan tegangan akan menghasilkan kuantitas yang tidak sepadan atau kontinyu antara nilai keluaran (output) dan masukan (input) tetapi melompat-lompat atau langkah demi langkah. Satu, dua atau lebih nilai masukan (input) harus dapat memberikan hanya satu nilai keluaran (output) dan nilai keluarannya tersebut harus memberikan salah satu dari dua kemungkinan kondisi, yaitu : ya atau tidak, benar atau salah dan ada tegangan atau tidak ada tegangan. Keadaan demikian merupakan persyaratan mutlak dalam rangka pengambilan keputusan logika yang benar dan jelas, oleh sebab itu rangkaian digital disebut juga rangkaian logika.

Gambar besaran analog dan besaran diskrit

2. Penandaan Kondisi LogikaPada sistem digital hanya dikenal dua macam kondisi yaitu “ya” atau “tidak”. Hal ini sangat penting sebab dalam mengambil suatu keputusan kita harus memberikan pembatasan yang pasti dan jelas dari suatu keadaan. Jangan sampai terjadi suatu keadaan ada dalam 2 kondisi yang sama. Maka untuk mendefinisikan kondisi tersebut dengan pasti, dalam sistem digital digunakan 2 tanda dalam bentuk angka biner yaitu berupa angka “0” dan “1”.


Beberapa ikhtisar tentang kondisi dalam sistem digital : Kondisi 1 Kondisi 2 Keterangan

Ya Tidak -1 0 Aljabar booleanH L -

True False Aristoteles

Teori logika dari Aristoteles tersebut oleh seorang ahli elektronika pada tahun 1930 telah diterapkan pada sistem jaringan telepon otomatis yang menggunakan prinsip kontak hubungan relay.

Gambar peragaan rangkaian dari 2 kondisi logika “1” dan “0”Keterangan :Gambar a merupakan rangkaian dasar dari rangkaian logika, dimana transistor TR dan tahanan R berfungsi sebagai pembagi tegangan. Sebagai tegangan outputnya adalah tegangan antara kaki kolektor K dan transistor terhadap ground (tanda atau ).Transistor TR berfungsi sebagai saklar yaitu apabila transistor sedang bekerja (menghantar arus listrik)

3. Simbol-Simbol Rangkaian LogikaDalam teknik digital berbeda-beda, misal sebuah pabrik komponen digital amerika berbeda dengan negara eropa.

Gambar simbol-simbol rangkaian logika

4. Pengertian Logika


Dalam sistem logika kita harus dapat memberikan pembatasan yang pasti (exact) dari suatu keadaan, sehingga suatu keadaan tidak boleh berada dalam 2 kondisi yang sama. Oleh sebab itu dalam sistem logika berlaku aturan-aturan sebagai berikut : Salah satu kondisi harus ya atau tidak. Salah satu kondisi harus true atau false.Dua keadaan yang saling bertentangan tersebut dalam aljabar boolean dapat ditunjukkan dengan ungkapan-ungkapan yang berhubungan dengan kondisi “1” dan “0” seperti berikut :

Kondisi “1” Kondisi “0”Terang GelapBenar SalahPositif NegatifOn OffHigh Low

Tidak terang atau terang = gelap atau sebaliknya

Tidak benar atau benar = salah atau sebaliknya.

Tidak on atau on = off atau sebaliknya.

Tidak positif atau positif = negatif atau sebaliknya.

Tidak high atau high = low atau sebaliknya.

Dalam aljabar boolean fungsi NOT tersebut dipergunakan sebagai pola dasar logika sebagai berikut :

Bukan A = A = not A

Bukan B = B = not B

K. Rangkaian Dasar LogikaPada prinsipnya rangkaian logika (digital) menggunakan bilangan-bilangan biner ( 2 bit ) disertai dengan sistem operasinya yang meliputi : penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian.Selain itu kita mengenal juga sistem bilangan lainnya, seperti bilangan biner, bilangan desimal, bilangan oktal dan bilangan hexadesimal.Dalam prakteknya operasi-operasi bilangan tersebut dilaksanakan berdasarkan susunan dan kombinasi dari rangkaian-rangkaian logika terpadu (IC) yang pada umumnya dipergunakan dalam operasi perhitungan, rangkaian-rangkaian ini dinamakan rangkaian digital.

Dalam teknik digital, berdasarkan susunan dan operasinya sebuah rangkaian logika dapat dibagi 3 kelompok : a. Rangkaian-rangkaian dasar logika.

Not gate atau gerbang not And gate atau gerbang and Or gate atau gerbang or Nand gate Nor gate Exnor ( exclusive nor gate) Exor ( exclusive or gate )

b. Rangkaian IC RTL (Resistor Transistor Logic), adalah jenis IC yang sangat peka terhadap

gangguan. DTL (Diode Transistor Logic), adalah jenis IC yang nilai kepekaannya lebih baik

daripada RTL. TTL (Transistor-Transistor Logic), adalah jenis IC yang nilai impedansinya sangat

kecil dan tidak peka terhadap gangguan. MOS (Metal Oxide Semiconductor), adalah jenis IC yang sudah dipadatkan artinya

dalam setiap 1 mm2 menampung 300 sampai 400 transistor. CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)


c. Rangkaian multivibrator (flip-flop) RS flip-flop. D flip-flop. T flip-flop. JK flip-flop.

Integrated Circuit (IC)Adalah suatu komponen elektronika berbentuk kotak hitam kecil (chip/modul) yang mempunyai banyak kaki mirip dengan binatang kaki seribu.Terbuat dari bahan silikon atau germanium dan didalamnya terdapat rangkaian terpadu yang terdiri atas komponen-komponen diode, transistor, resistor, kapasitor, dll.

Menurut tipenya ada dua : monolitik (single chip) dan hibrid (multi chip).Menurut bentuk sinyalnya, meliputi : IC linear (output linear terhadap input), code yang dipakai adalah T ( 3 huruf ). IC digital (RTL, DTL, TTL, MOS dan CMOS), TTL, MOS dan CMOS, code yang dipakai

adalah F (3 huruf).Menurut bentuk fisiknya, meliputi : Jenis CAN atau kemasan TOS.

Jenis datar atau pipih.

Jenis dual in line (DIL).

Menurut ukuran kemampuannya, meliputi : SSI (Standar Scale Integration). MSI (Medium Scale Integration). LSI (Large Scale Integration).

Jenis Rangkaian LogikaGeorge boole telah membuktikan bahwa sistem logika dapat dinyatakan dalam bentuk aljabar, yang kemudian kita kenal dengan nama aljabar boolean.Aljabar boolean memagang peranan penting dalam membentuk sebuah rangkaian logika.Rangkaian logika dapat dibedakan menjadi 2 golongan : Rangkaian logika kombinasional

Yaitu suatu rangkaian yang nilai outputnya tergantung pada keadaan nilai input pada saat itu saja.

Rangkaian logika sekuensialYaitu suatu rangkaian yang nilai outputnya tidak tergantung pada nilai input waktu itu saja, tetapi juga tergantung pada keadaan input sebelumnya.

Level TeganganPada umumnya setiap rangkaian logika mempunyai satu atau lebih jalan masukkan (input) dan hanya mempunyai satu jalan keluaran (output).Untuk jalan masukkan (input) biasanya diberi tanda A, B, C, dst. Sedangkan untuk jalan keluara (output) diberi tanda F atau Q.


A

INPUT B

C

RANGKAIAN LOGIKA

F/ Q (OUTPUT)

69

Gambar

Dalam rangkaian logika kita mengenal 2 macam level atau taraf tegangan yaitu : Level rendah (low level), dinyatakan dengan tegangan dari 0 – 2,2 volt DC. Level tinggi (high level), dinyatakan dengan tegangan dari 4,5 – 5,5 volt DC.

