Staff Site Universitas Negeri Yogyakarta

Percobaan 9 MULTIPLEKSER

Oleh : Sumarna, Jurdik Fisika, FMIPA, UNY

E-mail _{: sumarna@uny.ac.id}

Tujuan :

1. Mempelajari fungsi multiplekser,

2. Mempelajari cara kerja suatu multiplekser, 3. Membuktikan tabel kebenaran suatu multiplekser, 4. Menyusun suatu multiplekser.

Alat-alat :

Catu daya dc +5 volt, breadboard, IC-74150, IC-74151, IC-74153, IC-74157, resistor, LED, multimeter, dan kabel penghubung.

Dasar Teori :

Multiplekser

[image:1.595.143.488.558.678.2]

Kebalikan fungsi dari demultiplekser adalah multiplekser. Multiplekser merupakan suatu piranti untuk memilih salah satu masukan dari beberapa masukan yang tersedia untuk disalurkan ke satu keluaran. Multiplekser identik dengan saklar putar (rotary) satu kutub banyak posisi. Multiplekser juga disebut sebagai pemilih data (data selector). Ide dasar multiplekser ditunjukkan pada Gambar di bawah ini.

Gambar : Multiplekser identik dengan saklar putar A.

L L H H L

LHHLLL Data keluaran (serial) Kendali (alamat) Multiplekser

Salah satu masukan dipilih memalui kendali (alamat) dengan cara memutar saklar pada sudut tertentu. Data pada masukan yang dipilih akan muncul pada keluarannya. Multiplekser seperti pada gambar di atas merupakan multiplekser analog yang terdiri dari saklar 6 posisi. Sedangkan multiplekser yang akan kita bahas adalah multiplekser digital yang dapat disusun dari gerbang-gerbang logika. Agar dapat memilih salah satu masukan di antara beberapa masukan yang tersedia diperlukan jalur pengendali. Banyaknya jalur pengendali ditentukan oleh banyaknya jalur masukan. Misalkan ada 4 jalur masukan yang masing-masing X0,

X1, X2, dan X3 maka diperlukan 2 jalur pengendali yaitu S0, dan S1. Karena

nilai logika 2 jalur pengendali itu dapat menghasilkan 4 kombinasi keadaan yang berbeda yaitu 00, 01, 10, dan 11. Model aturan yang biasa digunakan untuk pemilihan jalur masukan yang dipilih seperti terlihat pada tabel berikut.

Nilai pada dua jalur pengendali Jalur masukan yang dipilih (disalurkan ke keluaran)

00 X0

01 X1

10 X2

11 X3

[image:2.595.166.491.342.455.2]

Diagram blok dari multiplekser 4 masukan 1 keluaran (dan tentunya dengan 2 jalur pengendali) terlihat pada Gambar berikut.

Gambar : Diagram blok multiplekser 4 masukan

Dengan cara yang sama, untuk multiplekser 8 masukan diperlukan 3 jalur pengendali, dan seterusnya. Dengan demikian secara umum dapat dikatakan

X0

X1

X2

X3

S0 S1

bahwa n jalur pengendali dapat memilih satu masukan secara tegas di antara 2n masukan. Tentu saja 2n tersebut merupakan jumlah maksimum yang dapat dipilih. Sebagaimana demultiplekser, pada umumnya multiplekser juga dilengkapi dengan jalur strobe atau enable. Jalur ini merupakan jalur perintah yang memungkinkan multiplekser bekerja atau tidak bekerja.

Untuk membuat multiplekser digital, terlebih dahulu perlu mengingat kembali sifat-sifat dari gerbang logika dasar, terutama gerbang-gerbang NOT, AND, dan OR. Karena gerbang- gerbang tersebut yang akan kita gunakan untuk menyusun suatu multiplekser.

NOT : Jika masukan rendah maka keluarannya tinggi, dan sebaliknya jika masukan tinggi maka keluarannya rendah.

AND: Keluaran tinggi, bila dan hanya bila semua masukannya tinggi. OR : Keluaran rendah, bila dan hanya bila semua masukannya rendah. Atau keluaran tinggi jika satu atau lebih masukannya tinggi.

Gambar : Rangkaian multiplekser digital 4 masukan

Ke 1 keluaran dengan gerbang NOT, AND, dan OR.

Multiplekser pada gambar tersebut, bila enable = 1 maka pemilihan masukan dilaksanakan, dan sebaliknya bila enable = 0 maka pemilihan masukan tidak dilaksanakan. Tentu saja dapat dibuat keadaan enable = 0 agar pemilihan masukan dilaksanakan dan enable = 1 agar pemilihan masukan tidak dilaksanakan.

