Transcript teknologi logika presentasi pertama(BAB 8)

TEKNOLOGI LOGIKA
Nama : Widiya Oktaviani
Npm :065110366
A. Parameter dan Batasan Logika
• Komponen-komponen logika yakni gerbanggerbang dan memori biasanya dikemas pada
sebuah IC (integrated circuit) ataupun chip.
• Dua teknologi dasar dalam IC digital adalah
bipolar dan MOSFET (metal oxide semi
konduktor field effect transistor).
• Suatu keluarga digital merupakan komponen yang kompatibel
dengan tingkat logika dan catu tegangan yang sama.
• Desain yang digunakan pada masa lalu adalah DTL yang memakai
dioda dan transistor.
• Desain TTL yang menggunakan transistor saat ini menjadi
keluarga yang paling popular dalam serpih SSI dan MSI.
Sedangkan ECL merupakan keluarga logika tercepat yang banyak
digunakan dalam berbagai aplikasi yang membutuhkan kecepatan
tinggi.
• SSI  Teknologi kepadatan IC yang terdiri dari 1-10 gerbang
• MSI  Teknologi kepadatan IC yang terdiri dari 10-100 gerbang
• LSI  Teknologi kepadatan IC yang terdiri dari 100-100.000
gerbang
• VLSI  Teknologi kepadatan IC yang terdiri dari 100.000
gerbang lebih dalam setiap serpih
Perbandingan Teknologi Keterpaduan IC
Mikroprosesor
Parameter Gerbang Logika
1.
2.
3.
4.
5.
Disipasi daya adalah daya yang dikonsumsi suatu gerbang
secara penuh digerakan oleh masukannya
Fan in adalah cacah gerbang logika serupa yang dapat
dihubungkan ke masukkan tanpa menimbulkan arus penurunan
arus tegangan
Fan out adalah cacah gerbang logika yang biasa dioperasikan
tanpa menyebabkan penurunan arus tegangan
Waktu tunda merupakan selisih waktu antara diberikannya pulsa
masukan ke piranti logika dan perubahan keadaan logika yang
terjadi
Kekebalan derau adalah tegangan derau maksimum yang
diperoleh masukan tanpa menyebabkan perubahan pada
keluaran
Keadaan elemen logika
 Logika 0 sebagai level tegangan rendah
 Logika 1 sebagai level tegangan tinggi (untuk teknologi
bipolar 5 volt dan MOS 3 -15 volt)
 Tegangan ambang saat elemen logika memberikan
respons untuk teknologi bipolar.
Misalnya
 TTL, logika 1 ambangnya sebesar 2 volt, logika 0
ambangnya sebesar 0,8 volt.
 MOS, logika 1 ambangnya sebesar 0,7 x tegangan catu
VDD dan logika 0 ambangnya sebesar 0,3 X tegangan
catu VDD
B. Klasifikasi Logika Elektronika
• Elemen logika dibedakan menjadi dua yaitu
elemen yang mengggunakan semi
konduktor dan elemen yang menggunakan
teknologi MOS, RTL dan TTL termasuk
dalam kategori bipolar.
1. Keluarga RTL (Resistor Transistor Logic)
Fan out dari RTL tidak lebih dari 5.
Gambar Gerbang NOT dari keluarga RTL
 dengan tidak adanya arus yang melalui tahanan
kolektor, maka tegangan keluaran menjadi +5
volt. Jika tegangan masukan sebesar +5 volt
dan Rb=10 kΩ maka arus basis Ib adalah
Ib=5v-0,7v = 0,43mA
10 k Ω
 Jika transistor dianggap terhubung antara
colector dengan emiter dgn Rc= 1 kΩ maka
idealnya tegangan keluar menjadi 0 v dan arus
jenuhnya adalah
Ic (jenuh) = 5v__ = 5 mA
1 kΩ
2. Keluarga DTL (Diode Transistor Logic)
• Lebih canggih dan cepat dari RTL
• Arus yang menyertai perubahan keadaan logika
transistor mengalir melalui hambatan maju yang
lebih rendah dari dioda, fan out=6 dan fan in=6
• Relatif lambat (propagansinya 30 nanodetik)
• Mengandung desah 1,2 volt dan disipasi
gerbangnya 11 mW
Gerbang Or dari keluarga DTL
• Rangkaian diatas terdiri dari 2 dioda sebagai
masukannya.