Logika Positif dan Logika NegatifYang dimaksud dengan penerapan “logika positif” dalam suatu rangkaian logika adalah pemberian tanda “1” pada level yang paling tinggi (H) yaitu tegangan 4,5 – 5,5 volt DC. Sedangkan penerapan “logika negatif” adalah pemberian tanda “0” pada level yang paling tinggi (H) dan tanda “1” pada level yang paling rendah (L). Atau sebaliknya.Disebut penerapan “logika positif” bila pada level yang paling rendah (L) kita berikan tanda “1” dan pada level yang paling tinggi (H) kita berikan tanda “0”.Sedangkan penerapan “logika negatif” bila pada level yang paling rendah (L) kita berikan tanda “0” dan pada level yang paling tinggi kita berikan tanda “1”.

Gambar

L. Gate Circuit atau Gerbang Logika atau Pintu LogikaMacam-Macam GateSeperti yang telah diuraikan sebelumnya bahwa setiap rangkaian logika pada umumnya mempunyai satu atau lebih jalan masuk (input) dan mempunyai hanya satu jalan keluaran (output).Pola dasar yang mempunyai satu atau lebih jalan masukan dan satu jalan keluaran dinamakan gate circuit.

And Gate atau Pintu AndPada umumnya disebut juga pintu AND atau gerbang AND.Adalah suatu rangkaian dimana nilai keluarannya (output) akan menjadi 1, apabila semua nilai masukkannya (input) mempunyai nilai 1.“susi akan kawin asal calon suaminya “tampan dan kaya”Dari kalimat ungkapan tersebut jelas bahwa susi akan kawin kalau kedua syarat di atas terpenuhi yaitu tampan dan kaya.Kedua syarat di atas yaitu tampan dan kaya dapat dianggap sebagai input, sedangkan kawin dan tidak kawin dapat dianggap sebagai outputnya.Jika kedua input tersebut di beri tanda A dan B, sedangkan outputnya diberi tanda F, maka berdasarkan aljabar boolean dapat dinyatakan dengan persamaan F = A . B ( di baca A dan B )Pada umumnya rangkaian logika and gate mempunyai 2 atau lebih jalan masukkan dan hanya mempunyai satu jalan keluaran.


Gambar

Truth Table dari And GateDengan memberikan 2 buah input A dan B maka akan diperoleh 4 kombinasi variabel input, seperti terlihat pada tabel kebenaran di bawah ini :

A B C0 0 00 1 01 0 01 1 1

Pada tabel kebenaran di atas terlihat bahwa pada and gate : F akan 1 bila A dan B = 1Rangkaian and gate dapat pula dibentuk dengan menggunakan 3 buah input A, B dan C seperti pada gambar berikut :

Dengan menggunakan 3 buah input maka akan diperoleh 8 kombinasi variabel input dan tabel kebenarannya dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

A B C F0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 01 0 0 01 0 1 01 1 0 01 1 1 1

Dalam praktek elektronika, agar pintu and dapat bekerja dan inputnya menjadi “1” maka kepada bagian inputnya harus diberikan catu daya sebesar + 5 volt melalui sebuah tahanan (resistor) 100 ohm. Sebaliknya bila inputnya ingin kembali menjadi “0” caranya adalah menghubungkan input tersebut ke tanah (ground).


BAB III.MICROPROCESSOR


M. PendahuluanPerkembangan dalam metode perencanaan dan teknik pemrosesan rangkaian terintegrasi (IC) memungkinkan pembuatan komponen-komponen sejenis microprosessor dengan harga yang lebih murah.Seiring perkembangan dalam industri semikonduktor, pemroses dalam satu chip ini dapat memuat kepadatan ribuan transistor pada tiap ruas chip silicon. Chip dengan skala kepadatan ini termasuk dalam Large Scale Integration (LSI) atau Very Large Scale Integration (VLSI).Chip yang dibuat atau dipesan untuk keperluan tertentu disebut "custom chip", tetapi ada pula chip yang dibuat agar dapat diterapkan dalam berbagai fungsi dan tujuan yang dinamakan "general purpose chip". General purpose chip mempunyai keuntungan-keuntungan, diantaranya : Dapat dipergunakan secara luas sehingga produksi dapat lebih besar dengan harga

yang relatif murah. Dapat dipergunakan untuk berbagai aplikasi karena dapat diprogram.Walaupun berbagai tipe microprocessor dapat diperoleh dewasa ini, tetapi microprocessor tersebut banyak memiliki ciri-ciri yang sama. Oleh karena microprocessor merupakan suatu alat digital, maka hanya ada dua tingkatan tegangan yang dapat dipasang pada saluran masukan (input). Demikian pula hanya ada dua tingkatan tegangan yang mungkin muncul pada setiap saluran keluaran (output). Kedua tegangan tersebut disebut logika nol dan logika satu yang secara simbolik dinyatakan dengan angka-angka digital (digit) 1 dan 0.Sinyal-sinyal pada saluran-saluran input adalah data masukan ke microprocessor. Data tersebut dapat berasal dari switch, sensor, pengubah analog ke digital, keyboard atau peralatan lain yang serupa.Dalam sebuah microprocessor yang ideal tersimpan program microprocessor. Program tersebut adalah suatu kumpulan dari serangkaian perintah yang berurutan yang menentukan bagaimana data masukan diproses dan informasi apa saja yang harus dikirimkan ke saluran-saluran akibat dari data masukan tersebut. Saluran keluaran (output) dapat dihubungkan dengan penggerak (actuation), digital display, pengubah digital ke analog, alarm atau peralatan yang lainya. Sehingga secara konseptual microprocessor adalah suatu alat digital yang menerima data dari sejumlah saluran masukan (input), memproses data menurut ketentuan-ketentuan program yang disimpan, dan menghasilkan sejumlah sinyal keluaran (output) sebagai akibat dari pemrosesan data tersebut.Kunci keserbagunaan suatu microprocessor adalah bahwa bagi perangkat keras (hardware) yang sama atau sangat mirip, program-program dapat didesain untuk sejumlah pemakaian yang berbeda.

Beberapa Definisi Bit adalah kependekan dari "binary digit" dan memiliki dua nilai yang diwakili oleh angka

0 dan 1. Byte adalah kata (word) yang terdiri dari 8 bit. Nibble adalah kata (word) yang terdiri dari 4 bit. 1 kilobyte = 1024 byte.Sebagai contoh, microprocessor Intel 4004 yang diperkenalkan pada tahun 1971 adalah microprocessor 4 bit, yang dapat memproses word 4 bit. Mikroprocessor dapat juga memproses ukuran bit yang lebih besar, misalnya mikroprocessor 8 bit (8008, Z80) atau 16 bit (8086, Z8000).

