LABORATORIUM ELEKTRONIKA INDUSTRI

DASAR TRANSISTOR-TANSISTOR LOGIC (TTL)

I. TUJUAN

1. Mengetahui sifat-sifat dasar inverter Transistor Transistor Logic (TTL)

2. Memahami sistem logika dasar Transistor Transistor Logic (TTL)

3. Memahami rangkaian dasar Transistor Transistor Logic (TTL)

II. TEORI

TTL ditemukan oleh James L. Buie dari TRW, "particularly suited to the newly developing

integrated circuit design technology." IC TTL komersial pertama dibuat oleh Sylvania pada

1963, dinamai Sylvania Universal High-Level Logic family (SUHL). Peranti dari Sylvania ini

digunakan dalam misil Phoenix. TTL menjadi terkenal pada pendesain sistem elektronik setelah

Texas Instruments memperkenalkan seri 5400, dengan daerah suhu untuk militer, pada 1964 dan

pada akhirnya seri 7400 pada 1966 dengan daerah suhu yang lebih rendah. Keluarga 7400 dari

Texas Instrument menjadi standar industri. Peranti yang cocok dibuat oleh Motorola, AMD,

Fairchild, Intel, Intersil, Signetics, Mullard, Siemens, SGS-Thomson/ST microelectronic dan

National Semiconductor, dan banyak perusahaan lainnya, bahkan di bekas Uni Soviet. Tidak

hanya membuat peranti TTL yang kompatibel, tetapi peranti kompatibel juga dibuat dengan

menggunakan teknologi sirkuit lainnya. Istilah TTL digunakan pada banyak logika

penyempurnaan yang menggunakan transistor dwikutub, dengan beberapa penyempurnaan di

kecepatan dan kebutuhan daya selama lebih dari dua dekade. Keluarga populer yang terakhir

adalah 74AS/ALS Advanced Schottky, dikenalkan pada 1985. Hingga 2009, Texas Instruments

tetap memproduksi IC kegunaan umum dalam banyak keluarga teknologi usang, walaupun

dengan harga yang semakin mahal. Biasanya, chip TTL memadukan tidak lebih dari beberapa

ratus transistor. Fungsi yang dipunyai sebuah kemasan tunggal bervariasi dari beberapa gerbang

logika hingga mikroprosesor.

TTL juga menjadi penting karena harganya yang muram membuat teknik digital cukup

ekonomis untuk menggantikan pekerjaan yang sebelumnya dilakukan oleh teknik analog.

Kenbak-1, salah satu komputer pribadi pertama, menggunakan TTL untuk CPU daripada

menggunakan mikroprosesor yang belum tersedia pada tahun 1971. 1973 Xerox Alto dan 1981

Star, yang mengenalkan GUI, menggunakan sirkuit TTL pada taraf ALU. Banyak komputer

yang menggunakan logika kompatibel-TTL hingga tahun 1990-an. Hingga penemuan logika

dapat diprogramkan, logika dwikutub tersendiri digunakan untuk percobaan dan pengembangan

sirkuit digital terpadu lainnya. Logika transistor–transistor (TTL) adalah salah satu jenis sirkuit

LABORATORIUM ELEKTRONIKA INDUSTRI

digital yang dibuat dari transistor dwikutub (BJT) dan resistor. Ini disebut logika transistor-

transistor karena baik fungsi penggerbangan logika maupun fungsi penguatan dilakukan oleh

transistor (berbeda dengan RTL dan DTL). TTL menjadi IC yang banyak digunakan dalam

berbagai penggunaan, seperti komputer, kontrol industri, peralatan dan instrumentasi tes, dan

lain-lain. Gelar TTL kadang-kadang digunakan untuk menyebut taraf logika yang mirip dengan

TTL, bahkan yang tidak berhubungan dengan TTL, sebagai contohnya adalah sebagai etiket pada

masukan dan keluaran peranti elektronik.

(http://id.wikipedia.org/wiki/Logika_transistor%E2%80%93transistor)

Dalam rangkaian elektronika kita memerlukan kecepatan operasi yang lebih tinggi’Oleh

karena itu rangkaian transistor-transistor logic dibuat untuk menggantikan DTL.Kelemahan

transistor-transistor logic dapat kita lihat dalam gambar 2.1.Dalam rangka persiapan untuk

menerangkan TTL, maka masukan diode kita gambarkan sebagai transistor yang dihubungkan

sebagai diode dengan menghubungkan collector dengan basenya.

Gambar 2.1 Rangkaian dasar DTL

Cara kerjanya adalah sebagai berikut : bila Vi = 1,arus akan mengalir melalui T2 dan diode D ke

base T3.T3 digerakkan ke saturasi dan keluaran gerbang berada pada kedudukan 0.Keluaran

akan menuju logika 1, tetapi perubahan ke logika 1 belum akan terjadi sebelum T3 keluar dri

saturasi , ke daerah aktif dan akhirnya menuju cut off.Cut off juga tidak akan tercapai sebelum

muatan base yang telah ditimbun selesai dipindahkan.

