karakteristik ic digital

7/22/2019 Karakteristik IC digital

http://slidepdf.com/reader/full/karakteristik-ic-digital 1/16

BAB II

Percobaan 1

Karakteristik IC - IC Digital

2.1 Tujuan Percobaan

1. Mampu merangkai rangkaian pengukuran threshold voltage

2. Mampu merangkai rangkaian threshold pull-down dan pull-up baik dengan beban

maupun tidak.

3. Mengetahui dan mempelajari karakteristik IC digital yang meliputi threshold voltage dan

pengaruh pembebanan

2.2 Alat dan Bahan

1) Power Supply

2) Multimeter

3) Protoboard

4) Resistor (1KΩ, 2KΩ)

5) IC CMOS 4011, IC TTL 7400

6) Jumper



2.3 Langkah Percobaan

2.3.1 Threshold Voltage

1) Buat rangkaian seperti gambar di bawah dengan menggunakan IC TTL 7400 dan IC

CMOS 4011.

Gambar 2.1 Gambar Rangkaian Threshold Voltage

2) Mengeset input power supply agar 0 V

3) Mengukur Vout

4) Menaikan Vin secara periodik sampai 12V kemudian catat Vout

5) Menurunkan Vin secara periodic sampai 0V kemudian catat Vout

6) Mengulang langkah 1 – 5 untuk IC 4011 dan IC 7400

2K Ohm

1K Ohm

1K Ohm



2.3.2 Pengaruh Pembebanan

2.3.2.1 Pull Up


CMOS 4011.

Gambar 2.2 Gambar Rangkaian Pull Up

2) Mengukur Vout diantara kaki no 3 dan ground, kemudian catat Vout

3) Mengukur Vout tanpa dipasang resistor, catat hasil keluarannya

4) Ulangi langkah 1 – 3 dengan menggunakan IC 7400 dan IC 4011

1K Ohm



2.3.2.2 Pull Down


CMOS 4011.

Gambar 2.3 Gambar Rangkaian Pull Down

2) Mengukur Vout diantara kaki no 3 dan kaki no 7, dengan kondisi resistor terpasang

catat Vout.

3) Mengulangi langkah no 2 dengan kondisi resistor dilepas

4) Mengulangi langkah no 1 – 3 dengan menggunakan IC 4011 dan IC 7400

1K Ohm



2.4 Data Percobaan


2.4.1.1 Threshold Voltage Low

Tabel 2.1 Tabel Data Percobaan Threshold Voltage Low

IC TTL 7400(0 V-12 V) IC CMOS 4011(0 V-12 V)

Vin Vout Vin Vout

0 3,44 0 8,46

3,48 2,15 3,9 5,04

7,2 0,20 6 5,04

8,5 0,18 9,5 5,04

11,8 0,15 12 5,04

2.4.1.2 Threshold Voltage High

Tabel 2.2 Tabel Data Percobaan Threshold Voltage High

IC TTL 74LS00(12 V- 0V) IC CMOS 4011(12 V- 0V)

Vin Vout Vin Vout

0 3,44 0 5,63

3,48 2,15 3,9 5,04

7,2 0,20 6 5,05

8,5 0,18 9,5 5,06

11,8 0,15 12 5,4

2.4.2 Pengaruh Pembebanan

Tabel 2.3 Tabel Data Percobaan Pengaruh Pembebanan

IC VinTanpa R Dengan R

Pull Up Pull Down Pull Up Pull Down

TTL 7400 4,86 V 3,13 2,4 4,40 2,93

CMOS 4011 5.15 V 2,6 2,57 4,73 3,12



2.5 Analisa dan Pembahasan


2.5.1.1 Penjelasan Singkat

Threshold voltage adalah peralihan tegangan dari logika 0 ke logika 1 atau sebaliknya,

dan threshold voltage berfungsi untuk membuat transistor menjadi nyala atau menjadi on.

Pada percobaan Karakteristik IC-IC Digital ini, akan dilakukan dua jenis pengukuran

yaitu threshold low dan threshold high. Pengukuran yang pertama adalah pengukuran

threshold voltage low dengan range tegangan antara 0-12 volt untuk IC TTL 7400 dan

antara 0-12 volt untuk IC CMOS 4011. Dan pengukuran kedua adalah pengukuran

threshold voltage high dengan range tegangan antara 12 - 0 volt untuk IC TTL 7400 danantara 12-0 volt untuk IC CMOS 4011.