N. Mikroprocessor dan Mikrokomputer1. Perbedaan

Mikroprocessor merupakan unit pemroses sentral (Cental Processing Unit - CPU) dari sebuah computer atau mikrocomputer. Secara umum sebuah CPU terdiri atas ALU (Arithmatic Logic Unit) dan rangkaian pengendalinya (Control Unit - CU). Biasanya computer dilengkapi dengan peripheral yang tergantung dari fungsinya. Jumlah peripheral yang diperlukan tergantung pula pada penggunaannya. Dalam


industri mikroprocessor jenis-jenis fungsi ini dipadukan dalam satu chip LSI agar dapat memperkecil ukuran fisik sistem.Secara umum mikrocomputer terdiri dari mikroprocessor sebagai unit pemroses sentral, unit input, unit output, rangkaian-rangkaian clock (pewaktu), dan memori yang digunakan untuk menyimpan program dan data. Peralatan lain seperti modem (modulator-demodulator), communication adapter sering pula dibuat oleh pabrik komputer untuk melengkapinya.Adapula komputer yang diimplementasikan dalam satu chip berisi CPU, memori untuk program dan data, rangkaian pewaktu dan unit input/output. Komputer ini dikenal dengan nama komputer satu chip.Hubungan antara mikroprocessor dan mikrocomputer diperlihatkan pada gambar berikut :

MIKROKOMPUTER

2. InstruksiPerangkat instruksi (instruksi set) dari suatu mikroprocessor adalah daftar perintah-perintah yang dibuat untuk dapat dilaksanakan oleh mikroprocessor tersebut, misalnya instruksi ADD, STORE dan ROTATE.Suatu instruksi dikodekan secara unik pada pola bit tetentu yang dapat dikenal dan dapat dilaksanakan oleh mikroprocessor tersebut. Jika mikroprocessor mempunyai alokasi 3 bit untuk mewakili suatu instruksi, maka maksimum ada 23=8 instruksi yang dikenal, dan dapat dilaksanakan oleh mikroprocessor. Jadi dalam set instruksinya microprocessor mempunyai 8 buah instruksi.Dewasa ini pola instruksi dibuat terdiri atas 8 bit dan kadang-kadang dinyatakan oleh 2 atau 3 byte tidak termasuk operand-nya. Tentunya instruksi-instruksi tertentu lebih cocok digunakan untuk fungsi yang tertentu dibandingkan dengan jenis instruksi lainnya, misalnya pada microprocessor yang digunakan pada pekerjaan menghitung lebih banyak digunakan instruksi-instruksi ADD, SUBSTRACT, MULTIPLY dan DEVIDE. Sedangkan pada microprocessor untuk aplikasi sistem kontrol banyak menggunakan instruksi COMPARE.Jumlah instruksi dan gabungan instruksi ini tergantung perangkat keras dalam chip, jumlah dan hubungan antara bus-busnya dan juga aplikasi tertentu yang direncanakan untuk dapat dilakukan oleh microprocessor.

3. Pewaktu (Clock)Sinyal-sinyal pewaktu (clock) dalam sistem microprocessor berbentuk gelombang, digunakan untuk sinkronisasi operasi seluruh sistem. Beberapa microprocessor mempunyai oscillator didalamnya untuk membangkitkan sinyal pewaktu (clock), sehingga microprocessor jenis ini hanya memerlukan sedikit komponen pasif di luar, contohnya adalah microprocessor 8748.Selain itu ada juga microprocessor yang tidak mempunyai oscillator di dalamnya, sehingga diperlukan rangkaian oscillator yang rumit untuk menghasilkan bentuk gelombang sinyal pewaktu. Bentuk gelombang pewaktu ini ada yang berfasa tunggal, dan ada juga yang berfasa banyak (multiphase). Bentuk gelombang pewaktu diperlihatkan pada gambar berikut :


Gambar sinyal fasa tunggal Gambar sinyal dua fasa4. Alamat ( address )

Adalah pola dari 0 dan 1 yang mewakili suatu lokasi spesifik dalam memori atau peralatan input output. Kebanyakan microprocessor memiliki 16 saluran alamat (address bus) dan dapat mengalamati (berhubungan) dengan 216 lokasi memori (64K = 65.536 lokasi memori) dengan nilai biner alamat antara 0000000000000000 sampai dengan 1111111111111111 dan biasa ditulis dalam bilangan hexadesimal sebagai 0000 sampai dengan FFFF. Gambar di bawah memperlihatkan ruang memori untuk sebuah mikroprocessor 16 bit yang dapat dibayangkan sebagai peta memori dari 65.536 alamat. Alamat yang terendah adalah 0000H dan alamat yang tertinggi adalah FFFFH (H menyatakan bilangan Hexadesimal).

Gambar ruang memori untuk sebuah mikroprocessor dengan bus alamat 16 bit

5. BusAdalah media untuk pengiriman informasi sinyal-sinyal yang dikelompokkan berdasarkan fungsinya. Dalam hal sistem microprocessor, paling tidak tersedia tiga bus standar.a. Bus data (data bus )

Adalah bus untuk mengirim data antar unit. Jadi sebuah mikroprocessor 8 bit, memerlukan bus data 8 bit agar dapat mengirimkan secara paralel 8 bit data.Demikian pula untuk microprocessor 16 bit agar dapat mengirimkan data 16 bit secara paralel, bila bus data hanya 8 bit lebarnya diperlukan dua kali pengiriman secara berurutan, sehingga akan memperlambat sistem.

b. Bus alamat ( address bus )Dipakai untuk memilih asal atau tujuan sinyal yang dikirim pada saluran atau bus lainnya. Bus ini membawa alamat dan memilih sebuah register pada salah satu alamat sistem yang dipakai sebagai asal atau tujuan data.

c. Bus pengendali ( control bus )Mensinkronkan kegiatan-kegiatan sistem. Membawa informasi status dan pengendali menuju dan juga dari unit microprocessor. Agar sebuah bus pengendali dapat berguna, paling sedikit diperlukan 10 saluran pengendali (umumnya diperlukan lebih)Bus diimplementasikan berupa saluran komunikasi yang sesungguhnya. Bus dapat berfungsi sebagai rangkaian (bus internal) atau dapat juga sebagai kabel (bus ekstemal).

O. Central Processing Unit


1. PengertianCentral processing unit (CPU) adalah suatu sistem unit fungsional yang sangat penting di dalam suatu sistem komputer. Tanpa adanya sistem ini, maka sistem komputer tidak dapat menjalankan fungsinya. Oleh karena itu CPU dikatakan sebagai otak dari sistem komputer.a. Mengendalikan dan mengawasi proses operasi yang melibatkan unit-unit fungsional

lainnya pada setiap proses yang dilakukan. b. Mengontrol dan membimbing keseluruhan sistem komputer selama pengolahan

berlangsung. c. Melakukan perhitungan/operasi aritmetika terhadap data yang diolah.

2. Bagian-Bagian CPUDalam melaksanakan fungsi utamanya seperti yang tersebut di atas, CPU (selain memori unit) dibagi menjadi dua bagian, yaitu unit ALU (Arithmetic Logic Unit) dan unit CU (Control Unit).

Gambar

a. Arithmatic Logic Unit (ALU)Merupakan bagian CPU yang memegang peranan penting dalam pengolahan data secara fisik, termasuk operasi penjumlahan, pengurangan, perkalian, pembagian dan juga operasi logika seperti membandingkan dan menyatukan data, mengurutkan data, memilih data dan lain-lainnya.Dalam pelaksanaan pengolahan, maka ALU membagi jenis-jenis operasi dalam 4 kelas yaitu :• Decimal Arithmatic.• Fixed Point Arithmatic.• Floating Arithmatic.• Logical Operation.

b. Control Unit (CU)Adalah bagian dari CPU yang bertugas untuk membimbing dan mengkoordinir peralatan sistem komputer yang dipergunakan selama pengolahan data berlangsung dan mengawasi jalannya pengolahan data tersebut.Tugas control unit (CU) ini mencakup : Addresing main memory, artinya CPU dapat menentukan lokasi-lokasi di dalam

memori untuk disediakan bagi data dan instruksi, termasuk memanggil kembali data dan instruksi tersebut apabila diperlukan dalam proses pengolahan.

Storing information, artinya dalam kaitannya dengan butir diatas maka CPU dapat menjemput data dari input device dan menempatkanya di dalam memori. Demikian pula data yang dihasilkan oleh operasi arithmatic dapat ditempatkan ke dalam memori, yang selanjutnya akan dapat diteruskan ke output device.

Squencing instruction, artinya tugas CPU untuk mengontrol urutan pengolahan melalui instruksi yang diberikan.

Start/stop input/output device, artinya CPU dapat memulai (start) dan mengakhiri (stop) input/output device selama proses pengolahan.

3. Prinsip Kerja CPUCPU dikenal dengan processor atau microprocessor jika CPU tersebut sudah berada dalam sebuah chip IC (integrated Circuit).