Pada TTL ,T1 dihubungkan sebagai transistor , dimana hubungan collector-base

dihapuskan. T2 dan D dihilangkan dan collector T1 dihubungkan langsung pada base T3.Cara

kerjanya adalah sebagai berikut : bila Vi = 1, junction emitter-base dari T1 akan mengalami back

biased dan arus akan mengalir melalui R ke junction base collector T1 yang mengalami forward

biased,kemudian dari T1 ke base T3 .Di dalam moda ini collector T1 bekerja sebagai emitter

dan emitter bekerja sebagai collector. Kita katakana T1 bekerja dalam inverse mode T3 akan

digerakkan ke saturasi dan keluarannya berada pada logika 0.

LABORATORIUM ELEKTRONIKA INDUSTRI

Bila Vi = 0,emitter junction dari T1 akan forward biased. Karena base T3 terhubung

dengan collector T1 . Perlu diingatkan bahwa pada gerbang TTL pada T3 tidak ada tahanan

base.Kita akan membandingkan DTL dengan TTL pada kecepatan memindahkan muatan yang

terkumpul di base T3.Untuk DTL : bila T3 saturasi, Vbesar,dioda D1 cut off.

Pada saat pemindahan dari muatan T1 on, tetapi T2 dan D cut off, maka tidak ada pilihan

lain, muatan harus dibocorkan melalui Rb atau dissipasi melalui rekombinasi.Mekanisme

pemindahan muatan yang lambat ini membatasi kecepatan DTL.Kelemahan ini dapat diatasi oleh

transistor-transistor logic (TTL).Seperti pada gambar di bawah ini:

Gambar 2.2 suatu rangkaian dasar TTL

Impedansi keluaran TTL adalah rendah karena memakai konfigurasi totem pole. Pada

keluaran high T4 bekerja sebagai emitter follower, menghasilkan impedansi yang rendah. Untuk

keluaran low, T3 dalam keadaan saturasi, menghasilkan impedansi keluaran yang rendah juga.

Bila gerbang masukan berada pada logika 1, maka T3 berada dalam keadaan saturasi

dengan tegangan base ke ground.Jad base emitter T1 berada dalam keadaan reverse bias, atau

transistor bekerrja dalam daerah inverse aktif .Dalam daerah ini transistor bekerja dengan inverse

common current gaint ά1.Bila dalam rangkaian TTL masukan transistor T1 dibuat agar

mempunyai ά1 yang kecil sekali, berkisar antara 0,02 bahkan ada yang lebih kecil lagi, maka

dengan nilai hanya sebesar 2% dari arus yang dibutuhkan base T3, maka sisa arus sebesar 98%

untuk base T3 akan diperoleh dari Vcc melalui R.Jadi ά1 yang rendah mempunyai keuntungan

mengurangi pembebanan sumber penggerak , terutama pada saat masukan berada pada logika

1.Agar rangkaian dapat berfungsi sebagai suatu gerbang logika , kita harus memberikan masukan

tambahan dengan memparalelkan dengan masukan tambahan .Semua jenis transistor tersebut

harus mempunyai collector dan base yang terhubung bersama. Di dalam prakteknya kita tidak

akan memparalelkan beberapa transistor, tetapi membuat transistor yang mempunyai sebuah

base dan collector , tetapi mempunyai banyak emitter. Rangkaian keluaran TTL diesbut totem

pole karena T4 seolqah-olaqh duduk di atas T3,dan keluarannya disebut active pull up, karena

LABORATORIUM ELEKTRONIKA INDUSTRI

rangkaian aktif T4 menarik (pull) keluaran menuju Vcc. IOS adalah high yang dapat mengalir

dari keluaran yang dihubungkan dengan ground.

Arus ini dimaksudkan untuk mengetahui kemampuan alat pada keadaan high, agar dapat

cepat mengisi kapasitansi external, tetapi tidak dapat mengukur kemampuan arus

searahnya.Persoalan yang timbul karena keluaran dari TTL ini adalah suatu totem pole , yaitu

current spiking.Bila keluaran dalam keadaan high, suatu arus konstan ICCH keluar dari catu

daya yang ditarik oleh IC .Demikian juga dalam keadaan low, maka IC akan menarik arus

sebesar ICCL.Dari data terlihat bahwa ICCL lebih besar daripada ICCH.Bila keluaran dari

gerbang berubah keadaan , maka T3 dan T4 akan berada pada on untuk suatu periode waktu

yang pendek.Hal ini akan menyebabkan menarikan arus dari catu daya yang lebih besar pada

saat switching berlangsung, karena catu daya menjadi terhubung ke tanah melalui suatu tahanan

yang kecil.Akibatnya, terjadi current spiking pada catu daya dan current spike terbesar terjadi

