5.10 Guidelines to Using TTL

 

1. Tujuan

1. Dapat memahami materi guidelines to using TTL
2. Dapat mensimulasikan rangkaian guidelines to using TTL
3. Dapat memahami tabel kebenaran IC yang digunakan

 

2. Alat dan Bahan

A. Alat

1) Power Supplay

 

 

Berfungsi untuk mensuplai tegangan DC pada rangkaian.

 

2) DC Voltmeter

 

Alat ukur yang biasa digunakan untuk mengukur besar tegangan listrik yang ada dalam sebuah rangkaian listrik.

 

B. Bahan

1) Resistor

 

 

 

2) Transistor NPN

Konfigurasi Pin:

 

 

Spesifikasi:

• Type - NPN
• Collector-Emitter Voltage: 35 V
• Collector-Base Voltage: 35 V
• Emitter-Base Voltage: 5 V
• Collector Current: 2.5 A
• Collector Dissipation - 10 W
• DC Current Gain (hfe) - 100 to 200
• Transition Frequency - 160 MHz
• Operating and Storage Junction Temperature Range -55 to +150 °C
• Package - TO-126

 

Grafik Respon:

 

 

3) Relay

 

Konfigurasi pin :

 

 

 

Grafik Respon:

 

 

4) Motor

 

Konfigurasi pin

 

Pin 1 : Terminal 1

Pin 2 : Terminal 2

 

Spesifikasi Motor DC

 

 

5) LED

 

 

Konfigurasi Pin:

 

 

Spesifikasi:

 

 

Grafik Respon:

 

 

6) Gerbang Logika NAND

IC 7400 merupakan ic yang dibangun dari gerbang logika dasar NAND. Gerbang NAND menghendaki semua inputnya bernilai 0 (terhubung dengan ground) atau salah satunya bernilai 1 agar menghasilkan output yang berharga 1.

 

Spesifikasi IC 7S400 :

·       Tegangan Suply : 7 V

·       Tegangan input : 5.5 V

·       Beroperasi pada suhu udara 0 sampai +70 derjat

·       Kiasaran suhu penyimpanan: -65 derjat sampai 150 derjat celcius 

 

Konfiugurasi pin:

·       Vcc : Kaki 14

·       GND : Kaki 7

·       Input : Kaki 1 dan 2, 4 dan 5, 13 dan 12, 10 dan 9

·       Output : Kaki 3, 6, 11

 

3. Dasar Teori

Materi : 5.10 Panduan untuk Menggunakan Perangkat TTL

Panduan berikut harus dipatuhi saat menggunakan perangkat keluarga TTL:

1. Mengganti IC TTL dari satu subfamili TTL dengan subfamili lain milik subfamili lain (nomor jenis tetap sama) tidak boleh dilakukan secara membabi buta. Perancang harus memastikan hal itu. perangkat pengganti kompatibel dengan sirkuit yang ada sehubungan dengan parameter seperti kemampuan penggerak keluaran, pembebanan masukan, kecepatan dan sebagainya. Sebagai ilustrasi, mari kita asumsikan bahwa kita menggunakan 74S00 (quad dua masukan NAND), keluarannya menggerakkan 20 masukan NAND berbeda yang diimplementasikan menggunakan 74S00, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.61. Sirkuit ini bekerja dengan baik karena keluarga Schottky TTL memiliki fan-out 20 dengan kemampuan drive output TINGGI 1 mA dan persyaratan arus TINGGI input 50 A. Jika kami mencoba mengganti driver 74S00 dengan driver 74LS00, rangkaian gagal berfungsi karena 74LS00 NAND memiliki kemampuan drive keluaran TINGGI hanya 0,4 mA. Itu tidak dapat memberi makan 20 beban masukan NAND yang diimplementasikan menggunakan 74S00. 

 

 

2. Tak satu pun dari input dan output IC TTL harus digerakkan oleh lebih dari 0,5 V di bawah referensi tanah.

 

3. Teknik pentanahan yang benar harus digunakan saat mendesain tata letak PCB. Jika pembumian tidak tepat, arus loop pembumian menimbulkan penurunan tegangan, sehingga IC yang berbeda tidak akan memiliki referensi yang sama. Ini secara efektif mengurangi kekebalan kebisingan.

 

 

4. Rel catu daya harus selalu dipisahkan dengan benar dengan kapasitor yang sesuai sehingga tidak ada penurunan pada rel VCC karena input dan output melakukan transisi logika.

 

5. Input yang tidak digunakan tidak boleh dibiarkan mengambang. Semua input yang tidak digunakan harus diikat ke logika TINGGI dalam kasus gerbang AND dan NAND, dan ke ground dalam kasus gerbang OR dan NOR. Alternatifnya adalah menghubungkan input yang tidak digunakan ke salah satu input yang digunakan.