Untuk dapat memerintahkan CPU, digunakan instruksi/perintah yang dikenal dengan bahasa mesin. Instruksi/perintah pada CPU harus memenuhi format sebagai berikut :

OP Code atau Operation Code, berisi salah satu instruksi dari deretan instruksi pada CPU. Address of Operand, berisi alamat data yang akan diproses dengan instruksi yang ada di depannya.Dalam menyelesaikan instruksi, CPU melakukan langkah-langkah yang dibagi menjadi dua siklus yaitu :a. Siklus penjemputan (fetch cycle)

Adalah suatu siklus pengambilan instruksi dari memori sampai ke Instruction Register (IR). Secara blok diagram diperlihatkan pada gambar berikut ini :

Gambar Aliran informasi siklus penjemputan

Aliran siklus penjemputan :A. Aliran siklus penjemputan dimulai dari saat address instruksi yang akan

dilaksanakan ditransfer dari Program Counter (PC) ke Memory Address Register (MAR). Program Counter belum berubah isinya selama siklus penjemputan instruksi berlangsung dan akan bertambah satu jika siklus ini selesai. MAR digunakan untuk menggambarkan address yang akan digunakan membaca/menulis dari/ke memori.

B. Control sinyal membangkitkan sinyal baca (READ) yang akan memerintahkan Memory Unit mengeluarkan isi lokasi address yang ditunjuk oleh MAR. Isi lokasi memori berupa "Instruction Word" akan ditransfer ke Memory Data Register (MDR). MDR ini berfungsi sebagai Buffer Register untuk semua data yang dibaca dari atau ditulis ke memori.

C. Operation Code (OP Code) dari Instruction Word yang berada pada MDR ditransfer ke Instruction Register (IR) serentak dengan Address of Operand dari Instruction Word ditransfer ke MAR.

D. Operation Code dalam IR diantar ke Instruction Decoder (ID) yang menentukan arti dari Op code. Informasi ini dikirim ke Control Signal untuk menentukan kontrol apa saja yang diperlukan untuk pelaksanaan instruksi pada waktu siklus pelaksanaan.

E. Program Counter (PC) bertambah satu untuk menyiapkan penjemputan instruksi berikutnya.

b. Siklus Pelaksanaan (Execution Cycle)


Yang dimaksud dengan siklus pelaksanaan adalah suatu siklus pelaksanaan instruksi yang diterjemahkan oleh Instruction Decoder (ID). Secara blok diagram digambarkan sebagai berikut :

Gambar

A. IR masih menyimpan OP code dan ID memberi tanda bahwa instruksi sedang dilaksanakan. Ini menentukan sinyal apa yang dibangkitkan oleh Control Signal Circuiting pada langkah berikutnya.

B. Jika instruksi memerlukan penjemputan data dari memori, Control Signal Circuiting membangkitkan pulsa baca (READ) yang akan memerintahkan Memory Unit mengeluarkan data dari address data yang disimpan MAR, dengan memanggil kembali address of operand dari MAR yang disimpan selama siklus penjemputan.

C. MDR kemudian mentransfer data ke ALU, dengan kemungkinan melalui accumulator atau register. Control akan membangkitkan kontrol sinyal yang digunakan untuk transfer dan juga menentukan operasi, jika suatu saat melakukan manipulasi data.

D. Jika instruksi memerlukan tempat data pada memori, seperti instruksi STA, pertama data ditransfer ke MDR. Data selalu berasal dari accumulator dan pentransferan dilakukan atas kemudi Control Unit.

E. Bila data sudah ada pada MDR, control membangkitkan pulsa tulis (WRITE) yang mengakibatkan data akan ditulis pada lokasi alamat (address) yang telah ditentukan oleh MAR.

P. Arsitektur Sistem Microprocessor1. Arsitektur Sistem Standar ( Baku )

Arsitektur sistem microprocessor standar untuk microprocessor 8 bit dengan 16 saluran alamat diperlihatkan dalam gambar di bawah ini.


Gambar

Sistem di atas ditandai dengan tiga macam bus standar yaitu :• Bus data dua arah 8 bit.• Bus alamat satu arah 16 bit.• Bus pengendali (control bus).

Semua komponen-komponen sistem standar dihubungkan dengan ketiga bus ini. CPU pada gambar di atas terdiri atas MPU (Micro Processing Unit-Microprocessor) dan rangkaian pewaktu (clock). Kadang-kadang CPU memerlukkan "bus driver", tetapi hal ini tidak dilukiskan.Komponen sistem standar lain yang akan dihubungkan ke bus-bus ini adalah memori (ROM dan RAM) dan interface input output standar, misalnya UART (Universal Asyncronous Receiver Transmitter) untuk konversi seri-paralel, PIO (Paralel Input Output) sebagai interface paralel. Komponen khusus yang lainnya seperti pengontrol peripheral diperlukan untuk peralatan input output (I/O) khusus, misalnya untuk mengatur prioritas dilakukan oleh PIC (Priority Interupt Controller), untuk transfer blok otomatis dilakukan oleh DMA (Direct Memory Access), untuk membuat interfal clock yang tepat dipakai PIT (Programmable Interval Timer). Tentu saja dilengkapi pula dengan catu daya untuk memberikan level tegangan yang diperlukan oleh sistem. Semua komponen LSI akan dihubungkan langsung ke bus-bus ini atau ke perangkat dasar komponen LSI.

2. Komponen-Komponen SistemPada bagian ini akan dibahas beberapa chip tambahan diantaranya chip memori. Jadi ada tiga jenis komponen dasar untuk membangun suatu sistem microprocessor yaitu :• Microprocessor (MPU) beserta dengan komponen penunjangnya yaitu clock dan

kristal.• Memori, yaitu ROM (untuk program tetap) dan RAM (untuk data dan peralihan

program-program).• Chip interface input-output (I/O), terutama chip UART sebagai pengubah seri

paralel, chip PIO sebagai interface paralel.Sebagai tambahan, dapat juga dipakai peralatan control yang lebih khusus seperti FDC (Floppy Disk Controller), CRTC (CRT Controller) yang dihubungkan ke komponen-komponen utama ini. Chip-chip untuk "latch" dan "driver" juga sering diperlukan. Latch dipergunakan untuk mempersiapkan atau mempertahankan informasi dan sering digunakan untuk interface ke chip I/O. Driver pada umumnya diperlukan karena keterbatasan "bus driving" dari chip MOS. Karena untuk microprocessor yang dibuat dengan teknologi MOS hanya dapat menyesuaikan diri dengan satu beban TTL, sehingga digunakan "bus driver".Driver umumnya digunakan pada bus data, bus alamat maupun bus control (pengendali), kecuali pada sistem-sistem yang kecil.


Gambar yang lengkap, untuk sistem microprocessor standar berikut ini memperlihatkan juga komponen-komponen input output yang mungkin digunakan.Sistem-sistem dapat memiliki lebih dari satu UART dan PIO yang dihubungkan dengan peralatan I/O atau pengontrol peralatan I/O.Dalam beberapa sistem mungkin dipakai lebih dari satu interupsi, dan untuk itu dapat digunakan sebuah PIC (Priority Interupt Controller), atau mungkin juga diperlukan sebuah pengontrol DMA.Semua peralatan ini dihubungkan dengan ketiga bus standar.

Gambar Sistem microprocessor standar yang lengkap

3. MemoriFungsi utamanya adalah untuk menyimpan data atau program.Dalam sistem microprocessor, tipe memori yang dipakai adalah RAM dan ROM.a. RAM (Random Access Memori)

Merupakan memori baca tulis, pembacaan terhadap isi RAM tidak akan merusak informasi yang tersimpan didalamnya. Bersifat "volatile", artinya data yang tersimpan di dalamnya akan hilang apabila sumber dayanya terputus.Jadi RAM biasanya digunakan untuk menyimpan data yang tidak kritis jika catu dayanya mati atau program-program yang mudah dimuat kembali.Berdasarkan teknologi yang dipakai RAM ini ada dua macam : Static RAM

Sebuah Static RAM (SRAM) menyimpan sebuah bit informasi dalam sebuah flip-flop, jadi asynkronous dan tidak memerlukan clock, Isi RAM akan tetap stabil selama catu dayanya tidak terputus.

