Fig 6.16 Sistem Digital



1. Pendahuluan[Kembali]

    Materi mengenai penggabungan dua IC 74HC382 sebagai penjumlah 8-bit merupakan penerapan dari konsep dasar aritmatika digital, khususnya dalam membangun unit logika aritmatika (ALU) yang mampu melakukan operasi penjumlahan secara paralel. IC 74HC382 sendiri adalah ALU 4-bit yang dapat melakukan berbagai operasi logika dan aritmatika tergantung pada konfigurasi input kontrolnya. Dengan menggabungkan dua IC ini secara berantai—dimana output carry dari IC pertama menjadi input carry bagi IC kedua—maka dapat dibentuk sistem yang mampu menjumlahkan dua bilangan biner 8-bit. Pemahaman rangkaian ini sangat penting dalam desain sistem digital dan komputer, karena menunjukkan bagaimana operasi dasar matematika dapat diimplementasikan secara elektronik menggunakan perangkat logika terintegrasi.

2. Tujuan[Kembali]

  1. Memahami cara kerja ALU 4-bit (74HC382) dalam melakukan operasi aritmatika, khususnya penjumlahan biner, berdasarkan konfigurasi input kontrol logika.
  2. Menganalisis prinsip penggabungan dua IC ALU secara berantai untuk memperluas operasi aritmatika dari 4-bit menjadi 8-bit menggunakan propagasi carry.
  3. Meningkatkan kemampuan merancang dan mensimulasikan rangkaian digital yang melibatkan kombinasi komponen logika untuk aplikasi komputasi dasar dalam sistem digital

3. Alat dan Bahan[Kembali]

    A. Alat

1. IC 74HC382

    
     Spesifikasi:

  • Jenis IC: Menggunakan dua buah IC 74HC382 (4-bit ALU - Arithmetic Logic Unit).
  • Jumlah Bit: Penjumlahan 8-bit, terdiri dari dua bagian:
  • IC pertama untuk bit rendah (A0–A3 dan B0–B3)
  • IC kedua untuk bit tinggi (A4–A7 dan B4–B7)
  • Input: Dua buah bilangan biner 8-bit: A0–A7 dan B0–B7
  • Sinyal kontrol: S2, S1, S0 = 010 untuk operasi penjumlahan
  • CN4 (Carry In awal): diatur ke logika rendah (0)
  • Output: Hasil penjumlahan 8-bit: F0–F7
  • OVR (Overflow indicator) untuk deteksi overflow dari bit tertinggi
  • Koneksi Carry: Carry Out dari IC pertama terhubung ke Carry In dari IC kedua
  • Tegangan Operasi: Umumnya +5V (sesuai spesifikasi standar TTL/CMOS)
  • Tujuan Fungsi: Melakukan penjumlahan dua bilangan biner 8-bit secara paralel menggunakan logika hardware.
2. Gerbang Logika AND

     Jenis: Quad 2-input AND Gate

     Spesifikasi:

  • Tersedia 4 gerbang AND dalam 1 IC
  • Tegangan operasi: 4.75V – 5.25V
  • Fungsi: Menggabungkan input A dan B sebagai D-input untuk shift register

3. Gerbang Logika NOT

    Jenis: Hex Inverter (6 gerbang NOT dalam satu IC)

    Spesifikasi:

  • Fungsi: Membalikkan logika dari tombol input (misal untuk MR)
  • Tegangan operasi: 4.75V – 5.25V

4. Clock Generator

    Jenis: Hex Inverter (6 gerbang NOT dalam satu IC)

    Spesifikasi:

  • Fungsi: Membalikkan logika dari tombol input (misal untuk MR)
  • Tegangan operasi: 4.75V – 5.25V


5. Logic State

    Jenis: Alat indikator logika digital

    Spesifikasi:

  • Menampilkan status HIGH (1) atau LOW (0) pada output Q0 – Q7
  • Digunakan untuk memantau output dari shift register secara visual


6. Logic Probe

    Jenis: Probe untuk memantau logika input/output

    Spesifikasi:

  • Memberikan indikator visual pada kondisi logika (High/Low)
  • Ditempatkan pada pin untuk membaca kondisi sinyal


4. Dasar Teori[Kembali]

    IC 74HC382 merupakan sebuah Arithmetic Logic Unit (ALU) 4-bit yang dirancang untuk melakukan berbagai operasi aritmatika dan logika berdasarkan kombinasi input kontrol S2, S1, dan S0. Salah satu fungsi utama dari IC ini adalah melakukan penjumlahan biner, yaitu menambahkan dua buah angka biner 4-bit yang diberikan melalui input A (A0–A3) dan B (B0–B3). Selain itu, IC ini juga dilengkapi dengan input Carry-in (CN4) dan output Carry-out, yang memungkinkan hasil penjumlahan melibatkan bit lanjutan jika terjadi overflow atau perluasan bit ke unit lain.

