Materi Elektronika Digital

Kumpulan materi elektronika digital konsep dasar hingga aplikasinya


Monday, January 7, 2019

Sistem Bilangan Desimal, Biner, Oktal, dan Heksa Desimal

Sistem Bilangan Desimal, Biner, Oktal, dan Heksa Desimal

Pendahuluan

Bicara lagi tentang sistem digital tidak luput dari pembahasan tentang sistem bilangan. Banyak sistem bilangan yang bisa digunakan pada piranti digital, dan yang biasa digunakan adalah sistem-sistem bilangan biner, oktal, desimal, dan heksa-desimal. Sedangkan dalam kehidupan sehari-hari kita sangat akrab dengan sistem bilangan desimal (dasaan, basis-10, atau radiks-10 ). Meskipun sistem desimal sangat akrab dengan kita, tetapi sistem tersebut tidak mudah diterapkan dalam sistem digital. Sistem bilangan yang paling mudah diterapkan dalam mesin digital adalah sistem bilangan biner ( basis-2 ) karena sistem tersebut hanya mengenal 2 keadaan san kemudian disimbolkan dengan dua angka yakni 0 dan 1. hal ini sesuai dengan keadaan sistem pensaklaran dalam mesin.
materi elektronika digital
sumber : google

Untuk mempermudah pembahasan, kita membagi sistem bilangan menjadi basis-10, dimana n≥2 dan n ≠ 10. Sehingga dikenal banyak sistem bilangan seperti basis-2, basis-3,...,basis-8 dan seterusnya. Semua sistem bilangan tersebut termasuk ke dalam sistem bilangan berbobot, artinya nilai suatu angka tergantung pada posisi relatifnya terhadap koma atau angka satuan. Misalnya bilangan 5725,5 dalam desimal. Ketiga angka 5 memiliki nilai yang berbeda, angka lima paling kanan bernilai lima persepuluhan, angka lima tengah bernilai satuan sedangkan angka 5 paling kiri bernilai lima ribuan.

Untuk membedakan suatu bilangan dalam sistem bilangan tertentu digunakan konvensi tertentu. Untuk basis-n kita menggunakan indeks n atau tanda lain yang disepakati. Sebagai contoh bilangan '11' basis-2 akan ditulis '112'  untuk mencegah salah pengertian dengan bilangan '118' , '1110' , atau '1116' dan seterusnya. Kadang -kadang kode tersebut tidak dicantumkan jika basis bilangan tersebut sudah jelas. Misalkan secara khusus sedang membahas bilangan basis-8, maka bilangan-bilangan tersebut tidak disertakan indeksnya. Sering sekali dalam konvensi tersebut dijumbai bahwa bilangan yang tidak disertai indeks berarti bilangan tersebut dinyatakan dalam desimal atau basis-10. Selanjutnya dikenal beberapa cara menyatakan suatu bilangan basis-16 atau heksa-desimal. Cara menyatan basisnya adalah dengan menyertakan indeks 16, atau dibelakan bilangan diikuti dengan huruf 'h' atau sebelum atau sesudah bilangan itu dicantumkan hutuf 'H' atau tanda '#' atau tanda '$'. Contoh  9916 = 99h = H96 =#99 = $99 =99H.

Sistem Bilangan Basis-10 ( Desimal )

Dalam sistem bilangan desimal (basis-10) mempunyai simbol angka (numerik) sebanyak sepuluh buah simbol, yaitu 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9. Nilai bilangan dalam basis-10 dapat dinyatakan sebagai ∑( N x 10a ) dengan N = 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 dan a =...,-3,-2,-1,0,1,2,3,... ( bilangan bulat yang menyatakan posisi relatif N terhadap koma atau satuan ).

Contoh :
32510           = 3 x 102 + 2 x 101 + 5 x 100
0,6110          = 0 x 100 + 6 x 10-1 + 1 x 10-2
9407,10810  = 9 x 103 + 4 x 102 +0 x 101 + 7 x 100 + 1 x 10-1 + 8 x 10-3

Sistem Bilangan Basis-2 ( Biner )

Dalam sistem bilangan biner (basis-2) mempunyai simbol angka (numerik) sebanyak 2 buah simbol, yaitu 0, dan 1. Nilai bilangan basis-2 dalam basis-10 dapat dinyatakan sebagai ∑( N x 2a ) dengan  N = 0 atau 1; dan a = ...,-3,-2,-1,0,1,2,3,...(bilangan bulat dalam desimal yang menyatakan posisi relatif N terhadap koma atau satuan ).
Contoh :
11012   = 1 x 23 + 1 x 22 + 1 x 20 = 1310
0,1012  = 0 x 20 + 1 x 2-1 + 0 x 2-2 + 1 x 2-3 = 0,62510
11,012  = 1 x 21 + 1 x 20 + 1 x 2-2= 3,2510


Sistem Bilangan Basis-8 ( Oktal )