Dynamic RAMSebuah Dynamic RAM (DRAM) menyimpan informasinya dalam bentuk muatan menggunakan "gate-substrate capasitance" dari sebuah transistor MOS sebagai sel memori elementer. Keuntungannya, karena sel elementer DRAM lebih kecil dari pada flip-flop SRAM maka kepadatan DRAM lebih tinggi. Sebagai contoh, sebuah DRAM 64K bit ukuran luas chipnya sama dengan sebuah SRAM 16K bit. Karena


geometri yang lebih kecil ini maka kecepatanya menjadi lebih tinggi. Contoh DRAM diperlihatkan pada gambar di bawah. Kerugian penggunaan RAM dinamik adalah menambah kompleksnya board memori karena tambahan rangkaian logic.

Gambar RAM dinamik 4K

Sebagaimana sifat muatan yang disimpan pada kapasitor, setelah beberapa milidetik maka muatan akan hilang. Untuk menjaga informasi pada sel memori ini maka muatan pada RAM dinamik harus di "refresh" setiap 1 atau 2 milidetik.Proses refresh terdiri atas pembacaan informasi dari memori dan menuliskannya ke memori. Untuk menghemat waktu, proses refresh dilakukan setiap kali membaca seluruh baris dan seluruh kolom.Kerugian dari MOS RAM adalah sifat "volatile" nya. Untuk mengatasi masalah ini ada beberapa cara, diantaranya adalah penggunaan battery back-up".

a. ROM (Read Only Memori)Merupakan komponen memori yang isinya hanya dapat dibaca, karena biasanya digunakan untuk menyimpan program.Bersifat "non volatile", artinya isi data yang tersimpan didalamnya tidak akan hilang walaupun sumber dayanya diputuskan.Isi ROM ditulis oleh pabrik pembuatnya dan setelah itu tidak dapat diubah lagi. Penulisan data ke suatu ROM umumnya disebut pemrograman ROM, karena program dituliskan ke dalamnya.Ada beberapa macam ROM yang biasa digunakan yaitu : PROM (Programmable ROM)

Merupakan ROM yang dapat diprogram langsung oleh pemakai dengan menggunakan "PROM programmer".

EPROM (Erasable PROM)Merupakan jenis ROM yang dapat diprogram oleh pemakai.Isinya dapat juga dihapus sehingga pemakai dapat memprogramnya lagi sesuai dengan kebutuhan, penghapusan data EPROM dilakukan dengan cara menyinari jendelanya dengan sinar "ultra violet".

EAROM (Electrically Alterable ROM)Merupakan ROM yang isinya dapat diubah secara elektris, dapat dibaca dan juga dapat ditulisi. Karena waktu pembacaan dan penulisan EAROM tidak sama (pembacaan dalam orde mikrodetik dan penulisan dalam orde milidetik) maka EAROM tidak dapat digunakan sebagai memori baca/tulis yang "generasi purpose".


Q. Chip Interface Input atau Output1. UART (Universal Asyncronouse Receiver Transmitter)

Merupakan interface seri yang mengubah input berbentuk seri ke output yang berbentuk paralel dan dapat serentak mengubah input paralel ke output seri, dan biasanya digunakan pada kecepatan operasi rendah dan sedang. Versi sinkronnya adalah USRT (Universal Syncronous Receiver Transmitter) digunakan untuk transmisi berkecepatan tinggi. Prinsip dasar pengubahan serial ke paralel diperlihatkan pada gambar di bawah :

Gambar perubahan seri ke paralel

Sinyal digital dalam urutan 0 (low level) dan 1 (high level) di sebelah kiri UART dapat dilihat sebagai sinyal 10001000100 (lihat dari kanan ke kiri). Output 8 bit pertama dari UART terlihat disebelah kanannya dalam pola bit 10001000 paralel.Sekarang marilah kita amati apa yang terjadi bila sinyal input diterima oleh UART. Masalahnya ketika 1 tepat dideteksi sebagai 1, hal yang sama juga untuk pendeteksian 0. Tetapi level 0 kedua dan ketiga pendeteksiannya tidak semudah level 0 yang pertama. Bagaimana agar UART dapat mendeteksi bahwa ada tiga buah 0 dan bukan 1 ? Masalah ini diatasi dengan pewaktuan (detak-clock) yang diberikan oleh sinyal clock eksternal yang mensinkronkannya dengan sinyal seri dari luar tersebut.Satu pulsa clock (biasanya setengah perioda) akan mengidentifikasi kehadiran (duration) satu bit. Tiga pulsa clock kemudian akan menentukan batas dan mengidentifikasi dalam urutan tiga buah 0 dalam sinyal input. Delapan word paralel merupakan output UART dan inputnya berupa sinyal data dan sinyal clock. Sebaliknya UART juga akan menerima sinyal input 8 bit (dari bus data microprocessor), mengubahnya ke bentuk sen pada saluran output di bawah kendali dari clock eksternal yang diberikan oleh peralatan dari luar. Bagian pengirim (transmitter) dan penerima (receiver) dari UART masing-masing tak tergantung satu sama lain.UART merupakan salah satu chip LSI yang pertama distandarkan, sehingga UART yang kita jumpai sekarang biasanya hampir sama. Beberapa pabrik microprocessor telah menambahkan beberapa ciri-ciri atau penggabungan beberapa alat menjadi satu untuk membuatnya berbeda atau lebih cocok dengan microprocessomya. Meskipun demikian pada dasamya karakteristiknya adalah analog, kecuali kecepatannya. Kebanyakan UART dapat digunakan bersama microprocessor jenis apa saja.UART standar terdiri atas tiga bagian yaitu bagian penerima, bagian pengirim dan bagian pengendali. Ketiga modul ini diperlihatkan pada gambar di bawah.


Bagian penerima akan menerima input serial (ditambah detak) dan menghasilkan output paralel 8 bit. Modul pengirim menerima data paralel 8 bit (ditambah detak) dan menghasilkan output seri. Modul pengendali menerima informasi kendali (kontrol) dari microprocessor dan mengimplementasikan operasi-operasi yang diperlukan dan juga menghasilkan informasi status dan kontrol sebagai outputnya.Secara otomatis UART mengatur bit-bit start dan stop dan otomatis memeriksa, menggunakan paritas bila diminta serta pengiriman data yang benar.Dalam transmisi data 8 bit, tiap karakter dibatasi oleh satu bit start atau satu bit stop. Bagian input UART otomatis akan menghilangkan bit-bit ini dari tiap karakter sehingga hanya karakter 8 bit-nya yang tunggal. Hal yang sama selama transmisi maka UART akan menambah bit start dan bit stop terhadap sinyal yang dikirimkan.Bit parity merupakan bit ekstra yang biasa ditambahkan dan sering digunakan untuk memeriksa benar tidaknya data pada transmisi data dan mampu mendeteksi kesalahan sebanyak satu bit salah. Microprocessor akan mengirimkan perintah ke UART dengan cara menempatkan nilai tertentu ke register kontrol khusus untuk menentukan jenis parity ini yaitu parity genap, parity ganjil atau tanpa parity.Informasi kesalahan dapat diketahui oleh microprocessor dengan memeriksa register status UART. Contoh : intel 8255 USART (PCI) 8251 yang dirancang oleh Intel, merupakan peralatan pengirim dan penerima seri paralel yang bekerja pada versi sinkron dan asinkron dan disebut USART (Universal Syncronous Asyncronous Receiver Transmitter).Ada dua sinyal untuk tiap fungsi I/O yaitu sinyal data dan detak (clock). Saluran SYNDET adalah saluran sinkronisasi yang dipakai pada mode sinkron. Saluran input serinya adalah RxD dan saluran output serinya adalah TxD. 8251 dipilih dengan sebuah sinyal CS (Chip Select) seperti yang terlihat pada gambar berikut :


