Elektronik Digital 1 Prinsip & Pemakaian

(1)

(2)

▪ Edisi revisi - 2017

Elektronik Digital 1

Edisi revisi - 2017 Prinsip & Pemakaian

Hak Cipta ©

Hariyadi Singgih

Hak Terbit pada POLINEMA PRESS

Penerbit POLINEMA PRESS, Politeknik Negeri Malang Jl. Soekarno-Hatta no.09 PO BOX 04 Malang 65141 Telp. (0341) 404424, 404425

Fax. (0341) 404420

UPT. Percetakan dan Penerbitan Gedung AU ground floor

polinemapress@gmail.com www.polinemapress.org press.polinema.ac.id

Anggota APPTI (Asosiasi Penerbit Perguruan Tinggi Indonesia) no. 207/KTA/2016

Anggota IKAPI (Ikatan Penerbit Indonesia) no.

177/JTI/2017

Cetakan Pertama, Mei 2018

ISBN :

978-602-6695-99-4

ix ; 221 hlm.; 15,5 x 23 cm

Setting & Layout : Fanda Nuriansyah Cover Design : S. Hariyanto

Penyunting : Ferdian Ronilaya, Ph.D.

Hak cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak karya tulis ini dalam bentuk dan dengan cara apapun, termasuk fotokopi, tanpa izin tertulis dari penerbit. Pengutipan harap menyebutkan sumber.

(3)

Sanksi Pelanggaran Pasal 113 Undang-Undang Nomor 28 Tahun 2014

Tentang Hak Cipta

1) Setiap Orang yang dengan tanpa hak melakukan pelanggaran hak ekonomi sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf i untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 1 (satu) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp100.000.000 (seratus juta rupiah).

2) Setiap Orang yang dengan tanpa hak dan/atau tanpa izin Pencipta atau pemegang Hak Cipta melakukan pelanggaran hak ekonomi Pencipta sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf c, huruf d, huruf f, dan/atau huruf h untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 3 (tiga) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp500.000.000,00 (lima ratus juta rupiah).

3) Setiap Orang yang dengan tanpa hak dan/atau tanpa izin Pencipta atau pemegang Hak Cipta melakukan pelanggaran hak ekonomi Pencipta sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf a, huruf b, huruf e, dan/atau huruf g untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 4 (empat) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp1.000.000.000,00 (satu miliar rupiah).

4) Setiap Orang yang memenuhi unsur sebagaimana dimaksud pada ayat (3) yang dilakukan dalam bentuk pembajakan, dipidana dengan pidana penjara paling lama 10 (sepuluh) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp4.000.000.000,00 (empat miliar rupiah).

(4)

▪ Edisi revisi - 2017 PRAKATA

Untuk membantu terwujudnya program pendidikan di Politeknik Negeri Malang yang berbasis vokasi, maka silabus dan kurikulum Politeknik Negeri Malang khususnya program studi Teknik Elektronika menyempurnakan buku ajar Teknik Digital yang mengacu pada kurukulum terbaru 2016

Tujuan penyempurnaan modul buku ajar ini adalah :

1. Sebagai penyesuaian kebutuhan perkembangan kurikulum 2016

2.

Dapat digunakan sebagai acuan atau petunjuk dasar dalam memahami ilmu Teknik Digital

3.

Terpenuhinya kebutuhan materi kuliah pelajaran ilmu Teknik Digital bagi mahasiswa sebagai prasyarat matakuliah paktikum elektronika Digital.

Dengan adanya buku ajar Elektronika Digital ini diharapkan dapat membantu mahasiswa dalam menunjang keilmuan bidang Elektronika Digital dan membantu melakukan percobaan-percobaan di laboratorium karena buku ajar ini selaras dengan kurikulum praktikum yang dilengkapi informasi data sheet dan teori setiap komponen yang digunakan. Terakhir semoga buku ajar ini bermanfaat bagi mahasiswa dan pengajar di lingkungan Program studi Tek.

Elektronika Polinema.

Malang, 25 Desember 2017.