pada saat perubahan dari low ke high.Hal ini disebabkan karena T4 tidak saturasi ( dengan beban

normal ), sehingga T4 berubah menjadi on lebih cepat dari pada T3 menjadi off. Demikian juga

pada waktu perubahan dari low ke high. Suatu bebas kapasitif luar harus diisi , menyebabkan

arus pengisian sebesar IOS. Untuk mencegah , current spike ini merambat melalui catu daya dan

system pertahanan terhadap noise, maka kita pasang suatu kapasitor decoupling untuk tiap 5

samapi 10 IC antara catu daya ke ground, dan diletakkan dekat dengan pin IC.Impedansi

keluaran dari TTL rendah karena memakai konfigurasi totem pole. Pada keluaran high, T4

bekerja sebagai emitter follower, menghasilkan impedansi yang rendah . Untuk keluaran low, T3

dalam keadaan saturasi, menghasilkan impedansi keluaran yang rendah juga.Keuntungan

impedansi tinggi adalah bahwa arus yang diambil dari sumber daya untuk menggerakkan

masukan akan lebih sedikit . Keuntungan dari impedansi keluaran yang rendah adalah

bertambahnya kecepatan switching bila menggerakkan beban kapasitif , karena konstanta waktu

yang rendah.Transistor TTL menjadi on dengan memberikan cukup arus base untuk untuk

membuatnya saturasi dengan hFE min, tetapi biasanya transistor TTL menerima lebih banyak

arus base dari pada yang dibutuhkan , sehingga membuat transistor ini sangat saturasi. Untuk

membuat transistor saturasi menjadi off, maka muatan yang telah disimpan ini harus dipindahkan

terlebih dahulu , akibatnya akan terjadi delay time. (Samuel H Tirtamiharja,1996)

Operasi sirkuit TTL akan dibahas kemudian secara rinci. Hal ini penting, namun, perlu

diperhatikan perbedaan utama dari TTL dari jenis gerbang lain. Sebuah transistor multiemitter

tunggal menggantikan dioda input dan dioda serangkaian DTL. Setiap dioda emitor-basis

berfungsi sebagai salah satu input, dan fungsi dioda basis-kolektor sebagai dioda seri. Transistor

multiemitter secara ekonomi dibuat dalam bentuk monolitik.Sebuah daerah kolektor tunggal

terisolasi ini meluas, wilayah basis tunggal menyebar dan dibentuk di wilayah kolektor, dan

LABORATORIUM ELEKTRONIKA INDUSTRI

daerah emitor beberapa disebarkan sebagai wilayah yang terpisah ke dalam daerah dasar.

Tahap output menggunakan transistor pull-up aktif ditambahkan ke sirkuit logika dasar untuk

memberikan saat-gain drive untuk beralih di kedua arah. Output ini konfigurasi menghasilkan

kecepatan switching lebih cepat dan lebih tinggi fan-out kemampuan.

Rangkaian TTL adalah beradaptasi untuk hampir semua bentuk logika IC dan

menghasilkan kinerja tertinggi untuk rasio biaya dari semua jenis logika.

Seri 54/74 daya rendah TTL. Low-power sirkuit, ditunjuk seri 54L/74L, memberikan produk

kecepatan daya yang terbaik dari semua logika yang tersedia. Sejak peningkatan hasil resistensi

pengurangan disipasi daya, kebutuhan daya dari gerbang daya rendah kurang dari sepersepuluh

dari orang-orang dari IC standar. Seri 54L/74L perangkat memiliki disipasi daya hanya 1 mW

per gerbang dan kecepatan sekitar dua kali lebih cepat sirkuit lain dengan disipasi daya yang

sama. dengan kecepatan 33 ns per gerbang khas.

Seri 54L/74L sangat ideal untuk aplikasi di mana konsumsi daya dan pembuangan panas

adalah parameter kritis. Konfigurasi sirkuit dari gerbang kecepatan tinggi pada dasarnya adalah

sama dengan seri standar 54/74 gerbang. Namun, nilai-nilai resistor lebih rendah dan dioda

clamping tersebut tersedia pada setiap input multiple-emitor untuk mengurangi transmisi-line

efek yang menjadi lebih jelas dengan munculnya lebih cepat dan turun kali.

Seri 54S/74S Schottky TTL-dijepit. seri 54S/74S memiliki kecepatan tertinggi di baris

54/74. menggabungkan kecepatan tinggi logika tak jenuh dengan konsumsi daya yang relatif

rendah TTL. Kinerja ini dicapai dengan menggunakan dioda Schottky-penghalang (SBD)

sebagai penjepit dari basis ke kolektor. Fitur dari SBD yang membuatnya berguna adalah bahwa

itu bebas dari minoritas membawa dan karena itu tidak memiliki muatan yang tersimpan, dan

bahwa SBD memiliki lebih rendah ke depan drop tegangan dari pn junction silikon. Bila

digunakan sebagai penjepit, para SBD mengalihkan sebagian besar arus basis yang berlebih dan

mencegah transistor dari mencapai "klasik" kejenuhan. dengan hampir tidak ada muatan yang

tersimpan baik dalam SBD atau transistor, ada pengurangan besar dalam waktu penyimpanan,

yang secara signifikan meningkatkan waktu transistor switching. Output telah dimodifikasi pada

jenis 54S/74S untuk memberikan karakteristik transfer simetris.

