LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK DIGITAL “TEGANGAN KERJA DAN LOGIKA”
D i susun susun Oleh Oleh :
Nama
: Lusiana M. Limbong Limbong
Kelas/Group
: TK-2C / III
NIM
: 1705062020 1705062020
Jurusan Teknik Elektro Prodi Teknik Telekomunikasi
Politeknik Negeri Medan 2018 1
LEMBAR PENGESAHAN No. Percobaan
: 01/Praktikum Teknik Digital/ LTK -III/TK-2C/2018 -III/TK-2C/2018
Judul
: TEGANGAN KERJA DAN LOGIKA
Nama Praktikan
: Lusiana Melvawati Limbong
Nama Partner
:
1. Doni Bonar Siahaan 2. Maresa N.B. Damanik 3. Maria R. Bangun
Kelas / Group
: TK – TK – 2C 2C / III
Tanggal Percobaan
:
Tanggal Penyerahan
: 02 April 2018
Instruktur
: Ir. Elferida Hutajulu, MT Arfanda A Srg ST, MM
Nilai
:
Keterangan
:
2
TEGANGAN KERJA DAN LOGIKA I.
TUJUAN 1. Menyelidiki Tegangan Kerja dari Intergrated Circuit (IC). Digital Keluarga TTL. 2. Membuktikan Tegangan Logika IC Digital Keluarga TTL.
II.
DASAR TEORI
Texas instrumental memperkenalkan standart pertama dari rangkaian Transistor-Transistor Logik (TTL) seri 5400/7400 telah menjadi salah satu keluarga TTL yang paling luas penggunaanya. Seri 7400 lebih umum digunakan karena seri 5400 khusus dipergunakan untuk keperluan militer dan dapat bekerja pada rentangan temperatur dan catu daya dalam range yang lebih besar. Seri 7400 bekerja pada rentangan temperatur 0o C – 70 oC dengan catu daya (Vcc) dari 4,75 volt sampai 5,25 volt. Seri 5400 lebih fleksibel karena dapat bekerja pada temperatur -55oC sampai +125 oC dengan catu daya dari 4,5 volt sampai 5,5 volt. Kedua seri ini umumnya memiliki kemampuan untuk mengendalikan atau mengumpan 10 input-input yang lain (fan out)
Tabel berikut menunjukkan tingkat-tingkat (levels) tegangan input dan output untuk seri 7400. Minimal
Nominal
Maksimal
VoL (v)
-
0,2
0,4
VoH (v)
2,4
3,6
-
ViL (v)
-
-
0,8
ViH (v)
2,0
-
-
Dimana: VIH = Tegangan masukan (input) untuk logika “1” VIL = Tegangan masukan untuk logika “0” VOH = Tegangan keluaran (output) untuk logika “1” VOL = Tegangan keluaran untuk logika “1”
3
Dari tabel dapat dimengerti bahwa pada logika “0” (LOW) tegangan dc noise margin yang dijamin adalah : VNL = VIL(max) – VIH(max) = 0,8 – 0,3 = 0,5 V Sedangkan pada logika “1” (HIGH) tegangan noise margin , yaitu : VNH = VOH(min) – VIH(min) = 2,7 – 2 = 0,7 V
Jadi kasus terburuk yang dijamin noise margin untuk seri 7400 adalah 500 mV. Pada logika 0 dan 700 mV pada logika 1. Pada operasi yang sesungguhnya tegangan dc noise margin lebih besar, yaitu : VNL = 1V dan VNH = 1,6 V
Rangkaian logika TTL dasar adalah NAND gate yang dalam keadaan umum mengambil arus supply Icc = 2 mA, maka daya yang diserap (power dissipation) adalah : 2mA x 5V = 10 mW. Sedangkan waktu perambatan (propagation delay) ratarata rangkaian ini adalah : 9 ns. Untuk Seri TTL yang lain dapat dilihat dari tabel berikut.
Seri
Waktu Perambatan
Daya (mW)
Fan Out
(ns) 74L00
33
1
10
74H00
6
23
10
74S00
3
23
10
74LS00
9,5
2
10
4
III.
