CHAPTER 9-57


[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]



1. Pendahuluan

Rangkaian Four-Bit Parallel Adder merupakan rangkaian digital yang digunakan untuk menjumlahkan dua bilangan biner 4-bit secara bersamaan dengan memanfaatkan beberapa blok Full Adder yang disusun secara berantai. Setiap full adder menjumlahkan dua bit masukan beserta sinyal carry-in, kemudian menghasilkan sum dan carry-out yang diteruskan ke tahap berikutnya. Konsep ini memungkinkan proses penjumlahan dilakukan secara paralel pada tiap bit, namun tetap bergantung pada propagasi carry antar tahap. Rangkaian ini banyak digunakan dalam sistem digital seperti unit aritmatika (ALU) karena mampu melakukan operasi penjumlahan dengan cepat dan efisien.

[kembali ke daftar isi]


2. Tujuan

  1. Memahami cara kerja dan prinsip rangkaian Full Adder dalam penjumlahan biner.
  2. Menjelaskan konsep penjumlahan paralel menggunakan rangkaian 4-bit.
  3. Mengetahui bagaimana carry-out dan carry-in bekerja secara berantai dalam sistem penjumlahan digital.
  4. Mempelajari implementasi dan simulasi rangkaian aritmatika dasar pada software seperti Proteus.

[kembali ke daftar isi]


3. Alat dan Bahan

  • Gerbang AND

            Gerbang AND adalah salah satu gerbang logika dasar dalam elektronika digital. Gerbang ini memiliki dua atau lebih masukan, tetapi hanya menghasilkan satu keluaran. Prinsip kerjanya sangat sederhana: keluaran akan bernilai "tinggi" (1) hanya jika semua masukannya bernilai "tinggi" (1). Jika ada salah satu atau lebih masukan bernilai "rendah" (0), maka keluarannya akan bernilai "rendah" (0).

  • Gerbang OR

            Gerbang OR adalah gerbang logika dasar lainnya dalam elektronika digital yang juga memiliki dua atau lebih masukan, tetapi hanya satu keluaran. Berbeda dengan gerbang AND, prinsip kerja gerbang OR adalah: keluaran akan bernilai "tinggi" (1) jika salah satu atau semua masukannya bernilai "tinggi" (1). Keluaran hanya akan bernilai "rendah" (0) jika semua masukannya bernilai "rendah" (0).

  • Gerbang XOR

            Gerbang logika XOR adalah singkatan dari EXclusive OR gate yang outputnya hanya akan bernilai logika 1 jika salah satu input X atau Y dalam keadaan bernilai logika 1, ketika semua inputnya dalam keadaan logika 0 atau dalam keadaan logika 1 maka output akan tetap logika 0.

  • Logic State

            Dalam elektronika digital, keadaan logika mengacu pada salah satu dari dua kemungkinan kondisi yang dapat dialami oleh sinyal biner: Logika TINGGI (direpresentasikan sebagai 1) atau Logika RENDAH (direpresentasikan sebagai 0). Keadaan ini merupakan hal mendasar bagi bagaimana sistem digital, seperti komputer, memproses dan mengomunikasikan informasi.

 

  • Logic Probe

           Logic Probe adalah alat uji elektronik genggam yang digunakan untuk mendeteksi dan menampilkan status logika (Tinggi atau Rendah, yang mewakili biner 1 atau 0) dari sinyal digital dalam rangkaian elektronik.

[kembali ke daftar isi]


4. Dasar Teori

Rangkaian Four-Bit Parallel Adder merupakan rangkaian digital yang digunakan untuk melakukan penjumlahan dua bilangan biner berukuran 4-bit secara paralel. Rangkaian ini terdiri dari empat buah Full Adder satu-bit yang dihubungkan secara berurutan (berantai) melalui sinyal carry.

 

Full Adder

Full Adder adalah rangkaian logika kombinasi yang memiliki tiga input:

  • Dua bit yang akan dijumlahkan (A dan B)
  • Carry-in (Cin) dari bit sebelumnya

Dan dua output:

  • Sum (S) → hasil penjumlahan satu bit
  • Carry-out (Cout) → bit bawa ke tahap berikutnya

Persamaan logika untuk Full Adder:

  • S = A ⊕ B ⊕ Cin
  • Cout = (A · B) + (A · Cin) + (B · Cin)

 

Konsep Penjumlahan Paralel

Dalam penjumlahan bilangan 4-bit, setiap bit dari bilangan A dan B dijumlahkan secara serempak (paralel), namun tetap membutuhkan propagasi carry antar tiap tahap bit


[kembali ke daftar isi]


5. Prinsip Kerja

Rangkaian ini merupakan rangkaian encoder desimal ke biner 4-bit atau BCD. Komponen utama yang digunakan adalah IC 74147 sebagai priority encoder dan IC 74126 sebagai tri-state buffer.