2.5.1.2 Grafik Threshold Voltage Ideal

Gambar 2.4 Grafik Threshold Voltage Ideal



2.5.1.3 Perbandingan dengan Teori

Dari ke empat data di atas dapat disimpulkan bahwa baik IC TTL maupun IC

CMOS cara kerjanya berbasis gerbang NAND. Dimana semakin tinggi nilai masukan

maka akan semakin rendah nilai keluarannya. Perbedaan pada ke duanya terdapat pada

proses peng-inputan tegangan. Pada IC TTL, jika pada proses LOW tegangan input

dimulai dari tegangan paling rendah (0 volt) hingga yang paling tinggi (12 volt), sehingga

menghasilkan tegangan keluaran dari nilai rendah ke tinggi. Sedangkan pada proses

HIGH tegangan input dimulai dari tegangan tinggi (12 volt) hingga ke tegangan paling

rendah (0 volt), sehingga menghasilkan tegangan keluaran dari nilai tertinggi ke

rendah.Sedangakan pada IC CMOS, jika pada proses LOW tegangan input dimulai dari

tegangan paling rendah (0 volt) hingga yang paling tinggi (12 volt), sehingga

menghasilkan tegangan keluaran dari nilai rendah ke tinggi. Sedangkan pada proses

HIGH tegangan input dimulai dari tegangan tinggi (12 volt) hingga ke tegangan paling

rendah (0 volt), sehingga menghasilkan tegangan keluaran dari nilai tertinggi ke rendah.

Tabel 2.4 Tabel Pertandingan Tegangan Treshold Teori dan Percobaan

IC

Tegangan Treshold Data

sheet

Tegangan Treshold Hasil

Percobaaan

Vt(high) Vt(low) Vt(high) Vt(low)

7400 2 0.8 7,2 0.01

4011 3.5 1.5 3.9 0.01

Dari tabel perbandingan tegangan threshold di atas dapat kita ketahui bahwa tegangan

threshold datasheet pada IC TTL 7400 high yaitu antara 2 dan lownya 0.8.dan untuk IC

CMOS 4011 highnya adalah 3.5 dan lownya 1.5. Sedangkan pada hasil percobaan

tegangan threshold datasheet pada IC TTL 7400 high yaitu antara 2 dan lownya 0.8.danuntuk IC CMOS 4011 highnya adalah 3.5 dan lownya 1.5. Sehingga kita kethaui bahwa

tegangan threshold antara datasheet dan hasil percobaan berbeda, hal ini disebabkan oleh

ketidaktelitian dalam mendapatkan step kenaikan dan penurunan pada tegangan input dan

output.



Gambar 2.8 Grafik Threshold Voltage High IC CMOS 4011

2.5.1.5 Analisa Threshold Voltage Low IC TTL 7400

Pengukuran threshold voltage low dengan range tegangan yang diatur dengan

potensiometer antara 0 ke 12 volt untuk IC TTL 7400.

Tabel 2.5 Tabel Pengukuran Threshold Voltage Low IC 7400

IC TTL 7400

Vin Vout

0 3,44

3,48 2,15

7,2 0,20

8,5 0,18

11,8 0,15

Dari tabel diatas terlihat bahwa bila semakin kecil Vin maka Vout makin besar. Hal

ini sesuai dengan teori, bahwa IC TTL 7400 berbasis gerbang NAND.

Gerbang NAND adalah gabungan dari gerbang NOT-AND, atau suatu fungsi AND

yang dibalikkan. Dengan kata lain bahwa gerbang NAND akan menghasilkan sinyal

keluaran yang lebih rendah dari sinyal masukan.

Untuk dapat menghasilkan input logika ‘1’ pada IC TTL 7400, diberikan tegangan 12

V. Untuk logika ‘0’ diberikan tegangan 0 V.Pada saat peralihan tegangan input 0 V ke

3,48 V dan dari 3,48 V ke 7,2 V terlihat ada perubahan tegangan output dari 3,44 V ke

2,15 V dan berubah derastis dari 2,15 V ke 0,20 V. Hal ini berarti bahwa threshold



voltage sudah ada antara 0 V sampai 3,48 V dan juga berada diantara 3,48 V sampai 7,2

V . Untuk voltase yang lainnya, tidak kami hitung sebagai threshold karena jeda voltase

yang amat sedikit, yaitu 0,02 dan 0,03. Jadi, itu kami simpulkan sebagai ketidak telitian

alat ukur.