PERALATAN DAN KOMPONEN 1. Catu daya variabel 40 V
: 1 Buah
2. Catu daya 5V
: 1 Buah
3. Multimeter Analog
: 1 Buah
4. Multimeter Digital
: 1 Buah
5. Proto Board
: 1 Buah
6. Resistor
: 1 Buah
330
: 1 Buah
7. Dioda LED
: 1 Buah
8. Rangkaian Terpadu (IC) 7400
: 1 Buah
7402
: 1 Buah
7404
: 1 Buah
7408
: 1 Buah
7432
: 1 Buah
9.
IV.
220Ω
Kabel Penghubung
: Secukupnya
LANGKAH KERJA
IV.1. Tegangan Kerja 1. Buat rangkaian seperti Diagram Rangkaian NAND gate pada diagram rangkaian. 2. Ubah tegangan Vcc sesuai dengan Tabel Pengamatan 1-1. 3. Amati tegangan output Vo dan indicator LED untuk setiap perubahan tegangan Vcc dan mencatat setiap perubahan tegangan output dan keadan LED pada tabel pengamatan 1-1. 4. Lakukan prosedur yang sama untuk gate NOT gate, NOR gate, AND gate, dan OR gate. 5. Catat kembali perubahan yang terjadi
5
IV.2. Tegangan Logika 1. Buat Rangkaian seperti Diagram Rangkaian NAND pada diagram rangkaian 2 2. Ubah tegangan input Vi sesuai table pengamatan 1-2 3. Amati tegangan output Vo dan indicator LED untuk setiap perubahan tegangan input (Vi) serta mencatat setiap perubahan tegangan output dan keadan LED pada table pengamatan 1-1 4. Lakukan prosedur yang sama untuk gate NOT gate, NOR gate, AND gate, dan OR gate. 5. Catu daya dalam keadaan mati ketika ingin mengganti setiap gate 6. Catat kembali perubahan yang terjadi.
V.
DIAGRAM RANGKAIAN
I.
Diagram Rangkaian 1
1. NAND Gate
Vcc
14
1
220 Ω 3
2
7
Vo
6
2. NOT Gate
Vcc
14
220 Ω 1
2
Vo
7
3. NOR Gate
Vcc
14
220 Ω
2 1 3 7
Vo
7
4. AND Gate
Vcc
14
1
220 Ω 3
2 5V
Vo
7
5. OR Gate
Vcc
14
1
220 Ω 3
2 5V
7
Vo
8
II.
Diagram Rangkaian 2
1. NAND Gate 5V
14
1
220 Ω 3
2 Vi
Vo
7
2. NOT Gate 5V
14
1
Vi
7
220 Ω
2
Vo
9
3. NOR Gate 5V
14
2
220 Ω 1
3 Vi
Vo
7
4. AND Gate 5V
14
220 Ω
1 3 2 Vi
7
Vo
10
5. OR Gate 5V
14
1
220 Ω 3
2 Vi
7
Vo
11
VI.