IC 74147 berfungsi untuk mengubah input desimal menjadi output biner 4-bit. Input pada IC 74147 bersifat active LOW. Artinya, input akan dianggap aktif ketika bernilai 0, sedangkan input bernilai 1 dianggap tidak aktif.

Dengan kata lain:

Input 0 = aktif
Input 1 = tidak aktif

Pada rangkaian ini, input desimal diberikan melalui logic state. Jika salah satu input dibuat bernilai 0, maka IC 74147 akan membaca input tersebut sebagai angka yang dipilih. Setelah itu IC 74147 akan mengubah input desimal tersebut menjadi kode biner 4-bit.

Karena IC 74147 menggunakan sistem active LOW, maka output dari IC ini masih berupa logika terbalik. Oleh karena itu, output dari IC 74147 perlu masuk ke gerbang NOT atau inverter terlebih dahulu. Fungsi inverter adalah membalik logika output agar menjadi kode biner normal.

Urutan prosesnya adalah:

Input desimal active LOW → IC 74147 → output BCD active LOW → inverter → output BCD normal

Setelah melewati inverter, sinyal diteruskan ke IC 74126. IC 74126 berfungsi sebagai tri-state buffer. Tri-state buffer adalah rangkaian buffer yang memiliki tiga kemungkinan kondisi output, yaitu HIGH, LOW, dan High Impedance.

Kondisi HIGH berarti output bernilai 1.
Kondisi LOW berarti output bernilai 0.
Kondisi High Impedance berarti output seolah-olah terputus dari rangkaian.

IC 74126 dikendalikan oleh pin OE atau Output Enable. Jika OE aktif, maka output biner akan diteruskan ke keluaran rangkaian. Jika OE tidak aktif, maka output tidak diteruskan dan berada pada kondisi High Impedance.

Secara sederhana:

OE aktif = output keluar
OE tidak aktif = output terputus / High Impedance

Hasil akhir dari rangkaian ini adalah kode biner 4-bit, yaitu D3, D2, D1, dan D0. D3 adalah bit paling besar atau MSB, sedangkan D0 adalah bit paling kecil atau LSB.

Nilai desimal dari output dapat dihitung dengan rumus:

Nilai desimal = D3 × 8 + D2 × 4 + D1 × 2 + D0 × 1

Contoh:

Jika output adalah 0101, maka:

D3 = 0
D2 = 1
D1 = 0
D0 = 1

Nilai desimal = 0 × 8 + 1 × 4 + 0 × 2 + 1 × 1
Nilai desimal = 0 + 4 + 0 + 1
Nilai desimal = 5

Jadi output 0101 menunjukkan angka desimal 5.

Tabel hubungan input desimal dan output BCD normal:

Input desimal 0 = 0000
Input desimal 1 = 0001
Input desimal 2 = 0010
Input desimal 3 = 0011
Input desimal 4 = 0100
Input desimal 5 = 0101
Input desimal 6 = 0110
Input desimal 7 = 0111
Input desimal 8 = 1000
Input desimal 9 = 1001

Karena IC 74147 merupakan priority encoder, maka jika ada lebih dari satu input yang aktif secara bersamaan, IC akan memilih input dengan prioritas tertinggi. Pada IC 74147, input dengan angka lebih besar memiliki prioritas lebih tinggi.

Contoh:

Jika input 3 dan input 7 aktif secara bersamaan, maka IC akan memilih input 7. Output yang dihasilkan adalah kode biner untuk angka 7, yaitu 0111.

Dengan demikian, rangkaian ini bekerja sebagai pengubah input desimal menjadi output biner 4-bit. Output tersebut dapat digunakan oleh rangkaian digital lain, misalnya display, decoder, atau rangkaian kontrol digital.

[kembali ke daftar isi]


6. Ringkasan

Rangkaian ini adalah rangkaian encoder desimal ke biner 4-bit atau BCD. IC 74147 digunakan sebagai priority encoder untuk mengubah input desimal menjadi kode biner. Input pada IC 74147 bersifat active LOW, sehingga input akan aktif ketika diberi logika 0.

Output dari IC 74147 masih berupa logika terbalik, sehingga perlu dibalik menggunakan gerbang NOT atau inverter. Setelah itu, output diteruskan ke IC 74126 sebagai tri-state buffer. IC 74126 mengatur apakah output akan dikeluarkan atau tidak melalui pin OE.

Jika OE aktif, maka output biner akan keluar. Jika OE tidak aktif, maka output berada pada kondisi High Impedance atau seolah-olah terputus dari rangkaian.

Output akhir rangkaian berupa kode biner 4-bit, yaitu D3, D2, D1, dan D0. D3 adalah MSB, sedangkan D0 adalah LSB. Nilai output dapat dihitung menggunakan rumus:

Nilai desimal = D3 × 8 + D2 × 4 + D1 × 2 + D0 × 1

Rangkaian ini dapat digunakan untuk mengubah pilihan input desimal menjadi kode biner yang lebih mudah diproses oleh rangkaian digital.

