Apa itu Sirkuit Digital: Desain dan Aplikasinya

Rangkaian digital atau elektronika digital merupakan salah satu cabang elektronika yang berhubungan dengan sinyal digital untuk melakukan berbagai tugas guna memenuhi berbagai kebutuhan. Sinyal input yang diterapkan ke sirkuit ini dalam bentuk digital, yang direpresentasikan dalam format bahasa biner 0 dan 1. Sirkuit ini dirancang dengan menggunakan gerbang logis seperti gerbang AND, OR, NOT, NANAD, NOR, XOR yang melakukan operasi logis. Representasi ini membantu rangkaian untuk beralih dari satu keadaan ke keadaan lain untuk memberikan keluaran yang tepat. Sistem rangkaian digital terutama dirancang untuk mengatasi kelemahan sistem analog yang lebih lambat dan data keluaran yang diperoleh mungkin terdapat kesalahan.

Apa itu Sirkuit Digital?

Definisi : Sirkuit digital dirancang dengan menggunakan sejumlah gerbang logika pada satu kesatuan sirkuit terpadu - IC. Input ke sirkuit digital apa pun dalam bentuk biner '0' dan '1'. Output yang diperoleh dari pemrosesan data digital mentah memiliki nilai yang tepat. Sirkuit ini dapat direpresentasikan dalam 2 cara baik secara kombinasional atau secara berurutan.

Dasar-dasar Sirkuit Digital

Desain sirkuit digital pertama kali dimulai dengan desain relay, tabung vakum kemudian, TTL Transistor-Transistor Logic , Emitter digabungkan logika, dan Logika CMOS. Desain ini menggunakan sejumlah besar gerbang logis seperti AND, OR, NOT, dll yang terintegrasi pada satu IC. Input dan output data digital direpresentasikan dalam tabel kebenaran logis dan diagram waktu.

Level Logis

Data digital direpresentasikan dalam format logika, yaitu format “0” dan “1”. Di mana logika 0 menunjukkan bahwa sinyal rendah atau 'GND' dan logika1 menunjukkan sinyal tinggi atau terhubung ke suplai 'VCC' seperti yang ditunjukkan di bawah ini

Level Logika

Tabel Kebenaran Logis

Tabel kebenaran logis adalah representasi matematis dari kinerja sinyal digital ketika dilewatkan melalui rangkaian digital. Tabel terdiri dari 3 kolom yaitu kolom jam, kolom masukan, dan kolom keluaran. Misalnya, tabel logika gerbang NOT direpresentasikan sebagai berikut

Diagram Waktu

Perilaku sinyal digital direpresentasikan dalam format domain waktu, sebagai contoh, jika kita menganggap tabel kebenaran gerbang logika BUKAN, diagram waktu direpresentasikan sebagai berikut ketika clock tinggi, input rendah, lalu output tinggi. Begitu pula ketika input tinggi maka outputnya rendah.

Diagram Waktu

Gates

Gerbang logika adalah komponen elektronik yang diimplementasikan menggunakan fungsi Boolean. Gerbang biasanya diimplementasikan menggunakan dioda, transistor, dan relai. Ada berbagai jenis gerbang logis yaitu, AND, OR, NOT, NANAD, NOR, XOR. Diantaranya AND, OR, NOT adalah gerbang dasar dan NAND dan NOR adalah gerbang universal. Mari kita pertimbangkan representasi gerbang AND seperti di bawah ini, yang memiliki 2 input dan satu output.

DAN Gerbang

Tabel kebenaran gerbang AND

Diagram Waktu Gerbang AND

Ada banyak cara dalam membangun sirkuit digital yang menggunakan gerbang logika dengan membuat logika kombinasional, rangkaian logika sekuensial, atau dengan perangkat logika yang dapat diprogram yang menggunakan tabel pencarian, atau dengan menggunakan kombinasi banyak IC, dll. Biasanya, mereka dirancang menggunakan format rangkaian kombinasional dan sekuensial seperti yang ditunjukkan di bawah ini

Sirkuit Logika Kombinasional

Ini adalah kombinasi dari berbagai gerbang logika seperti AND, OR, NOT. Rancangan logika kombinasional dibuat sedemikian rupa sehingga keluaran bergantung pada masukan saat ini dan logika tidak bergantung pada waktu. Sirkuit logika kombinasional diklasifikasikan menjadi 3 jenis, yaitu

Sirkuit Logika Kombinasional

• Fungsi aritmatika dan logika: Adders, Pengurang , Pembanding , PLD
• Transmisi Data: Multiplexer, Demultiplexer , Encoder, Decoder
• Pengonversi Kode: Biner , BCD , 7-segmen.