Dalam sistem bilangan oktal (basis-8) mempunyai simbol angka (numerik) sebanyak 8 buah simbol, yaitu 0, 1,2,3,4,5,6,dan 7. Nilai bilangan basis-8 dalam basis-10 dapat dinyatakan sebagai ∑( N x 8a ) dengan  N = 0,1,2,3,4,5,6, atau 7; dan a = ...,-3,-2,-1,0,1,2,3,...(bilangan bulat dalam desimal yang menyatakan posisi relatif N terhadap koma atau satuan ).
Contoh :
647,358  = 6 x 8 s2 + 4 x 81 + 7 x 80 + 3 x 8-1 + 5 x 8-2 =  423,45312510


Sistem Bilangan Basis-16 ( Heksa-Desimal )

Dalam sistem bilangan heksa-desimal (basis-16) mempunyai simbol angka (numerik) sebanyak 16 buah simbol. Karena angka yang dikenal ada 10 maka perlu adanya 6 simbol angka tambahan lagi yaitu A, B, C, D, E, F dengan nilai A16 = 1010 ; B16 = 1110 ; C16 = 1210 ; D16 = 1310 ; E16 = 1410 ; F16 = 1510 .

Dengan demikian simbol angka-angka untuk sistem heksa-desimal adalah 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E, dan F . Nilai suatu bilangan heksa-desimal dalam basis-10 dapat dinyatakan sebagai ∑( N x 16a ) dengan  N = 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14, atau 15; dan a = ...,-3,-2,-1,0,1,2,3,...(bilangan bulat dalam desimal yang menyatakan posisi relatif N terhadap koma atau satuan ).

Contoh :

E,1A16  = 14 x 160 + 1 x 16-1 + 10 x 16-2 =14,0664062510

1A16      = 1 x 161 + 10 x 160 = 26 10

Demikian pembahasan pertama materi elektronika digital tentang sistem bilangan. Anda juga dapat membaca materi sebelumnya tentang Pengantar Materi Elektronika Digital yang telah kami tulis sebelumnya. Selain materi elektronika digital kami juga menulis materi elektronika lainnya silahkan lihat Daftar Isi Materi Elektronika .

Sunday, January 6, 2019

Pengantar Elektronika Digital

Pengantar Elektronika Digital

Elektronika khususnya elektronika digital akan terus mengalami perkembangan. Perkembangan apapun meskipun menuju ke arah perbaikan selalu disertai kekurangan-kekurangan maupun hal-hal yang tidak menyenangkan. Para Insinyur yang telah berpengalaman sekalipun kadang merasa tertekan untuk dapat mengikuti kepesatan perkembangan elektronika lebih-lebih bagi para pemula tentu saja menghadapi masalah yang jauh lebih berat.

Teknologi mutakhir yang paling mengagumkan dan yang memiliki fleksibilitas tinggi adalah komputer dan mikroprosesor. Komputer dan mikroprosesor dibangun dari rangkaian digital. Rangkaian digital terdiri dari kelompok gerbang logika atau logic gate yang dapat menampilkan tugas-tugas yang sangat berguna. Rangkaian digital menjadi otak dunia teknologi. Rangkaian digital banyak digunakan untuk pengendalian proses atau otomatisasi mulai dari proses industri dengan tingkat kompleksitas yang tinggi, robot, peralatan laboratorium, alat rumah tangga, hiburan, hingga permainan anak.

Elektronika Digital Otomatisasi
Sumber : google

Elektronika sering tampak seperti hutan belantara yang membingungkan oleh karena seakan-akan berisi hal-hal yang tidak kaitanya. Di dalam suatu rangkaian terdiri dari komponen-komponen dengan nama-nama aneh parameter-parameter yang tidak sederhana dan teori yang rumit. Pernyataan ini tidak bertujuan untuk membuat kita menjadi pesimis tetapi sebaliknya agar bersiap-siap untuk bekerja keras jika ingin berkecimpung dalam bidang elektronika.

Penelitian yang tidak kenal lelah meneruskan berbagai penemuan untuk menyempurnakan yang sudah ada dan untuk mendapatkan hal-hal yang baru. Melalui evaluasi gagasan penelitian kreativitas inspirasi dan kerja keras setelah ditemukan hal-hal baru yang lebih inovatif dan semakin sempurna. Kita dapat mempelajari elektronika sampai sejauh yang kita perlukan oleh karenanya kita tidak perlu pesimis asal siap bekerja keras sampai dengan taraf tertentu kita dapat menguasainya.

Sistem Analog dan Sistem Digital

Dalam sains teknologi dan berbagai bidang kehidupan yang lain selalu berhadapan dengan besaran. Besaran tersebut diukur dimonitor dicatat dimanipulasi secara matematis dan lain-lain. Untuk melakukan pekerjaan tersebut selalu digunakan peralatan. Hal yang sangat penting berkaitan dengan perubahan besaran tersebut adalah dapat menyajikan nilainya dengan tepat dan efisien. Secara mendasar ada dua cara penyajian nilai numerik suatu besaran yakni secara analog atau digital. Dengan demikian istilah Analog dan digital terkait dengan cara besaran tersebut ditampilkan.