Penyusun,

Hariyadi Singgih, IR, MT

(5)

PENGANTAR

Buku yang berjudul Elektronik Digital 1 Merupakan buku hasil dari revisi ulang dari revisi pertama yang terbit pada tahun 2017. Buku ini alhamdulillah laris di pasaran sehingga memerlukan revisi karena banyak perkembangan yang ditemukan dilapangan. Perkembangan tersebut ditemukan saat terjadi di proses belajar mengajar oleh karena itu dalam buku ini banyak dilakukan perubahan diantaranya:

Penambahan subtopik yang ada pada setiap babnya. Selanjutnya sebagai buku ajar yang identik dengan pertanyaan sebagai bahan pengayaan diberikan pada setiap babnya. Hal ini dilakukan dengan harapan bahwa materi yang telah diberikannya betul-betul bermakna bagi yang menggunakannya. Secara praktisnya pertanyaan tersebut diberikan setelah pelajaran diberikan dan pelajaran baru diberikan bilamana kemampuan memahami mahasiswa mencapai 80 persen.

Pada edisi sebelumnya, buku ini kurang memadai dalam halpengayaan yang tereflsikan dalam pertanyaan-pertanyaan yang telah disiapkan. Paa edisi ini kekeruangan-kekuarangan yang ada disempurnakan sedemikian rupa. Disamping itu, edisi revisi ini memuat perbaikan ndalam refensinya. Referensi ditambahkan sehingga memperkuat fakta akademik yang dikandung buku ini. Walaupunpada edisi sekarang telah memuat beberapa revisi yang ada, namun masih saja terdapat hal-hal yang perlu dipehatikan. Misalnya indeks dan glossarium belum dipasang. Padahal indeks dan glossarium membantu para pengguna buku ini akan lebih mudah menggunakan dan memahami buku ini.

Harapannya, pada edisi mendatang buku ini lebih diperbanyak dalam memperbaiki mekanik yang digunakan misalnya koma, tanda titik, garis bawah, garis miring, titik koma dan lainnya.

Namun demikian, secara umum buku ini sangat pas dan terasa tepat

(6)

▪ Edisi revisi - 2017 ini, para mahasiswa sangat terbantu di dalam memahami dan menguasahi materi pelajaran yang adadi dalam buku ini.

Terima kasih.

Malang, 29 Juli 2018 Penyunting,

Ferdian Ronilaya, Ph.D.

(7)

DAFTAR ISI

Halaman Judul ... i

Prakata ... iv

Pengantar ... v

Daftar Isi ... vii

BAB 1. PENGENALAN KONSEP DIGITAL ... 1

1.1 Representasi Sistem Bilangan ... 1

1.1.1 Representasi Analoq ... 1

1.1.2 Representasi Digital ... 1

1.2 Sistem Digitaldan Analoq ... 3

1.3 Sistem Bilangan Digital ... 4

1.3.1 Sistem Bilangan Desimal ... 5

1.3.2 Sistem Bilangan Biner ... 6

1.3.3 Sistem Bilangan Oktal ... 7

1.3.4 Sistem Bilangan Hexadesimal ... 8

1.4 Konversi Antar Sistem Bilangan ... 9

1.4.1 Konversi Biner ke Desimal (Sebaliknya)... 9

1.4.2. Konversi Oktal ke Desimal (Sebaliknya) ... 11

1.4.3. Konversi Hexadesimal ke Desimal (Sebaliknya) ... 13

1.4.4 Konversi Oktal ke Biner (Sebaliknya) ... 14

1.5 Operasi Sistem Bilangan ... 17

1.5.1. Operasi Penjumlahan (Biner, Oktal, Hexa) ... 17

1.6 Sistem Kode Digital ... 19

1.6.1 Kode BCD ... 19

1.6.2 Konversi BCD ke ... 20

1.6.3 Kode Excess-3 ... 21

1.6.4 Kode Gray ... 22

1.7 Pernyataan Kuantitas Biner ... 24

1.8 Karakteristik Pulsa ... 26

1.9 PERTANYAAN DAN SOAL ... 31

BAB 2. ALJ-BOOLEAN dan ANALISIS RANGKAIAN LOGIKA ... 33

2.1 Konstanta dan Variabel Boolean ... 34

2.2 Operasi Dasar Logika Boolean ... 35

2.2.1 Gerbang OR ... 35

(8)