Dari grafik perbandingan tegangan input dan output pada IC TTL 7400 dapat kita

lihat bahwa apabila tegangan inputnya kecil maka tegangan outputnya besar, sedangkan

jika tegangan input besar maka tegangan outpunya kecil.

2.5.1.6 Analisa Threshold Voltage Low IC CMOS 4011

Pengukuran threshold voltage low dengan range tegangan yang diatur dengan

potensiometer antara 0 ke 12 volt untuk IC CMOS 4011.

Tabel 2.6 Tabel Threshold voltage low IC CMOS 4011

IC CMOS 4011

Vin Vout

0 8,46

3,9 5,04

6 5,04

9,5 5,04

12 5,04

Dari tabel diatas terlihat bahwa bila semakin kecil Vin maka Vout makin besar. Hal

ini sesuai dengan teori, bahwa IC CMOS 4011 berbasis gerbang NAND.

Gerbang NAND adalah gabungan dari gerbang NOT-AND, atau suatu fungsi AND

yang dibalikkan. Dengan kata lain bahwa gerbang NAND akan menghasilkan sinyal

keluaran yang lebih rendah dari sinyal masukan.

Untuk dapat menghasilkan input logika ‘1’ pada CMOS, diberikan tegangan 12

V.Untuk logika ‘0’ diberikan tegangan 0 V.Pada saat peralihan tegangan input 0 V ke

3,9V dan dari 3,9 V ke 6 V, terjadi perubahan tegangan output dari 8,46 ke 5,04 V dan



tidak mengalami perubahan tegangan yaitu 5,04 V. Hal ini berarti bahwa threshold

voltage ada antara 0 sampai 3,9 V.

Dari grafik perbandingan tegangan input dan output pada IC CMOS 4011 dapat kita

lihat bahwa apabila tegangan inputnya kecil maka tegangan outputnya besar, sedangkan

jika tegangan input besar maka tegangan outputnya kecil.

2.5.1.7 Analisa Threshold Voltage High IC TTL 7400

Pengukuran threshold voltage High dengan range tegangan yang diatur dengan

potensiometer antara 12 ke 0 volt untuk IC TTL 7400

Tabel 2.7 Tabel Pengukuran Threshold Voltage High IC 7400

IC TTL 7400(12 V- 0V)

Vin Vout

11,8 0,15

8,5 0,18

7,2 0,20

3,48 2,15

0 3,44

Sesuai dengan data di atas dapat diketahui bahwa semakin besar Vin maka akan

semakin kecil Vout. Teori gerbang NAND juga berlaku pada percobaan ini.

Pada IC TTL 7400, saat peralihan tegangan input 11,8 V ke 7,2 V belum terjadi

perubahan tegangan output yang signifikan, yaitu hanya sebesar 0,05 V, dan itu tidak

kami hitung sebagai threshold karena jeda voltase yang amat sedikit, maka kami

simpulkan ini sebagai kesalahan alat ukur. Kemudian dari 7,2 V ke 3,48 V terjadi

perubahan dari 0,20 V ke 2,15 V. Dan dari tegangan input 3,48 V ke 0 V terjadi

perubahan tegangan output dari 2,15 V ke 3,44 V. Hal ini berarti bahwa thresholdvoltage berada antara 7,2 V sampai 3,48 V dan diantara 3,48 V sampai 0 V. Dari grafik

perbandingan tegangan input dan output pada IC TTL 7400 dapat kita lihat bahwa apabila

tegangan inputnya besar maka tegangan outputnya kecil, sedangkan jika tegangan input

kecil maka tegangan outputnya besar.



2.5.1.8 Analisa Threshold Voltage High IC CMOS 4011

Pengukuran threshold voltage High dengan range tegangan yang diatur dengan

potensiometer antara 12 ke 0 volt untuk IC CMOS 4011.

Tabel 2.8 Tabel Pengukuran Threshold Voltage High IC 4011

IC CMOS 4011 (12 V- 0V)

Vin Vout

12 5,06

9,5 5,06

6 5,05

3,9 5,05

0 5,63

Sesuai dengan data di atas dapat diketahui bahwa semakin besar Vin maka akan

semakin kecil Vout. Teori gerbang NAND juga berlaku pada percobaan ini.