• jika salah satu atau keduanya dalam keadaan tinggi (1)
maka keluaran Y akan tinggi atau aktif.
• Jika kedua masukannya rendah (0) maka keluarannya
akan rendah (0)
Rangkaian gerbang AND dalam DTL
• Jika salah satu masukannya atau keduanya dalam keadaan rendah,
maka keluaran akan tinggi.
• Kekurangan DTL
– Sangat lamban dalam penyaklarannya
– Impedansi keluarannya tinggi dalam logika
– Kemampuan fan-out dan fan-in nya terbatas
– Faktor derunya besar
3. Keluarga TTL (Transistor-transistor Logic)
• Keuntungan
– Jauh lebih cepat, pemakaian daya hemat dan
kebal derau, tidak mahal dan mudah
digunakan.
• Transistor bipolar dapat digunakan dalam dua
cara yaitu mode jenuh dan mode tidak jenuh yang
diibaratkan sebagai saklar (switch)
• Biasanya diberi notasi 74XX
Gambar logika NAND dari TTL
• Jika kedua masukan atau salah satu masukannya dalam keada]an 0, maka Tr1
akan aktif (on) dan tegangan pada kaki basisnya sebesar 1 V, tegangan itu
akan melewati dioda Ds dan tegangan menjadi berkurang 1v-0,7v=0,3 v.
Tegangan 0,3 v tidak cukup untuk mengaktifkan Tr2, sehingga Tr2 OFF. Tr2
menjadi inverter yang menghasilkan out 1. Tegangan output yang dihasilkan
oleh Tr2 sebesar 3,4 volt
Jenis-jenis IC TTL
a. Ttl Schottky yang mampu beroperasi pada kecepatan
tinggi dan berdaya rendah.
Tegangan maju hanya 0,4 volt agar mencegah
transistor dari kejenuhan
.b. TTL Low Power schottky (ls)
Menggunakan tekhnik perpaduan yang berbeda
dan penambahan nilai resistor internal yang
merupakan perpaduan daya rendah dan
kecepatan tinggi.
c. TTL Advanced Low PowerSchottky (ALS)
–
–
Jenis ini lebih ramping, lebih murah dan tersedia
dengan semua fungsi logika seperti pada IC TTL
standar (74XX).
Perpaduan proses baru yang disebut oxide isolation
telah mengurangi waktu propagasi menjadi 3-6
nanodetik karena transistor diisolasi oleh saluran
oxide.
Karakteristik IC TTL dari Pabrik Pembuat IC
C. Konfigurasi Kolektor Terbuka
• Gambar diatas menunjukkan gerbang NAND dua masukan dengan
keluaran kolektor terbuka pada transistor Q4. gerbang tak dapat
beroperasi dengan wajar sebelum dihubungkan dengan pull-up.
• Kerugian nya adalah swithing yang rendah
• Ketika Q4 dalam keadaan off maka Vout mendekati 5 (high).
Sedangkan ketika Q4 dalam keadaan aktif (on) maka vout mendekati
0 (low)
D. Keluarga CMOS
• CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)
menggunakan komplemen dari transistor MOSFET (tipe
N dan tipe P) yang disebut MOSFETs (Metal Oxide
Semiconductor Field Effect Transistor)
• MOSFET lebih banyak digunakan sebagai memori skala
besar dan mikroprosesor dalam kategori LSI dan VLSI.
• Kelebihan MOSFET dari transistor adalah masukannya
yang secara listrik diisolasi dari sela MOSFET
menghasilkan impedansi masukan tinggi.
• Piranti MOSFET N-channel serupa dengan
transistor NPN. Arus hanya mengalir dari Drain
melewati Source jika suatu tegangan positif
diterapkan pada basis, Basisnya MOSFET adalah
Gate
•
Simbol MOSFET N-Channel
• Piranti IC dari seri MOS terdiri dari 3 jenis,
yaitu
1. IC PMOS yang terbuat dari MOSFET
saluran P
2. IC NMOS yang terbuat dari MOSFET
saluran N lebih banyak digunakan
karena kecepatannya lebih tinggi dan
pengemasannya lebih padat.