▪ Edisi revisi - 2017

2.3 Operasi Logika Secara Aljabar ... 40

2.4 Implementasi Rangkaian dari Ekspresi Boolean ... 42

2.5 Gerbang NOR dan NAND ... 42

2.5.1 Gerbang NOR (NOR-gate) ... 42

2.5.2 Gerbang NAND (NAND-gate) ... 44

2.6 Dasar-dasar Aljabar Boolean ... 44

2.6.1 Teorema Boolean ... 45

2.6.2 Implikasi-implikasi Teorema De-Morgan ... 48

2.7 Penyederhanaan Rangkaian Logika ... 49

2.8 Universal NAND dan NOR-gate ... 51

2.8.1 Operasi NAND ... 51

2.8.2 Operasi NOR ... 52

2.9 Aplikasi Gerbang Ekivalen ... 53

2.10 Metode Pemetaan K-Map ... 57

2.10.1 K-map Dengan 2-Variabel ... 58

2.10.2 K-map Dengan 3-Variabel ... 61

2.10.3 K-map Dengan 4-variabel ... 63

2.11 Gerbang Ex-OR dan Ex-Nor ... 66

BAB 3. DESAIN RANGKAIAN LOGIKA ... 75

3.1 Metode Sum of Product (jumlah dari hasil kali) ... 76

3.2 Metode Product of Sum (perkalian dari hasil jumlah) ... 80

3.3 Desain Rangkaian Logika Penjumlah ... 83

3.4 Desain Rangkaian Logika Pengurang ... 87

3.5 Desain Rangkaian Logika Pengali ... 90

BAB 4. RANGKAIAN MULTIVIBRATOR (SEQUENSIAL) ... 99

4.1 Bistabil Multivibrator ( Flip-flop) ... 100

4.1.1 RS Flip-flop Latch ... 101

4.1.2 Bentuk Sinyal Jam (clock) ... 107

4.1.3 Clocked atau Triggered S/R-FF ... 109

4.1.4 Clocked J/K FF ... 112

4.1.5 Clocked D-Type FF ... 115

4.1.6 Input-input Singkron dan Asingkron FF ... 118

4.1.7 Master dan Slave FF ... 120

4.1.8 SET/RESET Master-Slave FF (M/S-FF) ... 122

4.2 Monostable Multivibrator ... 125

4.3 Astable Multivibrator (Oscillator/Clock) ... 131

(9)

BAB 5. RANGKAIAN PENGOLAH DATA ... 145

5.1 Enkoder ... 146

5.1.1 Unit MSI Enkoder 54 / 74147 ... 149

5.1.2 Unit MSI Enkoder 54 / 74148 ... 150

5.2 Dekoder ... 152

5.2.1 Unit MSI Dekoder 54/7447 ... 153

5.2.2 Pemakaian Enkoder dan Dekoder ... 155

5.3 Muxer dan Demuxer ... 155

5.3.1 Multiplexer ... 155

5.3.2 Demultiplexer ... 162

5.4 Buffer Tristate ... 167

5.4.1 Bidirectional Tristate ... 168

5.4.2 Aplikasi Tristate 74245 ... 169

BAB 6. SISTEM OPERASI ARITMATIKA ... 175

6.1 Kompetensi ... 175

6.2 Operasi Aritmatika ... 176

6.3 Sistem Komplemen 1 dan 2 ... 177

6.3.1 Sistem Komplemen-1 ... 178

6.3.2 Sistem Komplemen-2 ... 182

6.4 Pengurangan Bilangan Biner ... 185

6.5 Sistem Penjumlah BCD ... 187

6.5.1 Operasi Penjumlahan dalam BCD ... 188

6.5.2 Sistem Komplemen 9 ... 190

6.6. Sistem Operasi Kode Excess-3 ... 195

6.6.1 Operasi Penjumlahan Dalam Kode Excess-3 ... 197

DAFTAR PUSTAKA ... 202

LAMPIRAN (DATA SHEET) ... 203