[kembali ke daftar isi]


7. Soal Latihan

  1. Apa fungsi utama IC 74147 pada rangkaian ini?

Jawaban:
IC 74147 berfungsi sebagai priority encoder desimal ke BCD. IC ini mengubah input desimal menjadi output biner 4-bit. Jika lebih dari satu input aktif, IC akan memilih input dengan prioritas tertinggi.

  1. Apa maksud input active LOW pada IC 74147?

Jawaban:
Active LOW berarti input akan dianggap aktif ketika bernilai 0. Jika input bernilai 1, maka input dianggap tidak aktif.

Jadi:

0 = aktif
1 = tidak aktif

  1. Mengapa output dari IC 74147 perlu melewati inverter?

Jawaban:
Output IC 74147 masih berupa logika terbalik karena IC ini bekerja dengan sistem active LOW. Oleh karena itu, output perlu melewati inverter atau gerbang NOT agar berubah menjadi kode biner normal.

  1. Jika input desimal angka 6 aktif, berapakah output BCD normal yang dihasilkan?

Jawaban:
Angka 6 dalam bentuk BCD adalah 0110.

Perhitungannya:

D3 × 8 + D2 × 4 + D1 × 2 + D0 × 1
0 × 8 + 1 × 4 + 1 × 2 + 0 × 1
0 + 4 + 2 + 0 = 6

Jadi outputnya adalah:

D3 D2 D1 D0 = 0110

  1. Apa fungsi IC 74126 dan OE pada rangkaian ini?

Jawaban:
IC 74126 berfungsi sebagai tri-state buffer. IC ini mengatur apakah output akan diteruskan atau tidak.

OE adalah Output Enable. Jika OE aktif, maka output biner akan keluar. Jika OE tidak aktif, maka output berada pada kondisi High Impedance, yaitu seolah-olah terputus dari rangkaian.

[kembali ke daftar isi]


8. Percobaan

Gambar rangkaian:

Cara kerja ringkas rangkaian:

Rangkaian ini adalah encoder desimal ke biner 4-bit dengan output tri-state. Komponen utamanya adalah IC 74147 sebagai priority encoder, gerbang NOT/inverter, dan IC 74126 sebagai tri-state buffer.

Input desimal diberikan dari sebelah kiri rangkaian. Input pada IC 74147 bersifat active LOW, artinya input akan aktif saat bernilai 0, bukan 1. Jadi ketika salah satu input dibuat 0, IC 74147 akan membaca input tersebut sebagai angka yang dipilih.

IC 74147 kemudian mengubah input desimal tersebut menjadi kode biner 4-bit. Karena output dari IC 74147 masih berupa logika terbalik atau active LOW, maka outputnya harus dibalik terlebih dahulu menggunakan gerbang NOT agar menjadi kode biner normal.

Setelah melewati inverter, sinyal masuk ke IC 74126. IC 74126 berfungsi sebagai tri-state buffer, yaitu pengatur apakah output boleh diteruskan atau tidak. Jika pin OE aktif, maka output biner akan keluar. Jika OE tidak aktif, maka output berada pada kondisi High Impedance atau seperti terputus dari rangkaian.

Output akhir rangkaian adalah kode biner 4-bit, yaitu:

D3 D2 D1 D0

D3 adalah MSB atau bit terbesar, sedangkan D0 adalah LSB atau bit terkecil.

Jadi urutan kerja rangkaiannya adalah:

Input desimal aktif LOW
→ diproses oleh IC 74147
→ menghasilkan output BCD terbalik
→ dibalik oleh gerbang NOT
→ diteruskan oleh IC 74126 jika OE aktif
→ keluar sebagai biner normal D3 D2 D1 D0

Contohnya, jika input desimal 5 aktif, maka output akhirnya menjadi:

0101


Video penjelasan:

[kembali ke daftar isi]


9. Download File

Klik di sini untuk download file

Donwload Datasheet IC74147 [Download]

Donwload Datasheet IC74126 [Download]

Download Datasheet NOT: [download]




[kembali ke daftar isi]



[kembali ke atas]

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Gambar
Bahan Presentasi  Mata Kuliah Elektronika 2024 Disusun Oleh: Muhammad Naufal Lutfi NIM : 2410953011 Dosen Pengampu : Dr. Darwison ,MT Rizki Wahyu Pratama ST, MT Referensi : a. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978-602-9081-10-7, CV Ferila, Padang b. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”,Jilid 2,  ISBN: 978-602-9081-10-8, CV Ferila, Padang c. Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013 d. Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill, 2002. e. Keith Brindley, Starting Electronics, Newness 3rd Edition, 2005 f. Ian R. Sinclair and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness, 2007. g. John M. Hughes, Practical Electronics: Components and Techniques, O’Reilly Media, 2016.      
Baca selengkapnya