Pada IC CMOS 4011 saat peralihan tegangan input 12 V ke 9,5 V tidak terjadi

perubahan tegangan output. Lalu dari 9,5V menuju 6V terjadi perubahan 0,01V, yaitu

dari 5,06V menuju 5,05V, namun ini kami anggap sama karena terjadi ketidaktelitian

pengamatan. dan dari 3,9V ke 0 V terjadi perubahan tegangan dari 5,04 V ke 5,63 V.

Hal ini berarti bahwa threshold voltage berada antara 3,9 V sampai 0 V.

Dari grafik perbandingan tegangan input dan output IC CMOS 4011 dapat kita

lihat bahwa apabila tegangan inputnya besar maka tegangan outputnya kecil,

sedangkan jika tegangan input kecil maka tegangan outputnya besar.



Pull up yaitu Pull up digunakan bersama output open collector dan open drain. Karena

outputnya tidak memiliki koneksi langsung menuju suplai positif. Jadi, output

rangkaian ini harus diberi beban tambahan jika asumsi logika internal tinggi.

2.5.2.3 Analisa Pull Down IC TTL 7400 dan IC CMOS 4011

Tabel 2.10 Tabel Pengukuran Pengaruh Pembebanan IC TTL 7400 dan IC CMOS 4011

IC VinTanpa R Dengan R

Pull Down Pull Down

TTL 7400 4,86 V 2,4 2,93

CMOS 4011 5.15 V 2,57 3,12

Pada pembebanan pull down, nilai tegangan keluaran lebih tinggi dari nilai

tegangan keluaran tanpa R yaitu dari 2,4 V menjadi 2,93 V. Hal ini tidak sesuai

dengan teori, bahwa tegangan keluaran akan turun jika dipasang secara pull down.

Kesalahan ini terjadi karena berkurangnya kerja dari IC dan resistor, serta kurang

akuratnya potensiometer, karena sudah lama dipakai.

Pada pembebanan pull down, nilai tegangan keluaran lebih besar dari nilai tegangan

keluaran tanpa R. Hal ini tidak sesuai dengan teori, bahwa tegangan keluaran akan

turun jika dipasang secara pull down, yaitu dari 2,57 V menjadi 3,12 V, karena

kurang ketelitian dari melakukan percobaan.

Manfaat dari pull down yaitu : Menghindari kondisi mengambang dari input.Untuk

menentukan input dari perangkat sebagai 1 ( 0 jika pull down), resistor mendorong

input menjadi up ketika switch-nya terbuka. Dan switch-nya akan tertutup bila

inputnya low. Posisi saklar dan resistor dapat dipertukarkan - resistor ke ground, dan

switch ke suplai +.



2.6 Kesimpulan

1. Threshold voltage adalah tegangan ambang di mana nilai output suatu gerbang logika

berubah dari logika 0 ke logika 1 atau sebaliknya.

2. IC TTL dan IC CMOS sama – sama berbasis gerbang NAND, yaitu semakin tinggi nilai

tegangan masukan maka akan semakin rendah nilai tegangan keluarannya.

3. Threshold voltage low sama dengan threshold voltage high.

4. Jika nilai tegangan output IC cenderung tetap pada variasi input, maka IC mengalami

kerusakan.

5. Resitor pull up berarti kita menghubungkan input IC supaya secara default mendapat logic

satu, ketika mendapat trigger maka akan berubah menjadi logic nol.

6. Pull up berfungsi untuk menaikkan tegangan output suatu gerbang logika.

7. Resitor pull down berarti kita menghubungkan input IC supaya secara default mendapat

logic nol, ketika mendapat trigger maka akan berubaha menjadi logic satu.

8. Pull down berfungsi untuk menurunkan tegangan output suatu gerbang logika.

9. Pada rangkaian Thershold voltage low untuk tegangan masukkan dengan range 0 – 12 V

tegangan teluarannya berkisar 3,44-0,15 Volt (IC TTL 7400).

10. Pada rangkaian Thershold voltage low untuk tegangan masukkan dengan range 0 – 12 V

tegangan teluarannya berkisar 8,46-5,04 Volt (IC CMOS 4011).

11. Pada rangkaian Thershold voltage high untuk tegangan masukkan dengan range 12 – 0 V

tegangan teluarannya berkisar 0,15-3,44 Volt (IC TTL 7400).

12. Pada rangkaian Thershold voltage high untuk tegangan masukkan dengan range 12 – 0 V

tegangan teluarannya berkisar 5,06-5,63 Volt (IC CMOS 4011)

karakteristik ic digital

Documents