Gambar Intel 8251 USART

Singkatan :• CLK Pulsa detak TTL• C/D Pengendali atau data• RD Baca data (perintah)• WR Tulis data atau pengendali (perintah)• DSR Data Set Ready (perangkat data siap)• DTR Data Terminal Ready (terminal data siap)• CTS Clear to Send Data (bersihkan untuk pengiriman data)• RTS Request to Send Data (permintaan pengiriman data)• TxRDY Transmitter Ready (pengirim siap)• TxC Transmitter empty (pengirim kosong)• RxRDY Receiver Ready (penerima siap)• TxD Transmitter Data (data pengirim)• TxC Transmitter clock (detak pengirim)• RxD Receiver Data ( data penerima)• RxC Receiver Clock (detak penerima)• SYNDET Sync Detect/Break Detect (deteksi penyerempakan/deteksi

pemutusan)

Microprocessor boleh memberikan salah satu dari empat perintah operasi dasar seperti pada tabel di bawah. Perintah ini akan membaca atau menulisi buffer bus data 8251 misalnya membaca status, menulis word kontrol ke bagian kontrol dan lain-lain.Aplikasi yang biasa dilakukan oleh 8251 diperlihatkan pada gambar di bawah.


BUS PENGENDALI

Gambar Aplikasi USART 2.

Di sini USART digunakan untuk membaca informasi seri dari keybord dan memperagakan informasi ini ke CRT. Generator baud rate disini direncanakan sebagai modul standar yang menghasilkan pulsa-pulsa detak (clock) untuk transmisi. .

Tabel perintah-perintah USARTC/D RD WR CS OPERASI

0 0 1 0 8251 ke bus data (baca)

0 1 0 0 bus data ke 8251 (tulis)

1 0 1 0 status ke bus data

1 1 0 0 bus data ke pengendali

- - - 1 bus data ke 3-keadaan

Mode seri terendah berkecepatan 110 baud (dalam biner, baud adalah bit per detik atau bps. 110 baud sesuai dengan 10 karakter per detik, merupakan standar kecepatan teletype).Kebanyakan pengontrol CRT dilengkapi dengan baud rate generator yang dapat dipilih sampai 9600 atau 19200 baud.Kalau digunakan mode sinkron, USART biasanya dihubungkan dengan modem untuk komunikasi data berkecepatan tinggi ke komputer lain seperti mini komputer. Pada mode sinkron kecepatan operasi sampai 56 K baud.

2. PIO (Paralel Input Output)Chip interface input/output (I/O) ini merupakan chip I/O yang dapat diprogram untuk data paralel 8 bit atau lebih. Seperti halnya pada UART, nama chip ini tergantung dari pabrik pembuatnya.Chip ini sering disebut dengan PIA (Peripheral Interface Adapter) dari motorola, PPI (Intel), PDC (Rockwell), dan PIO (Zilog). Untuk menghubungkan peralatan input output dengan bus data microprocessor sedikitnya sejumlah latch untuk input dan output.Latch input akan menjaga data agar valid untuk dibaca oleh microprocessor. Selain itu juga digunakan untuk mengisolasi sinyal-sinyal data dari busnya. Latch output digunakan untuk menjaga agar data tetap selama periode tertentu sebelum diambil dan digunakan oleh peralatan output. Selain itu status latch atau register harus dapat mengimplementasikan suatu prosedur komunikasi tanya jawab (hand-shake).


Sebelum pembacaan isi dari sebuah buffer input, microprocessor harus tahu bahwa isi dari register ini adalah valid. Suatu bit status atau interupsi harus dikirimkan ke microprocessor. Sebaliknya sebuah bit status diperlukan untuk mengetahui apakah buffer output kosong atau penuh.Microprocessor menggunakan bit status ini untuk menentukan apakah word berikutnya dapat dioutputkan. Bit status lain mungkin diperlukan untuk memberitahu dapat tidaknya peralatan output memakai isi buffer PIO.Interface input output paralel yang general purpose paling sedikit mempunyai satu register input dan satu register output, beberapa bit status dan logika interupsi.Untuk aplikasi delapan saluran I/O kadang-kadang tidak mencukupi, umumnya suatu aplikasi memerlukan minimum 16 atau 4 saluran I/O.Penghubungan suatu interface 8 bit masing-masing ke hubungan 8 bit akan kompleks dan tidak ekonomis.Umumnya PIO dilengkapi dengan beberapa kanal atau port yang masing-masing terdiri dari koneksi 8 bit sebagai port input atau port output. PIO harus "multipleks" hubungan data microprocessor ke dua/tiga port ekstemal. Tiap port mempunyai register buffer dan informasi statusnya sendiri.Perbedaan dasar antara PIO dan interface dengan banyak komponen adalah karena sifatnya yang dapat diprogram. PIO dapat diprogram dalam dua hal berikut ini :a. Fungsi-fungsi logic kontrol dapat diprogram untuk setiap port (pintu). misalnya,

microprocessor dapat menentukan saluran I/O tertentu untuk digunakan dalam proses tanya jawab (shake-hand) pada arah mana akan digunakan dan sering fungsinya ditentukan.Pemrograman dapat juga menentukan apakah sinyal interupsi akan aktif atau tidak, bentuk yang dibangkitkan apakah pulsa atau level tegangan, berlogika positip atau negatip. Spesifikasi ini diperoleh dengan mengisi register-register kontrol PIO dengan nilai-nilai tertentu.

b. Suatu PIO mempunyai saluran data yang dapat diprogram.Setiap saluran data atau satu kelompok saluran data dalam satu port arahnya dapat diprogram, sebagai input atau sebagai output secara software.Struktur internal PIO diperlihatkan dalam gambar di bawah. PIO ini mempunyai dua pintu (port) masing-masing terdiri atas 8 bit data ditambah saluran pengendali (control). Kombinasi saluran I/O dan sinyal-sinyal pengendali tergantung dari pabrik pembuatnya. Pada gambar terlihat bahwa tiap pintu (port) terdiri atas tiga register yaitu :1. Register buffer data, digunakan untuk mengakumulasikan data untuk input atau

output pada setiap delapan saluran I/O.

Gambar struktur internal PIO


2. Register arah (direction register). Logika 0 atau 1 yang dituliskan dalam posisi bit register ini merupakan petunjuk arah saluran sebagai saluran input atau saluran output. 0 biasanya menunjukkan input dan 1 menunjukkan output.

3. Register pengendali (control register), register ini menyimpan bit-bit pengendali (kontrol) yang dipengaruhi oleh microprocessor untuk suatu port. Untuk tiap port, microprocessor dapat menunjuk apakah interupsi dapat dibangkitkan dan sinyal pengendali yang mana yang logikanya mempengaruhi port (pintu). Ini artinya, secara khusus suatu status bit tertentu dalam register pengendali akan diset jika register buffer data penuh atau kosong. Biasanya register pengendali ini merupakan tempat, baik untuk word perintah yang dipengaruhi oleh microprocessor dan informasi status yang dibangkitkan oleh peralatan luar. Informasi status hanya memerlukan satu atau dua bit.