Setelah memahami cara kerja multiplekser, kita dapat memanfaatkannya untuk berbagai keperluan sebatas kemampuan multiplekser tersebut. Multiplekser sering dimanfaatkan sebagai rangkaian pengubah data paralel ke serial (paralel to serial converter). Misalkan tersedia data 4 bit dalam bentuk paralel, lihat kembali gambar di atas. Data 4 bit tersebut dikenakan pada masukan multiplekser 4 masukan ke 1 keluaran. Bit ke 0 dikenakan pada X0, bit ke 1 dikenakan pada X1,

bit ke 2 dikenakan pada X2, dan bit ke 3 dikenakan pada X3. Melalui jalur

pengendali (2 jalur) maka data 4 bit tadi disalurkan ke keluarannya secara berurutan. Pada periode pertama, ketika jalur pengendali bernilai 00, maka X0

disalurkan ke keluaran. Pada periode ke dua, jalur pengendali bernilai 01, maka X1 disalurkan ke keluaran. Demikian seterusnya sehingga pada keluarannya

Y Keluaran Enable

S1

S0

X0

X1

X2

X3

Pengendali

0

1

2

[image:4.595.138.514.71.291.2]

terjadi gelombang sebagai data serial yang semula dimasukkan secara paralel. Untuk menyalurkan data paralel 4 bit ke keluaran secara utuh memerlukan selang waktu 4 periode. Secara umum data paralel N bit (X(n-1), X(n-2), ... , X2, X1, X0)

dapat dikeluarkan secara serial dari X0, X1, X2, ... , X(n-2), X(n-1) diperlukan selang

waktu N periode.

Manfaat lain multiplekser adalah dapat digunakan untuk merealisasikan suatu rangkaian logika. Multiplekser dengan N jalur pengendali dapat digunakan untuk membentuk rangkaian logika dengan N variabel masukan. Sebagai contoh, dengan menggunakan multiplekser 3 bit (8 masukan) kita hendak membuat suatu rangkaian logika yang memiliki persamaan logika sebagai berikut :

Y = f (A, B, C, D)

= Sm (0,1,3,5,7,8,11,13,14).

Terlebih dahulu kita pilih 3 di antara 4 variabel masukan (A,B,C,D) untuk kita hubungkan dengan 3 jalur pengendali (S0, S1, S2) pada multiplekser, misalkan kita

pilih D, C, dan B. Selanjutnya hubungkan D, C, B tersebut berturut-turut dengan S2, S1, S0 seperti yang terlihat pada Gambar di bawah ini. Untuk menentukan

nilai masukan Xi (i = 0,1,2,3,4,5,6,7) agar keluaran Y sesuai dengan fungsi

Gambar : Multiplekser 3 bit untuk membuat fungsi logika Y = m (0,1,3,5,7,8,11,13,14) (a) Realisasi rangkaian, (b) Peta Karnough.

Untuk nilai DCB = S3S2S1 = 000, oleh karena Y = X0, maka bagian kotak yang

berkaiatan dengan nilai tersebut diberi tanda X0. Demikian juga untuk nilai DCB =

S3S2S1 = 001, karena Y = X1, maka kotak yang berkaiatan dengan harga tersebut

diberi tanda X1, dan seterusnya. Pada kotak X0 oleh karena Y pada kedua kotak

tersebut bernilai 1, maka masukan X0 dihubungkan dengan nilai 1. Untuk kotak X1,

oleh karena Y = X1 = 1 jika A = 1, dan Y = X1 = 0 jika A = 0, yang berarti X1 = A,

maka masukan X1 dari multiplekser dihubungkan dengan A. Hasil yang sama akan

diperoleh untuk kotak-kotak X2, X3, X5, dan X6. Sedangkan untuk kotak X4 dan

X7, oleh karena Y bernilai 1 berkaitan dengan A = 0, maka X4 dan X7

dihubungkan dengan komplemen A, yaitu A. Sekali lagi, yang dihubungkan dengan masukan pengendali tidak harus DCB, tetapi dapat memilih 3 di antara 4 variabel A, B, C, dan D. Sebenarnya, untuk rangkaian logika dengan N variabel masukan dapat digunakan multiplekser yang memiliki jumlah jalur pengendali kurang dari N, tetapi perlu tambahan gerbang pada bagian masukannya.