    Dalam konteks penjumlahan 8-bit, dua buah IC 74HC382 dapat digabungkan secara berantai, di mana IC pertama bertugas menjumlahkan 4 bit rendah dan IC kedua menjumlahkan 4 bit tinggi. Carry-out dari IC pertama menjadi Carry-in bagi IC kedua, sehingga memastikan akurasi hasil penjumlahan secara menyeluruh dari LSB (Least Significant Bit) hingga MSB (Most Significant Bit). Dengan konfigurasi kontrol S2S1S0 = 010, kedua IC akan bekerja dalam mode penjumlahan A + B. Hasil akhir dari penjumlahan dapat diambil dari pin output F0–F3 pada masing-masing IC, dan overflow dapat dideteksi melalui pin OVR.

    Penerapan rangkaian seperti ini menjadi dasar dalam perancangan sistem digital, terutama pada arsitektur komputer dan mikrokontroler, di mana operasi aritmatika dasar seperti penjumlahan dilakukan secara paralel dan cepat melalui rangkaian logika. Pemahaman terhadap penggabungan ALU 4-bit menjadi sistem 8-bit juga menjadi fondasi dalam mempelajari desain unit pemrosesan (processor unit), termasuk bagaimana data biner diproses dalam sistem digital secara efisien dan akurat.

 


a. Prosedur

1. Siapkan Komponen

  • Op-amp (misalnya IC 741), resistor dengan nilai 1 kΩ, 2 kΩ, 4 kΩ, 8 kΩ, resistor feedback (misalnya 10 kΩ), sumber tegangan DC (misalnya +5V), kabel jumper, saklar atau push-button, dan breadboard.

2. Pasang Op-Amp di Breadboard

  • Letakkan IC op-amp pada breadboard dan pastikan setiap pin mudah diakses.

3. Rangkai Resistor Pembobot

  • Hubungkan keempat resistor dengan nilai 8 kΩ, 4 kΩ, 2 kΩ, dan 1 kΩ ke masing-masing input digital (A, B, C, D) mulai dari LSB hingga MSB.
  • Ujung resistor lainnya disatukan ke input inverting op-amp (pin 2).

4. Hubungkan Sumber Input Digital

  • Sambungkan sisi input resistor ke saklar yang dapat memilih antara logika 0 (ground) dan logika 1 (+5V) sebagai masukan digital.

5. Pasang Resistor Feedback

  • Hubungkan resistor feedback (misalnya 10 kΩ) antara output op-amp (pin 6) dan input inverting (pin 2).

6. Sambungkan Power Op-Amp

  • Hubungkan pin V+ (pin 7) ke +12V dan V− (pin 4) ke -12V atau ground tergantung kebutuhan op-amp.

7. Hubungkan Output

  • Ambil output analog dari pin 6 op-amp untuk dihubungkan ke voltmeter atau osiloskop guna melihat hasil tegangan analog.

8. Lakukan Pengujian

  • Uji kombinasi input digital mulai dari 0000 hingga 1111 dan amati perubahan tegangan output analog secara bertahap dan proporsional.

b. Rangkain Simulasi dan Prinsip Kerja

    Rangkaian 6.16

    Rangkaian pada gambar awal bekerja dengan prinsip dasar penggabungan dua IC 74HC382 untuk melakukan penjumlahan dua bilangan biner 8-bit secara paralel. Masing-masing IC 74HC382 berfungsi sebagai ALU 4-bit yang menangani bagian berbeda dari bilangan input. IC pertama (bagian bawah) digunakan untuk menjumlahkan empat bit rendah (A0–A3 dan B0–B3), sedangkan IC kedua (bagian atas) menangani empat bit tinggi (A4–A7 dan B4–B7).

    Ketiga input kontrol (S2, S1, S0) pada kedua IC diatur ke logika 010, yang menandakan operasi penjumlahan biner standar tanpa komplement. Pada awalnya, carry-in (CN4) dari IC pertama diberi logika rendah (0), karena tidak ada carry masuk dari rangkaian sebelumnya. Setelah operasi penjumlahan dilakukan pada IC pertama, jika terjadi kelebihan nilai (carry), maka carry-out dari IC pertama akan diteruskan ke carry-in dari IC kedua, agar penjumlahan 8-bit dapat berjalan secara berkesinambungan.

    Output dari kedua IC, yaitu F0–F3 dari masing-masing IC, akan membentuk hasil penjumlahan 8-bit penuh (dari bit 0 sampai bit 7). Sementara itu, pin OVR (Overflow) dari IC kedua digunakan untuk mendeteksi apabila hasil penjumlahan melampaui batas representasi 8-bit (overflow), yang sangat penting dalam aplikasi aritmatika digital. Dengan konfigurasi ini, sistem mampu melakukan operasi penjumlahan 8-bit hanya dengan dua IC ALU 4-bit secara efektif dan efisien.  


6. Link Download[Kembali]

donwload rangkaian 11.6 [klik]

donwload rangkaian 11.7 [klik]

donwload vidio penjelasan rangkaian 11.6 [klik]

donwload vidio penjelasan rangkaian 11.7 [klik]

Komentar

Posting Komentar