HASIL PENGAMATAN Tabel Pengamatan 1-1
IC
HD74LS00P
HD74LS04P
SN74LS02N
SN74LS08N
6D74LS32
VCC
NAND
NOT
NOR
AND
OR
(Volt)
Vo (V)
LED
Vo(V)
LED
Vo(V)
LED
Vo(V)
LED
Vo(V)
LED
0,00
0,07
M
0,05
M
0,05
M
0,11
M
0,05
M
1,00
0,88
M
0,86
M
0,81
M
0,79
M
0,75
M
1,50
1,18
M
1,33
M
1,19
M
1,01
M
1,05
M
1,75
1,31
M
1,46
M
1,30
M
1,18
M
1,23
M
2,00
1,45
M
1,64
M
1,43
M
1,38
M
1,35
M
2,25
1,55
M
1,76
R
1,57
M
1,55
M
1,48
M
2,50
1,71
R
1,96
R
1,69
M
1,62
R
1,63
R
3,00
1,81
R
2,03
R
1,79
R
1,72
R
1,73
R
3,25
1,86
R
2,12
R
1,82
R
1,80
R
1,79
R
3,50
2,05
R
2,23
R
2,02
R
2,01
R
2,20
R
4,00
2,51
T
2,79
T
2,45
T
2,45
T
2,43
T
4,50
2,92
T
3,28
T
2,82
T
2,96
T
2,89
T
5,00
3,40
T
3,42
T
3,33
T
3,38
T
3,36
T
Ket : Untuk LED
M : Mati R : Redup T : Terang
12
Tabel Pengamatan 1-2 IC
HD74LS00P
HD74LS04P
SN74LS02N
SN74LS08N
6D74LS32
Vi
NAND
NOT
NOR
AND
OR
(volt)
Vo (v)
LED
Vo (v)
LED
Vo (v)
LED
Vo (v)
LED
Vo (v)
LED
0,00
3,28
T
3, 40
T
3,55
T
0,00
M
0,00
M
0,75
3,28
T
3,40
T
3,55
T
1,11
R
1,21
R
1,00
2,59
T
1,20
R
3,40
T
1,26
R
1,30
R
1,25
0,11
M
0,30
M
2,75
R
3,34
T
1,34
R
1,35
0,11
M
0,30
M
2,20
R
3,34
T
1,36
R
1,50
0,11
M
0,30
M
0,20
M
3,34
T
3,29
R
2,00
0,11
M
0,30
M
0,20
M
3,34
T
3,29
T
2,50
0,11
M
0,30
M
0,20
M
3,34
T
3,29
T
3,00
0,11
M
0,30
M
0,20
M
3,34
T
3,29
T
3,25
0,11
M
0,30
M
0,20
M
3,34
T
3,29
T
3,50
0,11
M
0,30
M
0,20
M
3,34
T
3,29
T
4,00
0,11
M
0,30
M
0,20
M
3,34
T
3,29
T
4,50
0,11
M
0,30
M
0,20
M
3,34
T
3,29
T
4,90
0,11
M
0,30
M
0,20
M
3,34
T
3,29
T
Ket : Untuk LED
M : Mati R : Redup T : Terang
13
VII.
PERTANYAAN DAN JAWABAN PERTANYAAN : 1. Tuliskan kode IC yang digunakan dan jelaskan artinya secara singkat ? 2. Buatlah grafik Vcc-vs-Vo dan Vi-vs-Vo dari tabel pengamatan pada grafik tentukan range keadaan LED? 3. Dari grafik Vi-vs-Vo, tentukan tegangan kerja masing-masing gate dan harga rata-ratanya dari semua gate? 4. Dari grafik Vi-vs-Vo, tentukan tegangan logika ‘0’ dan ‘1’ untuk masingmasing gate dan harga rata-rata dari semua gate? 5. Bandingkan hasil pengamatan saudara dengan data IC yang digunakan (teoritis)
JAWABAN : 1. IC yang digunakan yaitu :
a. NAND gate kode IC nya : HD74LS00P terdiri dari 2 input positif, 1 output dan 4 gerbang NAND gate di dalamnya. HD menunjukan bahwa IC pembuatannya berasal dari Jepang. LS mengidentifikasikan bahwa IC ini berdaya rendah (Low Power Shottcky). P menyatakan bahan IC terbuat dari plastik.
b. NOT gate kode IC nya : HD74LS04P terdiri 1 input, 1 output dan 6 buah gerbang NOT gate. HD menunjukkan bahwa pembuatannya berasal dari Jepang. LS (Low Power Shottcky) menyatakan bahwa IC berdaya rendah. P menyatakan bahwa IC terbuat dari bahan pelastik. c. NOR gate kode IC nya : SN74LS02N terdiri 2 input, 1 output dan 4 buah gerbang NOR gate. SN menunjukkan bahwa pembuatannya berasal dari Texas. LS (Low Power Shottcky) menyatakan bahwa IC berdaya rendah. N menyatakan bahwa IC terbuat dari bahan pelastik.
d. AND gate kode IC nya : SN74LS08N terdiri 2 input, 1 output dan 4 buah gerbang AND gate. SN menunjukkan bahwa pembuatannya
14
berasal dari Texas. LS (Low Power Shottcky) menyatakan bahwa IC berdaya rendah. N menyatakan bahwa IC terbuat dari bahan pelastik.
e. OR gate kode IC nya : HD74LS32P terdiri 2 input, 1 output dan 4 buah gerbang NOT gate. HD menunjukkan bahwa pembuatannya berasal dari Jepang. LS (Low Power Shottcky) menyatakan bahwa IC berdaya rendah. P menyatakan bahwa IC terbuat dari bahan pelastik.
