4.10 Fan-Out of Logic Gate

Alat ukur yang digunakan untuk mengukur beda potensial atau tegangan listrik dari dua titik potensial listrik. Pada peralatan elektronik, voltmeter digunakan sebagai pengawasan nilai tegangan kerja.

- AMPEREMETER

Alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur nilai arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian listrik. Pengukuran arus listrik harus memutuskan rangkaian terlebih dahulu lalu dihubungkan masing-masing ke terminal-terminal amperemeter.

- GROUND

Sambungan suatu peralatan atau instalasi listrik pada tanah sehingga dapat mengamankan manusia dari sengatan listrik, dan mengamankan komponen-komponen instalasi dari bahaya tegangan arus abnormal.

Bahan

- NAND Gate

---> singkatan dari NOT AND. Derbnag AND diikuti NOT circuit membuat gerbang NAND. Output dari gerbang NAND yaitu logika '0' ketika semua inputanya adalah logika '0'. untuk semua kombinasi inputnya lainnya, output logika nya adalah '1'

- Resistor

---> komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik.

- DIODA

---> komponen aktif dua kutub yang pada umumnya bersifat semikonduktor, yang memperbolehkan arus listrik mengalir ke satu arah dan menghambat arus dari arah sebaliknya. Diode dapat disamakan sebagai fungsi katup di dalam bidang elektronika.

- SWITCH

---> komponen jaringan komputer yang berfungsi untuk menghubungkan beberapa perangkat komputer agar dapat melakukan pertukaran paket, baik menerima, memproses, dan meneruskan data ke perangkat yang dituju.

- LED

---> produk diode pancaran cahaya (LED) yang disusun menjadi sebuah lampu. Lampu LED memiliki usia pakai dan efisiensi listrik beberapa kali lipat lebih balik daripada lampu pijar dan tetap jauh lebih efisien daripada lampu neon, beberapa chip bahkan dapat menghasilkan lebih dari 300 lumen per watt.

- TRANSISTOR

---> alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, b sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus, stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.

3. Dasar Teori [KEMBALI]

Penyebaran DC

Gerbang logika yang sempurna akan memiliki impedansi masukan tak terbatas dan impedansi keluaran nol , memungkinkan keluaran gerbang untuk menggerakkan sejumlah masukan gerbang. Namun, karena teknologi fabrikasi dunia nyata menunjukkan karakteristik yang kurang sempurna, batas akan tercapai di mana keluaran gerbang tidak dapat mendorong arus lagi ke input gerbang berikutnya - mencoba melakukannya menyebabkan tegangan turun di bawah tingkat yang ditentukan untuk level logika pada kabel itu, menyebabkan kesalahan.

Fan-out hanyalah jumlah input yang dapat dihubungkan ke output sebelum arus yang dibutuhkan oleh input melebihi arus yang dapat dikirim oleh output sambil tetap mempertahankan level logika yang benar. Angka-angka saat ini mungkin berbeda untuk logika nol dan status logika satu dan dalam hal ini kita harus mengambil pasangan yang memberikan fan-out yang lebih rendah. Ini dapat dinyatakan secara matematis sebagai

Berdasarkan angka-angka ini saja, gerbang logika TTL dibatasi mungkin 2 hingga 10, tergantung pada jenis gerbang, sementara gerbang CMOS memiliki kipas DC yang umumnya jauh lebih tinggi daripada yang mungkin terjadi di sirkuit praktis (misalnya menggunakan spesifikasi Semikonduktor NXP untuk chip CMOS seri HEF4000 mereka pada 25 ° C dan 15 V memberikan fan-out sebesar 34.000).

Pemancar AC

Namun, input gerbang nyata memiliki kapasitansi serta ketahanan terhadap rel catu daya . Kapasitansi ini akan memperlambat transisi keluaran dari gerbang sebelumnya dan karenanya meningkatkan penundaan perambatannya . Akibatnya, daripada fan-out tetap, desainer dihadapkan pada trade off antara fan-out dan penundaan propagasi (yang mempengaruhi kecepatan maksimum dari keseluruhan sistem). Efek ini kurang ditandai untuk sistem TTL, yang merupakan salah satu alasan mengapa TTL mempertahankan keunggulan kecepatan dibandingkan CMOS selama bertahun-tahun.