Untuk keperluan pengendalian yang lebih besar kadang diperlukan multiplekser dengan jalur masukan yang besar juga. Multiplekser yang demikian

X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7

S2 S1 S0

D C B A 1 A (a) (b) B A BA BA B_A

DC D_{C D}C

[image:6.595.104.530.81.368.2]

itu selanjutnya dikenal sebagai multiplekser orde tinggi. Multiplekser orde tinggi sangat sulit ditemukan di pasaran, atau bahkan tidak tersedia dalam satu kemasan. Tetapi kita dapat menyusun multiplekser orde tinggi dari multiplekser-multiplekser orde yang lebih rendah. Sebagai contoh marilah kita merancang multiplekser 16 saluran masukan dan 1 keluaran dari beberapa multiplekser 4 saluran masukan dan 1 keluaran. Kita perlu 5 buah multiplekser orde yang lebih rendah tersebut. Perhatikan baik-baik Gambar berikut.

Gambar : Multiplekser 16 masukan 1 keluaran yang tersusun dari multiplekser-multiplekser 4 masukan 1 keluaran.

S S X0

X1

X2

X3

S S X0

X1

X2

X3

S S X0

X1

X2

X3

S S X0

X1

X2

X3

S S

[image:7.595.169.413.231.686.2]

Rangkaian Terpadu (IC) Dekoder/demultiplekser dan multiplekser

Selain untuk memenuhi keperluan khusus dan dalam keadaan terpaksa, untuk keperluan praktis kita tidak perlu membuat dekoder/demultiplekser dan multiplekser dari gerbang gerbang logika, karena di pasaran telah tersedia piranti tersebut dalam kemasan standar, yaitu dalam bentuk IC. Selanjutnya akan dikemukakan beberapa dekoder/demultiplekser dan multiplekser bentuk IC yang mudah diperoleh di toko-toko elektronika. Perhatikan Tabel berikut.

No. Kode IC Deskripsi

1 7442

7443, 7444, 7445

Decoder BCD ke desimal atau dekoder 1 ke 10 Dekoder 1 ke 10

2 7446, 7447, 7448 7449

Dekode/driver BCD ke 7-segment 3 74137, 74138 Dekoder/demultiplekser 1 ke 8

4 74139 Dekoder 1 ke 4, di dalam 1 IC tersedia 2 dekoder 5 74150 Multiplekser 16 masukan (16 saluran ke 1

saluran)

6 74151, 74152 Multiplekser 8 masukan (8 saluran)

7 74153 Multiplekser 4 masukan, di dalam 1 IC ada 2 8 74154 Dekoder/demultiplekser 1 ke 16 (4 saluran ke

16 saluran)

9 74155, 74156 Dekoder/demultiplekser 1 ke 4, di dalam 1 IC ada 2

10 74157, 74158 Multiplekser 2 masukan, di dalam 1 IC ada 4

11 74251 Multiplekser 8 masukan

12 74253 Multiplekser 4 masukan, di dalam 1 IC ada 4 13 74257, 74257 Multiplekser 2 masukan, di dalam 1 IC ada 4

dipilih dua di antaranya. IC 74138 untuk mewakili dekoder/demultiplekser, dan IC 74151 yang mewakili multiplekser.

IC 74138 merupakan dekoder/demultiplekser dari 1 ke 8 saluran. Karena kecepatannya yang tinggi IC tersebut sangat baik untuk keperluan pengkode alamat. Tiga masukan Enable-nya memungkinkan IC itu disusun menjadi dekoder 1 ke 24 saluran. Bahkan 4 buah IC 74138 dapat membentuk dekoder 1 ke 32 saluran dengan tambahan satu gerbang NOT. IC 74138 memiliki 16 kaki. Dua kaki untuk V dan GND, 3 kaki untuk saluran pengendali (A2 A1 A0 ), 3 kaki untuk masukan

Enable (E3 E2 E1 ), dan 8 kaki sisanya untuk saluaran keluaran

[image:9.595.161.466.319.490.2]

(O₇O₆O₅O₄O₃O₂O₁O_{0). Diagram IC 74138 tampak pada Gambar berikut.}

Gambar : Diagram dekoder/demultiplekser 74138.

Dekoder/demultiplekser 74138 menerima tiga masukan biner berbobot (A2 A1

A0 ) untuk memilih (mengaktifkan) 1 di antara 8 keluarannya

(O₇O₆O₅O₄O₃O₂O₁O_{0). Keluaran 74138 adalah aktif rendah (active low). Jika}

A2 A1 A0 = 000 = 0, maka yang aktif keluaran O0. Jika A2 A1 A0 = 001 = 1, maka

yang aktif keluaran O1. Jika A2 A1 A0 = 010 = 2, maka yang aktif keluaran O2, dan

seterusnya. Untuk lebih jelasnya, perhatikan tabel kebenaran dari IC 74138 yang tertera pada Tabel di bawah ini.