Dasar TTL operasi. gerbang NAND dasar yang ditunjukkan pada gambar. 2.1. semua

input harus berada pada logika 1 agar output berada pada 0 logis (masukan pada 0 logis akan

memberikan keluar logika 1). Fungsi NAND itu sendiri dilakukan dari input dari Q1 ke Q2

kolektor, dan transistor Q3 dan Q4 membentuk sirkuit drive output. pemahaman tentang operasi

sirkuit dapat difasilitasi dengan mengacu pada karakteristik transfer tegangan.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar. 2.1. dengan beberapa masukan-emitor transistor Q1

LABORATORIUM ELEKTRONIKA INDUSTRI

memberikan beberapa keuntungan bukan sebaliknya dicapai. Ketika tegangan di masukan rendah

(0 logis), Itu junction basis-emitor yang maju-bias. Untuk kondisi ini, tindakan konvensional

transistor npn membutuhkan aliran arus yang besar ke terminal kolektor.

Karena sirkuit kolektor Q1 juga rangkaian dasar Q2, dan sejak saat ini basis besar

sebaliknya tidak mungkin, jenuh Q1. Sambungan kolektor-basis maju-bias menyediakan jalur

impedansi sangat rendah untuk penghapusan cepat biaya basis Q2 disimpan. Turn-off time

karena itu jauh lebih baik daripada dalam konfigurasi gerbang lainnya. Transistor-emitor

beberapa menggantikan kombinasi dioda, resistor, dan transistor ditemukan pada jenis logika

lain. Dengan perbandingan itu, ukuran geometris adalah kecil. Ukuran yang lebih kecil

menghasilkan biaya yang lebih rendah atau persimpangan lebih, atau keduanya, per keping IC

diberikan. Ukuran yang lebih kecil juga mengurangi kapasitansi parasit, dan hasil kecepatan

lebih cepat switching. Di sisi output dari gerbang TTL, Q3 dan Q4 membentuk apa yang disebut

sebagai output pull-up totem-tiang atau aktif. Tujuannya adalah untuk memberikan impedansi

sumber mengemudi rendah. Susunan ini memungkinkan beban tinggi kapasitansi didorong tanpa

waktu switching serius merendahkan. Dengan output dalam keadaan 1 logis, Q4 muncul sebagai

pendorong sumber emitor-pengikut arus ke beban. Untuk output 0 logis, arus dari beban

terhambat hanya oleh perlawanan saturasi rendah dari Q3. Lembaran spesifikasi bisa

menyesatkan kecuali kondisi pengujian secara jelas dinyatakan. TI seri 54/74 TTL IC dijamin

pada kasus terburuk kondisi pengujian. Sebuah spesifikasi TI bahwa 54/74 TTL perangkat

memiliki kipas dari 10 dapat diambil pada nilai nominal. Dengan sepuluh 54/74 gerbang TTL

input terhubung ke output, perangkat ini dijamin untuk beroperasi dalam spesifikasi selama

rentang suhu seluruh dan berbagai suplai tegangan. Hal ini tidak perlu untuk membatasi fan-out

sampai 8 atau 9 untuk menjamin bahwa perangkat akan selalu beroperasi. Pengujian terburuk

menyediakan built in margin of safety. Dc Semua membatasi ditampilkan pada lembar data

dijamin selama rentang temperatur seluruh (-55 sampai 125 oC untuk seri 54 dan 0 sampai 70 oC

untuk seri 74) dan tegangan kisaran pasokan (4,5 ke 5,5 V untuk seri 54, dan 4,75 untuk 5,25 V

untuk seri. Transfer karakteristik.

Karena aplikasi yang paling umum untuk gerbang logika adalah untuk mengarahkan lain

gerbang logika yang sama, tingkat input dan output logika harus kompatibel. Tingkat logika

input dan output untuk seri 54/74 fungsi logika didefinisikan sebagai berikut (simbol diberikan

pertama telah digantikan simbol dalam tanda kurung, tapi bentuk lebih tua masih terlihat; definisi

dalam logika positif). (W.D. Anderson, dkk, 1971)

Integrated circuit logic. Ada beberapa cara untuk membangun untai gerbang seperti

resistor-transistor logic (RTL) dan diode-transistor logic (DTL). Gerbang-gerbang modern dibuat