2. Grafik Vcc-Vs-Vo dan Vi-vs-Vo
Vcc-vs-Vo
a.
Nand
Nand 3.50 3,40 T
3.00 2.50 1,71 1,45 1,55 R 1,31 M M M 1,18 0,88 M M
2.00
Vo 1.50 1.00
1,81 R
2,51 T
2,92 T
2,05 1,86 R R
Nand
0.50 0,00 M 0.00 0.00 1.00 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 3.00 3.25 3.50 4.00 4.50 5.00
Vcc
15
b.
Not
Not 4.00 3.50 3.00 2.50
Vo 2.00 1.50 1,33 0,86 M 0,00 M M
1.00 0.50 0.00
1,46 M
1,64 M
1,76 R
1,93 R
2,03 R
2,12 R
2,23 R
2,79 T
3,28 T
3,65 T
Not
0.00 1.00 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 3.00 3.25 3.50 4.00 4.50 5.00
Vcc
c.
Nor
Nor 3.50 3,33 T
3.00 2,82 T
2.50 1,79 1,82 R R
2.00
Vo 1.50 1.00 0.50 0.00
2,02 R
2,45 T
1,69 1,57 1,43 M 1,30 M 1,19 M M M 0,81 M
Nor
0,00 M 0.00 1.00 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 3.00 3.25 3.50 4.00 4.50 5.00
Vcc
16
d.
And
And 4.00 3.50 3.00
Vo
2,96 T
2.50 1,72 1,80 1,62 R R R 1,55 1,18 1,38 M M 1,00 M 0,79 M M
2.00 1.50 1.00 0.50
2,01 R
3,38 T
2,45 T And
0,00 0.00 M1.00 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 3.00 3.25 3.50 4.00 4.50 5.00
0.00
Vcc
e.
Or
Or 4.00 3.50 3.00
Vo
2.50 1,63 R
2.00 1.50 1.00 0.50 0.00
0,75 1,05 M M 0,00 0.00 M1.00
1.50
1,23 1,35 M M
1.75
2.00
1,72 R
2,20 R 1,79 R
2,43 T
2,89 T
3,36 T
Or
1,48 M
2.25
2.50
3.00
3.25
3.50
4.00
4.50
5.00
Vcc
17
Vi-vs-Vo
a. Nand
NAND 3.5 3.28 3.28 3
Vo
2.59
2.5 2 1.5
NAND
1 0.5
0.11 0.110.11
0
0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11
0.00 0.75 1.00 1.25 1.35 1.50 2.00 2.50 3.00 3.25 3.50 4.00 4.50 4.90
Vi(V)
b. NOT
NOT 4.00 3.50
3.40 3.40
3.00 2.50
Vo
2.00 1.50 1.00 0.50
NOT 1.20 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.300.30 0.30 0.30
0.00 0.00 0.75 1.00 1.25 1.35 1.50 2.00 2.50 3.00 3.25 3.50 4.00 4.50 4.90
Vi(V)
18
c. NOR
NOR 4.00 3.50
3.50
3.50
3.40
3.00 2.75
Vo 2.50
2.20
2.00
NOR
1.50 1.00 0.20 0.20 0.20
0.50
0.20 0.20
0.20
0.20 0.20 0.20
0.00 0.00 0.75 1.00 1.25 1.35 1.50 2.00 2.50 3.00 3.25 3.50 4.00 4.50 4.90
Vi(V)
d. And
AND 4.00 3.34
3.50
3.34 3.34 3.34 3.34 3.34 3.34 3.34 3.34 3.34 3.34
3.00
Vo
2.50 2.00 1.50
AND
1.11 1.26
1.00 0.50 0.00
0.00 0.00 0.75 1.00 1.25 1.35 1.50 2.00 2.50 3.00 3.25 3.50 4.00 4.50 4.90
Vi(V)
19
e. OR
OR 4.00 3.50
3.29
3.29
3.29 3.29 3.29 3.29 3.29 3.29 3.29
3.00
Vo
2.50 2.00 1.21 1.30 1.34