4. Prinsip Kerja [KEMBALI]

Teorinya adalah jika pada kaki 1 dan 2 berlogika 1 maka output kaki 3 akan berlogika 0, dan apabila kaki NAND U2 A salah satu atau semuanya berlogika 0 maka output kaki 3 akan berlogika 1

untuk rangkaian pada gambar 1 dan 1.1

misalkan ketika kaki U2 A salah satu atau semuanya berlogika 0 maka output berlogika 1 maka arusnya mengarah kekanan disebut IOH (I output High), dan input juga mengarah kekakanan disebut IIH (I Input High). maka U2B (4), U2C (10) dan U1A (1) semuanya berlogika 1 maka output (kaki 6,8,3) berlogika 0 sehingga tidak ada tegangan dan arus mengalir sehingga R1 dan transistor Q1 tidak aktif,yang mengakibatkan arus dari supply ke relay namun tertahan di kolektor Q1 sehingga relay off dan switch dari relay tetap berada di kanan (off). Karena switch yang berada di kanan maka motor tidak mendapat tegangan dari batrai sehingga motor tidak bergerak.

untuk rangkaian pada gambar 2

jika kaki 1 dan 2 pada U2:A semuanya berlogika 1 maka outputnya (kaki 3) berlogika 0, yang arusnya mengalir kekiri disebut IOL (I output Low), maka U2B (4), U2C (10) dan U1A (1) semuanya berlogika 0 maka output (kaki 6,8,3)berlogika 1 dan input juga mengarah kekiri disebut IIL (I Input LOW). maka output dari U2B, U2C dan U1A berlogika 1 sehingga adannya tegangan dan arus yang mengalir,
menghasilkan tegangan output sebesar 4,99v, melewati R1 menghasilkan tegangan output sebesar 0,81 sehingga transistor q1 aktif, dengan aktifnya transistor q1 maka arus akan mengalir dari power suply menuju relay terus ke collector terus ke emitor terus ke ground, dengan adanya arus yang lewat di relay sehingga switch relay bergerak kekiri menyebabkan motor bergerak.

untuk rangkaian pada gambar 3

jika pada logicstate di Q1 berlogika 1 dan Logicstate di Q2 berlogika 0, maka akan ada tegangan sebesar 5V yang mengakibatkan transitor Q1 aktif, arus akan mengalir dari power supplay di collector terus menuju emitor dan ke dioda, dan menuju ke kaki emitor Q3, Q4,dan Q5 dan menuju ke collector terus ke resistor dan menuju ke Ground
arus yang melewati R2 terus menuju kaki basis Q1 dan menuju emitor Q1 disebut dengan IOH arus yang mengalir di kaki emitor Q3, Q4,dan Q5 disebut dengan IIH

untuk rangkaian pada gambar 4

jika pada logicstate di Q1 berlogika 0 dan Logicstate di Q2 berlogika 1, maka akan ada tegangan sebesar 5V yang mengakibatkan transitor Q2 aktif, arus akan mengalir dari power supplay R3, R4, dan R5 di kaki basis Q3, Q4,dan Q5 terus menuju emitor dan terus menuju ke collector Q2 terus ke emitor Q2 dan ke groundarus yang memngalir di colecctor Q2 adalah IOL arus yang mengalir dari power supply R3, R4, R5 terus menuju ke kaki emitor Q3, Q4,dan Q5 disebut dengan IIL

5. Gambar Rangkaian [KEMBALI]

GAMBAR 1

test pin berlogika 0,0

GAMBAR 1.1

test pin berlogika 0,1


GAMBAR 2

test pin berlogika 1,1


GAMBAR 3

test pin berlogika 1,0


GAMBAR 4

test pin berlogika 0,1

6. Video Rangkaian[KEMBALI]

7. Contoh [KEMBALI]

Sebuah keluarga logika tertentu memiliki masukan dan keluaran spesifikasi saat ini:

1. Maksimum output high state =1 mA

2. Maximum output low state current = 20 mA

3. Maksimum masukan high state, saat ini = 50 mA

4. Maksimum masukan low state =2 mA

Keluaran dari inverter milik keluarga ini feed jam masukan dari berbagai flip-flop milik keluarga yang sama. Berapa banyak sandal dapat didorong oleh keluaran dari inverter ini memberikan sinyal jam? Kebetulan, data yang diberikan di atas diambil dari lembaran data TTL keluarga Schottky

Solusinya :

The high state fan-out=(1/0.05)20 dan rendah state fan-out(20/2)10.

Karena bagian bawah dari dua nilai fan-out adalah 10, keluaran inverter dapat mendorong maksimum 10 fip-flops.

8. Problem[KEMBALI]

1. Buatlah Tabel Kenaaran dari gerbang NAND dibawah ini :