LABORATORIUM ELEKTRONIKA INDUSTRI

dalam bentuk IC dengan menggunakan teknologi seperti transistor-transistor logic (TTL) dan

complementary metal oxide silicon (CMOS). Masing-masing tipe mempunyai nomor seri atau

famili yang digunakan oleh semua pabrik IC. Sebagai contoh, TTL standar mempunyai nomor

awal 74 sementara CMOS mempunyai nomor awal 40, sebagai contoh TTL 7400 ( 4 x gerbang

NAND dua masukan) dan CMOS 4001 ( 4 x gerbang NOR dua masukan). Tipe lain

menggunakan huruf sebagai kode, misalnya S untuk Schottky dan L untuk daya rendah. Untai

TTL dasar yang menggunakan transistor emiter jamak T1 pada masukannya. Jika semua masukan

tinggi (+5V), sambungan b-e dari T1, akan mempunyai prasikap mundur tetapi sambungan b-c

berprasikap maju. Arus akan mengalir ke dalam basis dari T2 dan membuat T2 menghantar dan

mentanahkan kolektornya. Keluaran akan pada keadaan rendah (logika 0). Sebaliknya, jika salah

satu masukan berlogika 0, prasikap maju pada salah satu atau kedua sambungan b-c akan

menghidupkan T1 dan memaksa kolektor (dan basis T2) turun sampai hampir 0 V. Transistor T2

akan mati akan memberikan keluaran tinggi (logika 1).

Gerbang TTL dasar tidak digunakan oleh pabrik karena kecepatan operasinya lambat dan

kemampuan fan-outnya kecil. Pabrik IC menggunakan gerbang NAND TTL standar (yang

disebut totem pole) yang memanfaatkan tingkat keluaran sebagai tambahan pada untai dasar.

Susunan totem pole mengurangi tunda propogasi yang berarti meningkatkan kecepatan operasi.

Transistor emiter jamak akan menyalakan T2 jika semua masukannya tinggi, jika tidak T2 akan

mati. Pada saat T2 mati, tegangan kolektor sama dengan Vcc (yang menyebabkan T4 menyala)

dan tegangan emiternya 0 V (yang menyebabkan T3 mati). Sebaliknya, pada saat T2 menyala,

tegangan kolektornya rendah, kira-kira 0.8 V (yang menyebabkan T4 mati), dan tegangan

emiternya sekitar 0.7 V (yang akan menyebabkan T3 menyala). Sehingga, jika T4 menyala, T3

akan mati, dan sebaliknya.

Dua transistor T3 dan T4 pada sebuah untai berfungsi sebagai pembagi potensial yang

dihubungkan pada tegangan catu Vcc. Pada saat T4 menyala, transistor ini akan mempunyai

impedansi yang rendah atau pada keadaan hubung singkat, sementara T3 mati menunjukkan

impedansi tinggi atau untai terbuka. Keluarannya akan bernilai tinggi (logoka 1) , sebaliknya jika

T4 mati dan T3 menyala, keluarannya akan rendah (logika 0). Untuk meyakinkan bahwa T4 mati

pada saat T2 menyala, dioda D1 dihubungklan seri dengan T4. Dioda penjepit Da, Db, dan Dc

digunakan untuk membatasi tegangan negatif yang mungkin muncul pada masukan.

Pada saat masukannya tinggi, dioda-dioda ini akan berprasikap baik sehingga tidak

mempengaruhi operasi pada untai tersebut. Susunan totem pole menggunakan daya rendah. Hal

ini terjadi karena transistor menghantar lewat impedansi tinggi pada saat transistor mati. Lebih

lanjut, impedansi keluarannya rendah yang menyebabkan kemampuan fan-out besar, sekitar 10.

LABORATORIUM ELEKTRONIKA INDUSTRI

Konfigurasi totem pole tidak selalu cocok untuk setiap aplikasi. Seringkali keluaran dari

dua atau lebih gerbang perlu dihubungkan secara paralel. Jika semua keluaran pada aras logika

yang sama, tinggi semua atau rendah semua, sambungan langsung dimungkinkan tanpa

menimbulkan persoalan. Tetapi jika keluarannya pada aras logika yang berbeda, maka satu atau

lebih keluaran akan dipaksa mempunyai aras logika yang berlawanan. Ini disebut back driving.

Jika ini terjadi, arus yang sangat besar akan mengalir lewat transistor yang akan menyebabkan

kerusakan gerbang. Keluaran dari dua gerbang TTL dalam rangkaian totem pole yang

dihubungkan secara paralel dengan gerbang A yang mempunyai keluaran rendah dan gerbang B

yang mempunyai keluaran tinggi.

Jika dua keluaran ini dihubungkan satu sama lain, dua transistor ON akan ditempatkan

pada tegangan catu Vcc, akibatnya arus yang sangat besar yang melewati dua transistor ini dapat

menyebabkan kerusakan pada salah satu atau kedua transistor tersebut. Untuk menghindari hal

ini, untai dengan konfigurasi kolektor terbuka dapat digunakan dimana beban aktif dihilangkan.