 

6. Saat menggunakan perangkat kolektor terbuka, pull-up resistif harus digunakan. Nilai tahanan pull-up harus ditentukan dari persamaan berikut:

 

 

1) Resistor

 

       Resistor merupakan salah satu komponen yang digunakan dalam sebuah sirkuit atau rangkaian elektronik. Resistor berfungsi sebagai resistansi/ hambatan yang mampu mengatur atau mengendalikan tegangan dan arus listrik rangkaian. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm :

 

 

Penjelasan pita sensor

 

 

2) Transistor NPN

 

 

     NPN artinya tipe transistor yang bekerja atau mengalirkan arus negatif dengan positif sebagai biasnya. Transistor NPN mengalirkan arus negatif dari kaki emitor ke kolektor. Emitor berperan sebagai input dan kolektor berperan sebagai output apabila transistor diberikan arus positif pada basisnya.

 

·       Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.

·       Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.

·       Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.

 

3) Relay

 

 

Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.

 

 

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

·       Electromagnet (Coil)

·       Armature

·       Switch Contact Point (Saklar)

·       Spring

 

4) Motor

 

  

       Motor Listrik atau motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). 

 

5) LED

 

       Light Emitting Diode atau LED merupakan sebuah komponen yang menghasilkan cahaya monokromatik ketika diberi tegangan. LED terbuat dari semikonduktor dan perbedaan warna yang dihasilkan disebabkan perbedaan bahan semikonduktor yang digunakan.

 

6) Gerbang Logika NAND (74S00)

Gerbang NAND atau disebut juga "NAND GATE" adalah jenis gerbang logika kombinasi yang memiliki dua input (Masukan) dan satu output (keluaran). Pada dasarnya gerbang NAND merupakan pengembangan atau kombinasi dari gerbang AND dan gerbang NOT "NAND = NOT AND". Untuk lebih jelasnya perhatikan simbol dan gerbang kebenaran gerbang NAND berikut.

 

 

Pada gerbang logika NAND, simbol yang menandakan operasi gerbang logika NAND adalah tanda bar (-) diatas variabel, perhatikan gambar diatas.

 

Perhatikan tabel kebenaran gerbang NAND. Cara cepat untuk mengingat tabelnya adalah dengan mengingat pernyataan berikut. "Gerbang NAND akan menghasilkan output logika 0 bila semua inputnya memiliki logika 1" sedangkan " Gerbang NAND akan menghasilkan keluaran logika 1 bila salah satu input atau semua input memiliki logika 0".

Secara singkat, cukup mengingat gerbang logika AND, karena output dari gerbang logika NAND merupakan kebalikan dari output gerbang AND.

 

Transistor Gerbang NAND

Secara sederhana, gerbang logika NAND 2 input dapat dibangun menggunakan RTL Resistor-transistor Switch yang terhubung bersama degan input yang terhubung langsung ke basis transistor, dimana transistor harus dalam keadaan cut-off "MATI" untuk keluaran Q.

Gerbang logika NAND dapat menghasilkan fungsi logis yang diinginkan dengan simbol berupa gerbang AND standar dengan tambahan lingkaran (biasa juga disebut sebagai "Gelembung Inversi" pada bagian output yang mana mewakili gerbang NOT) yang disebut sebagai operasi logika NAND.

 

Jenis Gerbang Logika NAND:

 

 

 

 

Berdasarkan gambar diatas ekspresi Boolean untuk gerbang NAND 4 input yaitu :  

Q = A.B.C.D

 

 4. Percobaan

A. Prosedur Percobaan

• Pahami datasheet setiap komponen/bahan sebelum membuat rangkaian.
• Persiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan.
• Buatlah rangkaian seperti yang ada pada gambar rangkaian simulasi.
• Cobalah mensimulasikan rangkaian yang dibuat hingga rangkaian tersebut bisa berjalan tanpa error.

 

B. Simulasi Rangkaian

 

Prinsip kerja :

Apabila input gerbang logika NAND U1:A keduanya berlogika 1 (HIGH) maka output yang dihasilkan akan belogika 0 (LOW) sehingga tegangan yang terukur pada outputnya 0 V. output dari gerbang NAND U1:A masuk ke input gerbang NAND U1:B, NAND U1:C dan NAND U1:D. di gerbang NAND U1:B input nya kan berlogika 1 (HIGH) dan 0 (LOW) yang mana outputnya akan berlogika 1 (HIGH) sehingga terukur tegangan outputnya sebesar 4.53 V. Dengan tegangan 4.53 maka relay aktif dan coil relay berpindah ke kiri yang menyebabkan arus dari baterai mengalir ke lampu sehingga lampu menyala.  