3 2 1 E 16

7 9 10 11 12 13 14 15 8

+Vcc

O₇ O₆ O₅ O₄ O₃ O₂ O₁ O₀

A2 A1 A0

Masukan Keluaran

E₁ E_{2 E} A0 A1 A2 O₀ O₁ O₂ O₃ O₄ O₅ O₆ O₇

1 X X 1 1 X X X 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1

X X X X X X X X X 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 : tingkat tegangan tinggi 0 : tingkat tegangan rendah X : tidak peduli.

Selanjutnya, sebagai contoh multiplekser dipilih IC 74151 yang merupakan multiplekser digital 8 masukan dengan kecepatan tinggi. dengan IC 74151 memungkinkan untuk memilih satu jalur data dari 8 sumber yang tersedia. IC 74151 memiliki 16 kaki. Seperti pada umumnya IC, 2 kaki untuk V dan GND, 3 kaki untuk masukan pemilih (S2S1S0), 1 kaki enable aktif rendah (E), 2 kaki untuk

jalur keluaran yang saling komplemen (Z_{, Z), dan 8 kaki sisanya untuk jalur} masukan (I7I6I5I4I3I2I1I0). Pemilihan jalur data masukan yang disalurkan ke

keluaran dilakukan melalui masukan pemilih (S2S1S0). Jika S2S1S0 = 000 = 0, maka

masukan I0 yang disalurkan. Jika S2S1S0 = 001 = 1, maka masukan I1 yang

disalurkan. Jika S2S1S0 = 010 = 2, maka masukan I2 yang disalurkan.

[image:11.595.136.441.85.240.2]

Gambar : Diagram multiplekser 74151.

Masukan Keluaran

E S0 S1 S2 Z Z

1 x x X 1 0

0 0 0 0 I ₀ I0

0 0 0 1 I ₁ I1

0 0 1 0 I ₂ I2

0 0 1 1 I ₃ I3

0 1 0 0 I ₄ I4

0 1 0 1 I ₅ I5

0 1 1 0 I ₆ I6

0 1 1 1 I ₇ I7

1 : tingkat tegangan tinggi 0 : tingkat tegangan rendah

Demikianlah gambaran singkat tentang rangkaia terpadu (IC) dari dekoder/demultiplekser dan multiplekser. Informasi yang lebih lengkap tentang IC-IC tersebut sebaiknya dilihat pada buku data (data book) atau lembaran data (data sheet) tetang IC tadi.

12 13 14 15 1 2 3 4 16 11

10 9

7 6 5 8

C. Z

I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 +Vcc

S0

S1

Langkah-langkah Percobaan : A. IC-74150

1. Pasanglah IC-74150 pada breadboard dengan benar. Hubungkan pin 12 dengan gnd dan hubungkan pin 24 dengan Vcc (catu daya dc +5 volt). Simbol logik dari IC-74150 adalah sebagai berikut :

2. Saluran select pada pin-pin 15 (S0), 14 (S1), 13 (S2), dan 11 (S3). Pin 9 (E)

sebagai enable atau strobe. Saluran sebagai masukan data adalah pinpin 8 (I0),

7 (I1), 6 (I2), 5 (I3), 4 (I4), 3 (I5), 2 (I6), 1 (I7), 23 (I8), 22 (I9), 21 (I10), 20 (I11), 19

(I12), 18 (I13), 17 (I14), dan 16 (I15). Pin 10 (O) sebagai keluaran.

3. Carilah data pada pin masukan mana yang diteruskan/disalurkan ke keluaran. Lakukan pengamatan dengan keadaan logik sebagaimana tercantum pada tabel kebenaran berikut :

I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 I11 I12 I13 I14 I15

E S3

S2 74150

S1

S0

O

8 7 6 5 4 3 2 1 23 22 21 20 19 18 17 16

9 11 13 14 15

Masukan Keluaran

Pin masukan yang diteruskan

E Select O

S3 S2 S1 S0

1 x x x x

0 0 0 0 0

0 0 0 0 1

0 0 0 1 0

0 0 0 1 1

0 0 1 0 0

0 0 1 0 1

0 0 1 1 0

0 0 1 1 1

0 1 0 0 0

0 1 0 0 1

0 1 0 1 0

0 1 0 1 1

0 1 1 0 0

0 1 1 0 1

0 1 1 1 0

0 1 1 1 1

B. IC-74151

1. Pasanglah IC-74151 pada breadboard dengan benar. Hubungkan pin 8 dengan gnd dan hubungkan pin 16 dengan Vcc (catu daya dc +5 volt). Simbol logik dari IC-74151 adalah sebagai berikut :