Satu contoh penampilan besaran analog adalah pada speedometer kendaraan, tampak bahwa simpangan jarum speedometer sebanding dengan laju kendaraan tersebut. Posisi sudut jarum menunjukkan besarnya laju kendaraan dan posisi jarum mengikuti perubahan yang terjadi pada laju kendaraan. Contoh lain adalah pada termometer air raksa, posisi permukaan air raksa dalam tabung berubah sebanding dengan perubahan suhu. Masih soal besaran analog dapat dijumpai dalam sistem audio. Tegangan keluaran pada alat tersebut sebanding dengan simpangan gelombang suara yang mengenai mikropon. Perubahan tegangan keluaran mengikuti perubahan suara pada masukan. Jika diperhatikan dengan seksama, ciri khas dari tampilan analog adalah dapat berada di sembarang nilai ( berapapun ) dalam batas- batas tertentu, tidak ada nilai terlarang, kecuali diluar batas-batas yang diijinkan.

Contoh besaran yang disajikan secara digital dapat dijumpai pada jam digital yang hanya bisa menunjukkan jam dan menit ( kadang juga detik ). Sebagaimana diketahui bahwa waktu berubah secara kontinyu tetapi jam tersebut tidak dapat menampilkan waktunya secara kontinyu. Tampilan jam itu hanya dapat berubah pada tingkat paling kecil dalam menit atau kadang-kadang dalam detik. Dengan kata lain penyajian waktu tersebut berubah secara diskrit. Contoh lainnya pada tampilan digital adalah pada pencacah partikel yang dipancarkan oleh suatu sumber radioaktif. Jelas bahwa cacah partikel hanya dapat berada pada bilangan bulat seperti tidak ada, satu, dua, tiga, ..., seribu satu, dan seterusnya. Tidak pernah terjadi cacah partikel pada bilangan yang tidak bulat seperti setengah, seribu seperempat, dan sebagainya. Ciri khas dari besaran maupun tampilan digital adalah hanya dapat berada pada nilai - nilai tertentu yang diskrit.

Jika di perhatikan secara seksama kecenderungan piranti-piranti elektronika sekarang ini menuju pada otomatisasi atau komputerisasi minimalisasi ( kecil atau kompak ) dan digitalisasi. Dengan otomatisasi segala pekerjaan dapat diselesaikan dengan mudah dan akurat seolah-olah pekerjaan dapat selesai dengan sendirinya. Dengan minimalisasi bentuk fisik berbagai piranti elektronik menjadi semakin kecil dan kompak, tidak banyak menempati ruang tetapi kinerjanya sangat handal. Sedangkan dengan digitalisasi memungkinkan pengolahan data atau sinyal atau informasi menjadi semakin menguntungkan. Kecenderungan pengolahan data dalam bentuk digital atau digitalisasi memiliki beberapa kelebihan diantaranya adalah:
  1. Lebih tegas atau tidak Mendua Karena sinyal hanya ditampilkan dalam Salah satu bentuk di antaranya Ya atau Tidak, hidup atau mati, tinggi atau rendah, 1 atau 0, 0 volt atau 5 volt dan sebagainya.
  2. Informasi digital lebih mudah dikelola atau mudah disimpan dalam memori mudah ditransmisikan mudah dimunculkan kembali dan mudah diolah tanpa penurunan kualitas.
  3.  lebih tahan terhadap gangguan atau noise dalam arti lebih sedikit kena gangguan. Jika kena gangguan tapi mudah dikendalikan ke bentuk digitnya dengan rangkaian schmitt Trigger misalnya.
  4.  konsumsi daya relatif lebih rendah.
Tetapi karena sifatnya yang diskrit data digital tidak dapat berada pada nilai sembarang atau kontinyu. Ada sinyal sinyal yang secara alamiah berbentuk diskrit seperti pulsa pulsa dari detektor partikel, bit-bit data dari saklar, keyboard, komputer, dan lain-lain akan lebih tepat jika digunakan elektronika digital. Dengan kenyataan seperti tersebut antara elektronika Analog dan elektronika digital saling melengkapi karena masing-masing memiliki keunggulan dan sekaligus kelemahan tergantung dari lingkup kerjanya. 

Untuk keperluan sensor elektronika analog lebih baik karena dalam batas-batas tertentu dapat memberikan nilai sembarang. Selain itu elektronika analog juga sesuai untuk sinyal sinyal kontinyu seperti pada sistem audio. Meskipun demikian tidak berarti antara elektronika Analog dan digital tidak bisa dipadukan. Tidak jarang ke dikehendaki pengubahan data analog menjadi bentuk digital dengan ADC atau analog to digital converter atau sebaliknya dengan digital to analog converter agar pengolahan data dapat dilakukan dengan sebaik-baiknya. Kenyataan ini menunjukkan bahwa piranti dengan sistem digital telah demikian canggihnya sehingga pekerjaan yang seharusnya diselesaikan dengan elektronika analog dapat dikerjakan dengan elektronika digital dengan hasil yang lebih menakjubkan.