 

Digerbang NAND U1:C karena salah satu inputnya berasal dari output NAND U1:A sehingga berlogika 0 (LOW) dan input yang satu lagi berlogika 1 (HIGH) sehingga outputnya berlogika 1 (HIGH) yang mengaliri arus ke R1 220 ohm dan masuk ke LED sehingga LED menyala karena tegangan cukup(2.23 V).

 

Digerbang NAND U1:D inputnya akan berlogika 0 (LOW) yang berasal dari output NAND U1:A dan satu lagi berlogika 0 (LOW) dari logic state sehingga output akan berlogika 1 (HIGH) yang akan mengaliri arus menuju transistor dan terukur tegangan pada basis transistor sebesar 4.84 V sehingga transistor sudah aktif. Karena transistor aktif, maka arus mengalir dari VCC menuju R2 10k masuk ke kaki collector lalu menuju ke R3 10k dan R4 220 ohm. Dari R4 arus mengalur masuk ke LED karena tegangan pada LED cukup maka LED pun menyala.

 

Jika input NAND U1:A keduanya berlogika 0 (LOW) maka output dari gerbang NAND U1:B akan berlogika 0 (LOW) dan begitu juga dengan gerbang NAND U1:C yang menyebabkan lampu dan LED yellow tidak menyala. Sedangkan jika kedua input gerbang NAND U1:D berlogika 1 (HIGH) maka tidak ada arus yang mengalir dari outputnya karena output berlogika 0 (LOW).  

 

C. Video

 

 

D. Download

• Materi >> klik disini
• HTML >> klik disini
• Rangkaian >> klik disini
• Video >> klik disini
• Datasheet Gerbang Logika >> klik disini
• Datasheet LED >> klik disini
• Datasheet Transistor BC547 >> klik disini
• Datasheet Resistor >> klik disini
• Datasheet Relay >> klik disini

 

5. Soal – Soal

A. Example

 1. Sebutkan 5 jenis seri IC dari family TTL selain gambar di bawah ini!

 

 

Jawab :

·       IC 74Foo

·       IC 74HC1o

·       IC 74LSo3

·       IC 74So8

·       IC 74ASo2

 

2. Rumus yang digunakan untuk mencari tahanan pull up resistif pada saat rangkaian perangkat collector terbuka adalah..

Jawab :

 

 

B. Problem

1. Pada gambar simulasi rangkaian, apa yang terjadi jika kedua input dari gerbang NAND U1:A berlogika LOW dan salah satu input gerbang NAND U1:C berlogika LOW?

Jawab :

            Karena kedua input gerbang NAND U1:A berlogika LOW maka outputnya akan menghasilkan logika HIGH dimana ia akan masuk ke input U1:B dan U1:C. Karena input U1:B keduanya berlogika HIGH maka outputnya berlogika LOW, sehingga tidak ada arus yang mengalir. Sedangkan input gerbang NAND U1:C berlogika HIGH dan LOW yang menyebabkan outputnya berlogika HIGH dan LED menyala.

 

2. Apa yang terjadi jika rangkaian dibawah ini diganti gerbang 74Soo menjadi gerbang 74LSoo?

 

 

Jawab :

            Jika mengganti gerbang 74Soo dengan IC 74LSoo, rangkaian menjadi gagal fungsi karena gerbang NAND 74LSoo memiliki kemampuan keluaran HIGH hanya 0,4 mA. Ia tidak dapat memberi makan 20 beban masukan NAND yang diimplementasikan menggunakan gerbang 74Soo. Dengan begitu, maka akan melampaui kemampuan fan-out status HIGH di perangkat. Selain itu, gerbang 74LSoo memiliki spesifikasi penyerap arus keluaran 8 mA, sedangkan persyaratan penurunan masukan 74Soo adalah 2 mA. Hal ini menyiratkan bahwa 74LSoo hanya dapat memberikan makan 4 input dari 74Soo dengan andal dalam status LOW. Dengan memberi makan sebanyak 20 input, maka akan melampaui kemampuan fan-out LOW-state 74LSoo dengan selisih yang besar.

 

C. Soal Pilihan Ganda

1. IC yang termasuk keluarga CMOS adalah…

A. IC 74Soo

B. IC 741

C. IC 4000 series

D. IC Op-Amp

 

Jawab : C

 

2. Berapa tegangan supplay dari IC 74Soo dari keluarga TTL?

A. 4.5 – 5 Volt

B. 3.5 – 5 Volt

C. 4.7 – 5 Volt

D. 1.5 – 4 Volt

 

Jawab : A