Beban untuk keluaran transistor harus disediakan pengguna. Keluaran-keluaran dari gerbang-

gerbang ini dapat dihubungkan secara paralel dimana RL adalah common load resistor yang

menyediakan keperluan tegangan catu ke keluaran transistor dari dua gerbang. Rangkaian ini

disebut wired OR karena keluaran akan selalu rendah jika salah satu keluaran dari gerbang A, B,

atau C rendah.

TTL daya rendah. Seperti dijelaskan sebelumnya, disipasi daya dikorbankan untuk

mendapatkan kecepatan yang diinginkan dengan menggunakan resistor bernilai rendah. Untuk

TTL daya rendah, seri 74L, kecepatan merupakan trade-off untuk daya rendah dengan

menggunakan resistor bernilai tinggi. TTL schottky. Untuk operasi cepat dengan tunda propogasi

9 n detik, transistor schottky dapat digunakan. Transistor schottky daya rendah, seri 74LS,

tersedia di pasaran dengan desipasi daya sangat kecil (2 mV) dan tunda propogasi sekitar 7 n

detik. Transistor schottky daya rendah biasanya menggunakan dioda transistor logic pada

masukan untuk mengurangi kebutuhan daya.

(KF Ibrahim, 1996)

Transistor Logic (TTL). Sampai sekarang kelompok logika ini paling terkenal dan dapat

dianggap sebagai perkembangan dari DTL. Di sini diode input digantikan oleh sambungan basis

emitter suatu transistor yang mempunyai emitter ganda (dapat dibuat dengan mudah lewat

teknolohi yang sudah maju), seperti yang tampak pada gambar 2.3.

Kalau input A dan B berada pada logika 1, sambungan basis emitter TR1 dibiaskan

dalam arah terbalik, serta arus dalam jumlah yang cukup mengalir lewat R1 dan sambungan

basis kolektor TR1 untuk membuat basis menghidupkan TR2 semaksimal mungkin, sehingga

LABORATORIUM ELEKTRONIKA INDUSTRI

TR3 tetap dalam keadaan sarat dan TR4 tetap mati, sedangkan output pada F berupa 0 secara

logis.

Gambar 2.3. Diagram fungsional gerbang NAND TTL

Arus mengalir keluar dari emitter TR1 yang bersangkutan jika salah satu atau semua

input berada pada logika 0. Ini memindahkan jalur basis dari TR2, menyebabkannya mati,

kemudian memindahkan jalur itu dari TR3, sehingga TR3 juga mati. Sekarang arus mengalir

melalui R2 untuk membawa TR4 ke keadaan sarat dan output pada F berupa 1 secara logis. Sifat

dorong tarik rangkaian output ini disebut susunan kayu totem karena hanya sebuah transistor

(TR3 dan TR4) yang dapat hidup pada satu saat.

TTL menjadi terkenal dan sudah digunakan selama lebih dari 20 tahun. Gerbang TTL

standar (normal) biasanya memerlukan daya 10 mW, waktu yang dibutuhkan untuk bekerja 10

ns, dan kekebalan noise 0,5 V. Seri SN 7400 yang terkenal itu tersedia dari berbagai sumber dan

tingkatan logika TTL-nya :

Logika 1 = lebih besar dari 2,4 Volt (biasanya sekitar 3,6 Volt).

Logika 0 = kurang dari 0,4 Volt (biasanya sekitar 0,2 Volt)

Ukuran input tempat keadaan gerbang berubah adalah 0,8 Volt sampai 2,0 Volt.

Gerbang NAND TTL. Lihatlah data pabrik untuk penghubungan kaki (pin-out) gerbang TTL seri

74. Seleksilah gerbang NAND dalam isi (Quad) SN7400 yang mempunyai input dua. Tegangan

suplai untuk gerbang-gerbang TTL ini 5 Volt ± 0,25 Volt. Berikan semua kombinasi tingkat

logika input ke input sebuah gerbang dan pantaulah keadaan logika output. Kemudian susunlah

tabel kebenaran untuk gerbang NAND itu.

(Barry G Wollard, 1987)

LABORATORIUM ELEKTRONIKA INDUSTRI

III. PERALATAN DAN KOMPONEN

III.1. Peralatan

1. PSA Adjust ( 1 buah )

Fungsi : sebagai sumber tegangan DC

2. Projectboard ( 1 buah )

Fungsi : untuk tempat merangkai komponen yang bersifat sementara

3. Kabel jepit buaya ( sesuai kebutuhan )

Fungsi : untuk menghubungkan peralatan dan komponen

4. Jumper ( sesuai kebutuhan )

Fungsi : untuk menghubungkan komponen

III.2. Komponen

1. LED (1 buah)

Fungsi : sebagai indikator arus

2. IC 74LS04 (1 buah)

Fungsi : sebagai IC NOT (inverter)