I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7

E

S2 74151

S1

S0

O O

4 3 2 1 15 14 13 12

7 9 10 11

2. Saluran select pada pin-pin 11 (S0), 10 (S1), dan 9 (S2). Pin 7 (E) sebagai

enable atau strobe. Sebagai saluran masukan data adalah pin-pin 4 (I0), 3 (I1), 2

(I2), 1 (I3), 15 (I4), 14 (I5), 13 (I6), dan 12 (I7). Pin 5 (O) dan 6 (O) sebagai

keluaran.

3. Carilah data pada pin masukan mana yang diteruskan/disalurkan ke keluaran. Lakukan pengamatan dengan keadaan logik sebagaimana tercantum pada tabel kebenaran berikut :

Masukan Keluaran

Pin masukan yang diteruskan

E Select O O

S2 S1 S0

1 x x x

0 0 0 0

0 0 0 1

0 0 1 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 0 1

0 1 1 0

0 1 1 1

C. IC-74153

1. Pasanglah IC-74153 pada breadboard dengan benar. Hubungkan pin 8 dengan gnd dan hubungkan pin 16 dengan Vcc (catu daya dc +5 volt). Simbol logik dari IC-74153 adalah sebagai berikut :

I0a I1a I2a I3a I0b I1b I2b I3b

Ea

Eb 74153

S1

S0

O_a O_b

6 5 4 3 10 11 12 13

1 15 2 14

2. Saluran select pada pin-pin 14 (S0), dan 2 (S1). Pin 1 (Ea) dan pin 15 (Eb)

masing-masing sebagai enable atau strobe untuk multiplekser a dan multiplekser b. Sebagai saluran masukan data multiplekser a adalah pin-pin 6 (I0a), 5 (I1a), 4 (I2a), 3 (I3a), dan sebagai saluran masukan data multiplekser b

adalah pin-pin 10 (I0b), 11 (I1b), 12 (I2b), 13 (I3b). Pin 7 (Oa) sebagai keluaran

multiplekser a dan pin 9 (O_{b) sebagai keluaran multiplekser b.}

3. Carilah data pada pin masukan mana yang diteruskan/disalurkan ke keluaran. Lakukan pengamatan untuk masing-masing multiplekser dengan keadaan logik sebagaimana tercantum pada tabel kebenaran berikut :

Masukan Keluaran

Select

Enable Multiplekser a atau b

S1 S0 I3 I2 I1 I0 O

x x 1 x x x x

0 0 0 x x x 0

0 0 0 x x x 1

0 1 0 x x 0 x

0 1 0 x x 1 x

1 0 0 x 0 x x

1 0 0 x 1 x x

1 1 0 0 x x x

1 1 0 1 x x x

D. IC-74157

1. Pasanglah IC-74157 pada breadboard dengan benar. Hubungkan pin 8 dengan gnd dan hubungkan pin 16 dengan Vcc (catu daya dc +5 volt). Simbol logik dari IC-74157 adalah sebagai berikut :

I0a I1a I0b I1b I0c I1c I0d I1d

E 74157

S

O_a O_b O_c O_d

2 3 5 6 14 13 11 10

2. Saluran select pada pin 1 (S). Pin 15 (E_{) sebagai enable atau strobe untuk}

semua multiplekser. Sebagai saluran masukan data multiplekser a adalah pin-pin 2 (I0a), 3 (I1a), multiplekser b adalah pin-pin 5 (I0b), 6 (I1b), masukan data

multiplekser c adalah pin-pin 14 (I0c), 13 (I1c), dan multiplekser d adalah pin-pin

11 (I0d), 10 (I1d). Pin 4 (Oa) sebagai keluaran multiplekser a, pin 7 (Ob) sebagai

keluaran multiplekser b, pin 12 (O_{c) sebagai keluaran multiplekser c, dan pin 9}

(O_{d) sebagai keluaran multiplekser d.}

3. Carilah data pada pin masukan mana yang diteruskan/disalurkan ke keluaran. Lakukan pengamatan untuk masing-masing multiplekser dengan keadaan logik sebagaimana tercantum pada tabel kebenaran berikut :

Masukan

Keluaran Enable Select Multiplekser a, b, c, atau d

I1 I0 O

1 x x x

0 1 0 x

0 1 1 x

0 0 x 0

0 0 x 1

Perhatian :