Sirkuit Sekuensial

Desain sirkuit sekuensial berbeda dari rangkaian kombinasional. Dalam rangkaian sekuensial, logika keluaran bergantung pada nilai masukan sekarang dan masa lalu. Ini juga terdiri dari elemen memori yang menyimpan pemrosesan dan data yang diproses. Rangkaian sekuensial diklasifikasikan menjadi 2 jenis yaitu,

• Sirkuit Sinkron
• Sirkuit Asinkron

Beberapa contoh rangkaian sekuensial adalah sandal jepit, jam , counter , dll.

Diagram Sirkuit Sekuensial

Desain Sirkuit Digital

Sirkuit digital dapat dirancang dengan cara berikut ini

• Menggunakan representasi sistem sekuensial dan representasi sistem kombinasional
• Menggunakan metode matematika dengan mengurangi algoritma redundansi logis seperti K-Map , Aljabar Boolean , Algoritma QM, diagram keputusan biner, dll.
• Menggunakan mesin aliran data yang terdiri dari register dan bis-bis atau kabel. Data dikomunikasikan di antara berbagai komponen menggunakan bus dan register. Mesin ini dirancang menggunakan bahasa deskripsi perangkat keras seperti VHDL atau Verilog .
• Komputer adalah mesin logika transfer register tujuan umum yang dirancang dengan menggunakan a program mikro dan prosesor microsequencer.

Masalah Desain Sirkuit Digital

Karena rangkaian digital dibangun dengan komponen analog seperti resistor, relai, transistor, dioda, sandal jepit, dll. Perlu dicatat bahwa komponen ini tidak mempengaruhi perilaku sinyal atau data selama operasi rangkaian digital. Berikut ini adalah masalah desain yang biasanya diamati diantaranya,

• Masalah seperti gangguan dapat terjadi karena desain sistem yang tidak tepat
• Sinkronisasi yang tidak tepat dari sinyal clock yang berbeda menyebabkan metastabilitas di sirkuit
• Sirkuit digital menghitung lebih berulang karena kekebalan kebisingan yang tinggi.

Contoh Sirkuit Digital

Berikut contoh rangkaian digital

• Ponsel
• Radio
• Kalkulator, dll.

Keuntungan

Berikut ini adalah kelebihannya

• Akurasi dan programabilitas tinggi
• Mudah untuk menyimpan data digital
• Kebal terhadap kebisingan
• Banyak sirkuit digital dapat diintegrasikan pada satu IC
• Sangat fleksibel
• Keandalan tinggi
• Tingkat penularan yang tinggi
• Sangat aman.

Kekurangan

Berikut ini adalah kekurangannya

• Mereka hanya beroperasi pada sinyal digital
• Mengkonsumsi lebih banyak energi daripada sirkuit analog
• Disipasi panas lebih banyak
• Harga tinggi.

Aplikasi

Berikut ini adalah aplikasinya

• ADC - Pengubah analog ke digital
• DAC - Konverter digital ke analog
• Generator Sinyal
• CRO
• UNTUK kartu pintar , dll.

FAQ

1). Untuk apa sirkuit digital digunakan?

Sirkuit digital digunakan untuk melakukan operasi logika Boolean.

2). Bagaimana sirkuit digital bekerja?

Sirkuit digital bekerja dengan sinyal diskrit, yang direpresentasikan dalam bentuk biner dari 0 dan 1.

3). Apa saja komponen dasar rangkaian digital?

Komponen dasar dari rangkaian digital adalah sandal jepit, dioda, transistor, Gates, dll.

4). Sirkuit terbuat dari apa?

Sirkuit elektronik terdiri dari sejumlah komponen pasif dan aktif, yang dihubungkan menggunakan kabel penghantar.

5). Sebutkan beberapa contoh komponen Aktif dan Pasif?

• Contoh komponen aktif adalah dioda, IC, tabung vakum triode, dll.
• Contoh komponen pasif adalah resistor, kapasitor, induktor, trafo, dll.

6). Mengapa kami menggunakan resistor di sirkuit?

Kami menggunakan resistor di sirkuit untuk mengontrol aliran arus.

Sirkuit elektronik terdiri dari sejumlah komponen pasif dan aktif, yang dihubungkan menggunakan kabel penghantar. Mereka berdua jenis sirkuit mereka adalah sirkuit analog dan sirkuit digital. Masukan ke rangkaian analog adalah sinyal variabel kontinu, yang memberikan informasi sinyal seperti arus, tegangan, dll. Sinyal masukan rangkaian digital dalam format domain waktu diskrit, yang direpresentasikan dalam '0' dan '1'. Ini memberikan kekuatan sinyal, rasio kebisingan, atenuasi, dll. Properti dari sinyal digital. Keuntungan utama menggunakan sirkuit digital adalah mudah untuk diterapkan dan dipahami.