3. IC 74LS08 (1 buah)

Fungsi : sebagai IC AND (2 masukan)

4. IC 74LS11 (1 buah)

Fungsi : sebagai IC AND (3 masukan)

5. IC 74LS32 (1 buah)

Fungsi : sebagai IC OR (2 masukan)

LABORATORIUM ELEKTRONIKA INDUSTRI

IV. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Disusun rangkaian seperti gambar di bawah ini :

2. Dihidupkan PSA

3. Dihubungkan saklar ( Vcc dan ground ) untuk sinyal masukan 000

4. Diamati kondisi LED ( menyala atau tidak ) sebagai indikator arus

5. Dicatat pada tabel data dengan “1” jika LED menyala (High) atau “0” jika LED

tidak menyala (Low)

6. Dimatikan PSA

7. Diulangi percobaan no.2-6 untuk sinyal masukan 001, 010, 011, 100, 101, 110,

dan 111.

LABORATORIUM ELEKTRONIKA INDUSTRI

V. GAMBAR PERCOBAAN

LABORATORIUM ELEKTRONIKA INDUSTRI

VI. DATA PERCOBAAN

MASUKAN KELUARAN

A B C Y LED

0 0 0 1 HIDUP

0 0 1 0 MATI

0 1 0 0 MATI

0 1 1 0 MATI

1 0 0 1 HIDUP

1 0 1 1 HIDUP

1 1 0 1 HIDUP

1 1 1 1 HIDUP

VII. ANALISA DATA

LABORATORIUM ELEKTRONIKA INDUSTRI

1. Tentukan persamaan dari data yang di dapat!

Jawab :

Y = A’B + A’B’C

2. Sebutkan aplikasi dari rangkaian gerbang logika!

Jawab :

- RAM atau Random Access Memory pada komputer merupakan sebuah aplikasi dari rangkaian gerbang digital. RAM biasanya dibuat dari sebuah rangkaian gerbang digital yang membentuk sebuah sistem bernama Flip-flop. Flip-flop terdiri dari rangkaian gerbang logika yang dirancang sedemikian rupa sehingga apa yang masuk ke dalamnya akan selalu diingat dan berada di dalam rangkaian gerbang logika tersebut, selama ada aliran listrik yang mendukung kerjanya. Fungsi inilah yang merupakan cikal-bakal dari RAM.

- Counter. Salah satu sistem yang paling banyak digunakan dalam perangkat-perangkat digital adalah Counter. Fungsi dari sistem ini adalah jelas sebagai penghitung, baik maju ataupun mundur. Timer, jam digital, stopwatch, dan banyak lagi merupakan aplikasi dari counter ini. Banyak sekali jenis counter, namun pada dasarnya prinsip kerjanya sama, yaitu mengandalkan pulsa-pulsa transisi dari clock yang diberikan. Pulsa-pulsa transisi tadi yang akan menggerakan perhitungan counter.

3. Tuliskan perbedaan rangkaian digital dengan analog!

Jawab:

Sistem analog memproses sinyal-sinyal bervariasi dengan waktu yang memiliki nilai-

nilai kontinyu, teknologi analog merupakan proses pengiriman sinyal dalam bentuk

gelombang. sedangkan sistem digital memproses sinyal-sinyal yang memiliki nilai-nilai

diskrit. Kelebihan dari teknologi digital ini adalah kemampuannya untuk memproses

pengiriman data dalam lalu lintas komunikasi yang padat. Sedangkan analog, digunakan

untuk komunikasi yang lalulintasnya rendah.

Sedangkan sinyal dalam bentuk digital mampu mengirimkan data dengan lebih cepat

dengan kapasitas yang lebih besar, dan memiliki tingkat error yang kecil, apabila

dibandingkan dengan sinyal analog. Peralatan digital dapat menghasilkan waktu yang

sangat akurat, sehingga proses digital ini menjadi penting karena dapat membuat

komputer dan peralatan digital lainnya dapat memproses dan menyimpan sinyal digital

lebih cepat dan mudah.

LABORATORIUM ELEKTRONIKA INDUSTRI

Beberapa keunggulan sistem digital dibandingkan dengan sistem analog adalah:

Kemampuan memproduksi sinyal yang lebih baik dan akurat.

Mempunyai reliabilitas yang lebih baik (noise lebih rendah akibat imunitas yang

lebih baik).

Mudah didisain, tidak memerlukan kemampuan matematika khusus untuk

memvisualisasikan sifat-sifat rangkaian digital yang sederhana.

Fleksibilitas dan fungsionalitas yang lebih baik. Kemampuan pemrograman yang

lebih mudah.

Lebih cepat (debug IC complete complex digital dapat memproduksi sebuah keluaran

lebih kecil dari 2 nano detik).

Ekonomis jika dilihat dari segi biaya IC yang akan menjadi rendah akibat

pengulanagan dan produksi massal dari integrasi jutaan elemen logika digital pada

sebuah chip miniature tunggal.