3. IC CMOS yang dibuat dari gabungan
MOSFET saluran P dan N
E. Gerbang Logika CMOS
• Konfigurasi Inverter CMOS
• Dengan tegangan masukan vin=1, MOSFET saluran N
adalah on dan MOSFET saluran P adalah off, sedangkan
tegangan keluarannya Vout=0. Begitu juga sebaliknya
• Vout=Vin
Seri IC keluarga CMOS
1. IC CMOS seri 4000
 Pemakaian daya yang sangat rendah dan dapat
digunakan dalam piranti yang menggunakan catu
daya batu baterai.
 Lebih lambat dari TTL dan memiliki elektrostatik
yang lebih rendah sebagai pelindung pelepas
muatan.
 Tegangan catu daya +3 Volt sampai +15 Volt
 Untuk logika 0
Dengan Vin paling sedikit 0-1/3 Vcc
Dengan Vin minimun 1-2/3 Vcc
2. IC CMOS seri 40H00
Tipe ini beroperasi lebih cepat dibandingkan dengan seri 4000
3. IC CMOS seri 74C00
Dikembangkan untuk dapat digabungkan dengan pin IC dari
keluarga TTL. IC ini memiliki pin seperti TTL. Daya yang
dikonsumsi rendah. Namun kecepatannya lebih lambat dari TTL
4. IC CMOS seri 74C00 (high speed CMOS) dan 74HCT00 (high
speed CMOS TTL Compatible)
IC jenis ini memiliki kekebalan lebih besar terhadap derau,
jangkauan tegangan lebih besar dan sanggup bekerja pada
operasi temperature yang lebih luas.
5. IC CMOS seri 74BICMOS
 Seri ini adalah perpaduan transistor
bipolar dan transistor CMOS.
 IC jenis ini memiliki karaktreristik
kecepatan tinggi dari sambungan PN
dipandu dengan karakteristik daya rendah
dari CMOS yang memiliki daya yang
sangat rendah dan kecepatan operasi yang
tinggi.
6. IC CMOS seri 74-Low Voltage
 Memiliki catu daya 3,3 V
 IC ini memiliki catu daya rendah seperti baterai dan
dapat digenggam contohnya pada notebook, hp.
 IC CMOS diidentifikasi dengan singkatan kode huruf
dan angka sebagai berikut
 LV :Low Voltage
LVC :Low Voltage CMOS
LVT :Low Voltage Technology
ALVC:Advanced Low Voltage
HLL :High Speed Low Power Low Voltage
F. PERBANDINGAN IC TTL dan IC CMOS
• Kelebihan IC TTL
 Lebih tahan bila terkena gangguan misalnya
muatan statis
Kecepatannya lebih tinggi dari CMOS
• Kekurangan IC TTL
 IC ini membutuhkan daya yang relatif besar
IC TTL bekerja pada suplai DC 5 Volt
• Kelebihan IC CMOS
 Konsumsi dayanya rendah sehingga cocok digunakan
untuk peralatan elektronik dengan daya rendah seperti
baterai
 Dapat beroperasi pada berbagai tegangan suplai DC
yang bisa mencapai 15 Volt
• Kekurangan IC CMOS
 Tidak tahan muatan statis
 Kecepatan kerja lebih rendah dibandingkan IC TTL
• Pada IC CMOS setiap kaki pin harus dibuang
agar IC tidak rusak.
• Pada IC TTL, semua kaki yang tidak terhubung
mempunyai nilai logika 1.
• Setiap IC memiliki kode-kode yang disimbolkan dengan hurufhuruf yang terletak di antara kode angka yaitu :
– ALS
: Advanced Low Power Schottky TTL Logic
– C: CMOS Logis
– H
: High Speed TTL Logic
– HC
: High Speed CMOS Logic
– HCT
: High Speed CMOS Logic (with TTL input)
– L
: Low Power TTL Logic
– LS
: Low Power Schottky TTL Logic
– S
: Schottky TTL Logic
• Untuk kode huruf di depan angka menunjukkan pabrik
pembuatnya sedangkan angka 74 menunjukkan jenis ICnya
• Contoh IC dengan kode DM 7408 N, yang memiliki arti
•
•
•
•
DM
74
08
N
:
:
:
:
Pabrik pembuatnya adalah National Semiconductor
Jenis 7400 TTL
Gerbang AND
Kemasan IC dalam bentuk DIP
SEKIAN DAN TERIMA KASIH