Pernyataan diatas menunjukkan bahwa register yang sama digunakan untuk dua macam fungsi yang berbeda, dan hal ini umum terjadi. Register ini terdiri atas dua register (atau latch-panahan) yang berbeda, satu untuk input dan satu untuk output. Keduanya ditunjuk sebagai register yang sama karena kedua register tersebut mempunyai alamat yang sama. Yang satu dipilih oleh suatu operasi pembacaan dan yang satunya dipilih oleh suatu operasi penulisan. Karena tiap alamat internal dalam peralatan (komponen) ini menambah kerumitannya dan mungkin menambah jumlah pin, maka jumlah alamat ini selalu dibuat sekecil mungkin (lebih sedikit).Register-register satu arah (input atau output) dipakai untuk membagikan alamat-alamat umum.Hal ini dapat dilukiskan dalam contoh yang sederhana sebagai berikut. PIO dengan empat alamat internal (register) memerlukan dua pin pemilih register (Register Select-RS)PIO dengan enam atau delapan register memerlukan tiga pin RS. Sekarang kita amati bagaimana menggunakan PIO. Sebelum menggunakan PIO, microprocessor harus mengkonfigurasikan dengan melaksanakan dua buah operasi dasar yaitu :• Penentuan mode

Microprocessor harus mengisi register-register pengendali (kontrol) dan menentukan pada mode mana sinyal-sinyal pengendali akan dibangkitkan atau akan beroperasi

• . Merencanakan arah saluranSelanjutnya microprocessor harus mengisi register-register arah dari kedua pintu (port) untuk menunjuk saluran-saluran pada pintu-pintu itu sebagai input atau output.

Kedua operasi di atas harus dilakukan untuk tiap pintu (port). Begitu isi register pengendali (kontrol) dan isi register arah berlaku, pintu tersebut harus digunakan.Operasi transfer data dapat dibentuk dengan instruksi transfer standar seperti instruksi LD pada Z80. Instruksi input output khusus juga kadang-kadang berlaku.Dengan beberapa instruksi, satu byte data dapat dipindahkan antara MPU dan PIO, tentunya jika register PIO sudah siap (ini ditentukan dengan memeriksa bit status PIO yang bersangkutan)Berikut kita amati, bagaimana register-register internal PIO ini dipilih dan diisi oleh suatu nilai program. Semua data yang dikirimkan oleh microprocessor secara normal akan muncul pada bus data. Data yang akan diisikan dalam sebuah register PIO akan ditempatkan oleh MPU [ada bus data dan serentak dibentuk suatu pemilihan register (RS), pemilihan register dilakukan bersama dengan pemberian alamat pada bus alamat paling sedikit satu bit disediakan untuk memilih chip (CS) dan bila dianggap PIO yang dipakai mempunyai delapan atau lebih kecil dari delapan register internal, maka tiga saluran dari bus alamat harus dipakai untuk memilih salah satu register (saluran-saluran RS). Dengan demikian microprocessor memilih salah satu register internal PIO dengan menempatkan pola bit tertentu pada bus alamat dan ini kemudian menyediakan delapan bit data yang akan ditransfer ke salah satu register itu pada bus data. Multiplexer (MUX) internal dalam PIO kemudian akan menggerbangkan (meng-gate) data ke register yang ditunjuk. Sekali register-register internal itu diisi, PIO siap digunakan dan data mungkin boleh ditukar antara buffer-buffer data dan microprocessor.Untuk membaca sebuah informasi dari sebuah buffer data, microprocessor memberikan sinyal RS yang bersangkutan untuk pemilihan register buffer data dan secara serentak membangkitkan perintah baca (RD) pada bus pengendali. Dalam penulisan, microprocessor memberikan sinyal tulis (WR) dan bukan RD. Untuk


membaca status PIO, isi register pengendali yang bersangkutan di baca. Secara normal sekali suatu PIO dikonfigurasikan, yaitu diprogramkan nilai ke register pengendali dan register arahnya, tidak perlu lagi diadakan perubahan dan microprocessor dapat berkomunikasi secara langsung dengan buffer data dengan menggunakan satu instruksi.

3. Motorola 6820 PIAPIA (Peripheral Interface Adapter) merupakan PIO produksi motorola. Struktur internalnya diperlihatkan pada gambar di bawah yang identik dengan struktur PIO standar.PIA terdiri atas dua buah pintu (port) 8 bit. Tiap saluran dapat diprogram secara individu sebagai input atau sebagai output. Sebuah 0 pada register arah data menunjuk sebuah input dan menunjuk sebuah output. 6820 dilengkapi dengan dua buah saluran pengendali per pintu (port) input/output : CA1 dan CA2 untuk pintu A dan CB1 dan CB2 untuk pintu B. Saluran pengendali kedua dari tiap pintu boleh diprogram secara terpisah sebagai input atau sebagai output.

Gambar motorola 6820 PIA

Contohnya, salah satu saluran boleh digunakan sebagai sinyal "ready" dan sinyal kedua sebagai sinyal "acknowlegde" (pegakuan). Sinyal ready ini dapat dipergunakan untuk membangkitkan sebuah interupsi secara otomatis. Tiap pintu dilengkapi saluran interupsi (IRQ A dan IRQ B).Pada sistem sederhana kedua saluran interupsi ini bersama-sama dihubungkan ke saluran input interupsi dari microprocessor. Untuk sistem yang lebih kompleks, digunakan struktur prioritas yang lebih teliti untuk interupsi-interupsi. Dalam beberapa kasus, saluran permintaan interupsi PIA dihubungkan dengan saluran input terpisah pada chip prioritas (PIC).CSO, CS1, CS2, RSO dan RSl digunakan untuk mengimplementasikan pemilihan chip dan pemilihan register. Dengan dua saluran pemilihan register (RSO dan RS) bagaimana dapat dilakukan pemilihan atas enam buah register internal PIA ? Jelaskan


bahwa dua buah sinyal hanya dapat menunjukan satu dari enam alamat register. Dua register yang lain yaitu register interface perpheral dan register arah data berbagi suatu alamat dengan pintu.Pemilihan salah satu register ini dilakukan dengan sebuah bit dalam register pengendali (kontrol). Harga 0 pada posisi bit 2 register pengendali akan memilih register DDR (Data Direction Register) dan harga 1 pada posisi bit 2 ini akan memilih register interface peripheral.Pabrik memberikan keadaan ini sebagai suatu keberuntungan. Ketika sistem diinialisasi (disiapkan) yaitu ketika reset diberikan, isi dari register pengendali adalah 0, maka secara otomatis dilakukan pemilihan pada register arah data DDR. Dengan demikian tidak ada sinyal yang tidak seharusnya (sinyal palsu) yang akan dibangkitkan pada register interface peripheral.Sebagai contoh sederhana, akan kita kaji sinyal-sinyal yang diperlukan untuk mengimplementasikan suatu proses tanya jawab (handshaking proses) antara 6820 dan peralatan PTS (Paper Tape Reader ). Anggap PTR dilengkapi dengan buffer data 8 bit microprocesscor ingin membaca suatu byte data dari PTR. Mula-mula harus diperiksa, apakah isi data dari buffer PTR ini berlaku (valid). CA1 dapat digunakan untuk menghubungkan sinyal " buffer penuh " atau "ready" dari PTR ke PIA . Jika sinyal ready masuk, maka dapat diketahui bahwa isi buffer PTR baik dan dapat dibaca.

BUS DATA

Gambar Menghubungkan PIA ke PTR

Data yang terdapat pada pintu(port) A dapat dibaca kemudian sebuah sinyal "acknowledge" ini memberitahukan kepada PTR bahwa buffernya telah kosong dan boleh diisi lagi sebagai tambahan, banyak peralatan yang dilengkapi dengan sinyal "data ditimpa" yang menunjukan bahwa data telah ditulis pada sebuah buffer ketika isi sebelumnya belum dikosongkan.Secara otomatis ketika register data pada pintu A atau B dibaca ke data bus microprocessor, sebuah sinyal "acknowledge " dikirimkan pada CA2 atau CB2 ke peripheral untuk menyatakan bahwa operasi pembacaan sedang berlangsung. Hal yang sama juga ketika komunikasi antara sebuah peralatan output seperti buffer teletype, PIA harus menanyakan lebih dahulu sebelum mengirimkan informasinya. PIA harus memeriksa apakah isi buffer dari peralatan luar dalam keadaan kosong sebelum memasukan data tambahan kedalamnya.Disini sinyal "ready" berarti "buffer input saya kosong kita dapat mengirim saya karakter berikutnya ". Microprocessor kemudiam dapat mengirim byte berikutnya ke peripheral. Setelah PIA dihubungkan dengan benar, maka penggunaanya oleh pemrogram adalah sebagai berikut :


• Register pengendali untuk pintu (port) A diIsi dengan suatu nilai program (gambar 5.8).