Mampu mengirimkan informasi dengan kecepatan cahaya yang mengakibatkan

informasi dapat dikirim dengan kecepatan tinggi.Penggunaan yang berulang-ulang

terhadap informasi tidak mempengaruhi kualitas dan kuantitas informasi itu sendiri.

Informasi dapat dengan mudah diproses dan dimodifikasi ke dalam berbagai bentuk.

Dapat memproses informasi dalam jumlah yang sangat besar dan mengirimkannya

secara interaktif.

4. Sebutkan aplikasi dari rangkaian TTL!

Jawab:

Komputer telah digunakan untuk berbagai keperluan. Sejak diciptakan pertama

kali, komputer bekerja atas dasar sistem biner. Sistem biner adalah sistem

bilangan yang hanya mengenal dua macam angka yang disebut dengan bit (binary

digit), berupa 0 dan 1. Hanya dengan dua kemungkinan bilangan ini komputer

dapat menyajikan informasi yang bergitu berguna bagi peradaban manusia. Bit-bit

dapat digunakan untuk menyusun karakter apa saja. Kemungkinan nilai pada

sebuah sistem biner yang berupa 0 dan 1 dinyatakan dalam sistem komputer

dengan metode saklar yang hanya mengenal keadaan on dan off. Keadaan on

menyatakan 1 dan off menyatakan 0. Secara internal komputer yang akan

LABORATORIUM ELEKTRONIKA INDUSTRI

mengubah bentuk representasi manusia ke dalam sistem biner dan selanjutnya

komputer menyajikan informasi dalam bentuk simbol-simbol yang biasa

digunakan manusia.

Kalkulator

Salinometer yang dipakai untuk mengukur tingkat salinitas air laut

Konductivity meter yang dipakai untuk mengukur tingkat daya hantar listrik air

laut dan lain sebagainya.

Kontrol Industri

Pengatur Traffic Light (Lampu lalu lintas)

LABORATORIUM ELEKTRONIKA INDUSTRI

VIII. KESIMPULAN DAN SARAN

VIII.1. Kesimpulan

1. Sifat-sifat dasar TTL :

a. TTL standar bekerja pada pencatu daya 5 volt.

b. Isyarat masukan TTL dikatakan rendah jika berada di antara A TTL 0 V dan

0.8 V dimana mewakili titik ground, dan tinggi ketika berada di antara 2.2 V

dan 5 V, mewakili titik catu

c. Keluaran TTL biasanya terbatas pada batas yang lebih sempit di antara 0 V dan

0.4 V untuk logika rendah dan di antara 2.6 V dan 5 V untuk logika tinggi,

memberikan ketahanan desah 0,4V

d. TTL daya rendah (L), mengorbankan kecepatan untuk pengurangan borosan

(33ns, 1mW)

2. Berdasarkan percobaan dapat dipahami bahwa sistem logika dasar dari TTL itu

adalah berdasarkan dari jenis IC yang digunakan, yaitu IC 74LS04 sebagai IC

inverter (NOT), IC 74LS08 sebagai IC gerbang logika AND, IC 74LS32

sebagai IC gerbang logika OR.

3. Rangkaian dasar TTL dapat diketahui yaitu terdiri dari tiga masukan, 2

masukan berupa gerbang NOT yang masuk ke gerbang AND, lalu masukan

terakhir merupakan gerbang AND lalu keduanya masuk ke gerbang OR setelah

itu gerbang NOT dan akhirnya yang akan menghasilkan logika 0 atau 1 yang

dapat dilihat dari Lampu LED yang akan hidup jika logika 1 dan padam jika

logika 0. Dengan masing-masing IC untuk masing-masing gerbang yaitu :

IC 74LS04 sebagai IC inverter (NOT), IC 74LS08 sebagai IC gerbang logika

AND, IC 74LS32 sebagai IC gerbang logika OR.

VIII.2. Saran

1. Diharapkan kepada praktikan agar dapat merangkai komponen dan peralatan.

2. Diharapkan agar praktikan dapat mengetahui konfigurasi masing-masing IC

yang digunakan.

3. Diharapkan agar praktikan mengetahui prinsip kerja rangkaian secara teori.

LABORATORIUM ELEKTRONIKA INDUSTRI

DAFTAR PUSTAKA

Anderson, W.D,dkk.1971.”Designing With Ttl Integrated Circuits”.Tokyo : McGRAW-HILL

KOGAKUSHA, LTD.

Halaman : 10 – 25

Ibrahim, K.F.1996.”Teknik Digital”.Yogyakarta : Andi.

Halaman : 54 – 69

Wollard, Barry G.1987. “Elektronika Praktis”. Edisi kelima. Jakarta : PT PRADNYA

PARAMITA.

Halaman : 168 – 177

http://id.wikipedia.org/wiki/Logika_transistor%E2%80%93transistor