1.50
1.36
OR
1.00 0.50 0.00
0.00 0.00 0.75 1.00 1.25 1.35 1.50 2.00 2.50 3.00 3.25 3.50 4.00 4.50 4.90
Vi(V)
3. Dari grafik Vcc-vs-Vo, tegangan masing-masing gate dan harga rata-rata semua gate adalah a. NAND gate
: 2,50+3,00+3,25+3,50+4,00+4,50+5,00/7 = 3,68 v
b. NOT gate
: 1,76+2,50+3,00+3,25+3,50+4,00+4,50+5,00/8 = 3,5 v
c. NOR gate
: 3,00+3,25+3,50+4,00+4,50+5,00/6 = 3,87 v
d. AND gate
: 2,50+3,00+3,25+3,50+4,00+4,50+5,00/7 = 3,68 v
e. OR gate
: 2,50+3,00+3,25+3,50+4,00+4,50+5,00/7 = 3,68 v
Maka harga rata-rata tegangan dari semua gate adalah : (3,68v + 3,5v + 3,87v + 3,68v + 3,68v)/5 = 3,68v
4. Dari grafik Vi-vs-Vo, tegangan logika “0” dan “1” untuk masing-masing gate dan harga rata-rata dari semua gate
a.
Nand
Berlogika “0” : (1,25+1,35+1,50+2,00+2,50+3,00+3,25+3,50+4,00+4,50+4,90)/11 = 2,88v
b.
Berlogika “1” : (0,00+0,75+1,00)/3 = 0,58v
20
NOT
a. Berlogika “0”
:
(1,00+1,25+1,35+1,50+2,00+2,50+3,00+3,25+3,50+4,00+4,50
+4,90)/12 = 2,72v b. Berlogika “1”
: (0,00+0,75)/2 = 0,37v
NOR gate
a. Berlogika “0” : (1,25+1,35+1,50+2,00+2,50+3,00+3,25+3,50+4,00+4,50+ 4,90)/11 = 2,88 v b. Berlogika “1” : (0,00+0,75+1,00)/3 = 0,58v
AND gate
a. Berlogika “0” : (0,00+0,75+1,00)/3 = 0,58v b. Berlogika “1” : (1,25+1,35+1,50+2,00+2,50+3,00+3,25+3,50+4,00+4,50+ 4,90)/11 = 2,88 v
OR gate
a. Berlogika “0” : (0,00+0,75+1,00+1,25+1,35)/5 = 0,87v b. Berlogika “1” : (1,50+2,00+2,50+3,00+3,25+3,50+4,00+4,50+ 4,90)/9 = 3,24v
5.Perbandingan hasil pengamatan dengan data IC (teoritis), yaitu:
NAND gate, hasil pengamatan di dapat bahwa IC bekerja pada tegangan 2,50 V dan pada IC teoritis, IC baru bisa bekerja pada tegangan minimal 2 V.
NOT gate, hasil pengamatan di dapat bahwa IC bekerja pada tegangan 2,50 V dan pada IC teoritis, IC baru bisa bekerja pada tegangan minimal 2 V.
NOR gate, hasil pengamatan di dapat bahwa IC bekerja pada tegangan 2,50 V dan pada IC teoritis, IC baru bisa bekerja pada tegangan minimal 2 V.
AND gate, hasil pengamatan di dapat bahwa IC bekerja pada tegangan 2,50 V dan pada IC teoritis, IC baru bisa bekerja pada tegangan minimal 2 V.
OR gate, hasil pengamatan di dapat bahwa IC bekerja pada tegangan 2,50 V dan pada IC teoritis, IC baru bisa bekerja pada tegangan minimal 2 V.
21