• Register arah DDR diisi dengan suatu nilai, misalnya 00000000 akan mengkonfigurasikan pintu A sebagai delapan saluran input dan 11111111 akan mengkonflgurasikan pintu B sebagai delapan saluran output (gambar 5.9).

• Pintu A kini sudah dikonfigurasi dan siap digunakan dalam hal ini bagian output dari register pengendali di "test " untuk mengetahui status peralatan PIA (gambar 5.10).

• Data dibaca oleh MPU dari PIA (gambar 5.11).Sekarang langkah 3 dan 4 dapat terulang tak terbatas

Gambar 5.8 Pengisian Register Pengendali


Gambar 5.9. Pengisian register arah data


Gambar 5.10. Pembacaan status


Gambar 5.11. Pembacaan input

R. Chip Interface Input atau OutputStandar RS-232 (dalam revisi belakangan adalah RS-232C) semula dirancang sebagai standar interface (perantara) untuk menghubungkan peralatan terminal data (data terminal equipment) dengan peralatan komunikasi data (data communication equipment) pada pertukaran data biner serial.Sebagai contoh, hubungan antara suatu terminal CRT (sebagai peralatan komunikasi data) biasanya dilakukan melalui hubungan standar RS-232. Karena terminal CRT juga lazim digunakan sebagai konsul kontrol dan peraga (display) dalam system microprocessor, maka dapat dimaklumi bila standar interface ini dipakai dalam pekerjaan microprocessor.Dalam hubungan standar RS-232 , data dikirimkan dalam format seperti ditunjukan pada gambar 6.1.Sebuah level sinyal logika 1 dikenal sebagai keadaan tanda (mark condition) dan merupakan keadaan "idle ". Permulaan transmisi data ditandai dengan sebuah transisi kelogika 0 atau keruang (space condition) . Satu spasi ditandai dengan byte awal (start bit) dari transmisi data . kemudian diikuti oleh data ASCII 8 bit yang dikirimkan mulai dari bit paling kurang berarti (Least Significant Bit =LSB) dan diakhiri dengan bit parity . Bit stop dengan level logika 1 menyatakan akhir dari transmisi sebuah karakter.Normalnya stop bit yang terdiri atas dua bit yang digunakan untuk mengakhiri karakter tersebut akan segera diikuti olelh start bit dari karakter berikutnya yang siap dikirimkan. Jika tidak maka stop bit ini akan diikuti dengan kondisi " mark ".


Gambar 6.1 Data ASCII pada transmisi data seri

Kecepatan baud (Baud Rate) dari transmisi data serial adalah jumlah bit yang disalurkan per detik, sebagai contoh andaikan transmisi data berlangsung pada kecepatan 110 baud, mengingat bahwa untuk pengiriman setiap karakter diperlukan 11 bit (1 bit mulai , 7 bit data, 1 bit paritas, 2 bit stop), maka kecepatan transmisi karakter yang bersangkutan adalah 110/1 atau 10 karakter per detik.Pengubahan data serial ke paralel dan sebaliknya dilakukan oleh CRT yang telah dibahas pada bab sebelumnya . Namun untuk memenuhi keperluan tegangan dan arus dari sistem RS-232 harus disediakan penggerak (driver) dan penerima tersendiri. Seperti halnya dengan standar IEEE 488, dalam definisi standar untuk sistem RS-232 digunakan logika negatip. Level logika 1 berada dalam daerah tegangan dari -5 sampai -15 V. Level logika berada dalam daerah tegangan dari +5 sampai +15 V (lihat gambar 5.2.)Penerima RS-232 harus mampu mendeteksi sinyal paling rendah +5 V sebagai logika 0, dan sinyal setinggi -3 V sebagai logika 1.

Standar elektris dari RS-232 adalah sebagai berikut :


Untuk mengubah sinyal dengan level tegangan TTL ke level tegangan RS-232 dapat dipakai beberapa rangkaian. IC 1488 merupakan driver RS-232 yang populer sedangkan receivemya menggunakan IC 1489.Diagram fungsional dari IC tersebut diperlihatkan pada gambar 6.3. Sedangkan gambar 6.4. memperlihatkan receiver RS-232 yang menggunakan transistor diskrit.



Gambar 6.4. Receiver RS-232 dengan transistor tunggal

Sebagi konektor interface RS-232 biasanya digunakan konektor pin (model DB-25). Dalam praktek, untuk menghubungkan terminal ke sistem mcroprocessor, hanya 3 pin ini yang perlu digunakan.Pin 2 digunakan untuk mentransmisikan data sen, Pin 3 digunakan untuk penerima data seri. Pin 7 sebagai ground sinyal. Pin 1 adalah chasis ground dan boleh dihubungkan ke pelindung kabel (cable shield) bila kabel ini yang digunakan. Di samping pin konektor yang telah diuraikan diatas, masih terdapat pin-pin lainnya yang digunakan terutama untuk berhubungan dengan modem.Pin 4 dan 5 digunakan untuk sinyal tanya jawab (shake-hand) antara terminal dengan modem. Pin 4 (request to sent-RTS) menjadi berlogika 0 kalau terminal siap mengirim data. Modem menjawab dengan berlogika 0 pada pin 5 (clear to sent-CTS) jika sudah siap pengiriman data dari terminal.Pin 6 (data set ready-DSR) berada pada logika 0 jika modem berada pada mode data dan akan berlogika 1 jika modem berada pada mode suara (voice mode). Pin 8 (carrier detector) menyatakan bahwa modem masih menerima sebuah "carrier tone" dari pada sisi komunikasi yang lain. Pin 20 (data terminal ready) diindikasikan sebagai level berlogika 0 yang menyatakan bahwa data dari terminal akan ditransmisikan oleh modem. Pin 22 (ring indicator) mengirimkan sinyal untuk mengaktifkan "ring signal" pada saluran telepon untuk digunakan oleh "automatic answering equipment". Pin 15, 17 dan 24 digunakan oleh modem-modem yang berkecepatan tinggi untuk sinkronisasi data.

Gambar 6.5 hubungan modem ke RS -232

Dengan memperhatikan karakteristik elektris yang tertera diatas, perlu untuk diperhatikan bahwa total kapasitansi beban pada saluran sinyal RS-232 tidak boleh melampaui 2500 pF . Karena kabel multikonduktor berkapasitansi secara kasar kira-kira 150 pF/m, transmisi RS-232 tidak dapat digunakan untuk jarak kira-kira melampaui 15 Meter. Karena adanya keterbatasan ini, standar-standar yang baru seperti RS-422 (untuk saluran-saluran transmisi seimbang) dan RS-423 (untuk saluran-saluran transmisi tak seimbang) sesuai untuk transmisi dalam jarak lebih dari 1000 Meter. Standar-standar ini agaknya akan menggantikan standar RS-232 pada perencanaan-perencanaan peralatan yang baru, dimana transmisi dengan jarak yang lebih besar merupakan faktor yang penting.


Date post:	28-Oct-2015
Category:	Documents
Upload:	yudi-pramono
View:	728 times
Download:	25 times

Bahan Ajar Elektronika Dasar

Documents