1. Tujuan [back]
Memahami bagaimana mengetahui kesalahan yang terjadi pada rangkaian logika yang telah di rangkai memalui beberapa cara.
2. Alat dan Bahan [back]
Alat dan bahan yang digunakan yaitu:
a. Gerbang AND
b. Gerbang NOR
c. Inverter
d. Logicstate
e. Logicprobe
3. Dasar Teori [back]
a. Gerbang AND
Gerbang AND memerlukan 2 atau lebih Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang AND akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 1 jika semua masukan (Input) bernilai Logika 1 dan akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 0 jika salah satu dari masukan (Input) bernilai Logika 0. Simbol yang menandakan Operasi Gerbang Logika AND adalah tanda titik (“.”) atau tidak memakai tanda sama sekali.
b. Gerbang NOR
Arti NOR adalah NOT OR atau BUKAN OR, Gerbang NOR merupakan kombinasi dari Gerbang OR dan Gerbang NOT yang menghasilkan kebalikan dari Keluaran (Output) Gerbang OR. Gerbang NOR akan menghasilkan Keluaran Logika 0 jika salah satu dari Masukan (Input) bernilai Logika 1 dan jika ingin mendapatkan Keluaran Logika 1, maka semua Masukan (Input) harus bernilai Logika 0.
c. Inverter
Gerbang NOT memiliki
satu buah saluran masukan dan satu buah saluran keluaran. Gerbang NOT akan selalu menghasilkan nilai logika yang berlawanan dengan kondisi logika pada saluran masukannya. Bila pada saluran masukannya mendapatkan nilai logika 1, maka pada saluran keluarannya akan dihasilkan nilai logika 0, dan sebaliknya.
satu buah saluran masukan dan satu buah saluran keluaran. Gerbang NOT akan selalu menghasilkan nilai logika yang berlawanan dengan kondisi logika pada saluran masukannya. Bila pada saluran masukannya mendapatkan nilai logika 1, maka pada saluran keluarannya akan dihasilkan nilai logika 0, dan sebaliknya.
d. Logicstate
untuk memberikan logika 1 atau 0 pada input.
e. Logicprobe
untuk mengetahui nilai output yang nilainya 0 atau 1.
General Troubleshooting Guidelines
Terlepas dari jenis dan kompleksitas sirkuit digital yang akan bermasalah, prosedur tiga langkah berikut harus diikuti:
1. Deteksi atau identifikasi kesalahan.
Deteksi kesalahan berarti mengetahui sifat kesalahan, yang dapat dilakukan dengan membandingkan kinerja aktual atau saat ini dari rangkaian dengan kinerja ideal atau yang diinginkan. Pengetahuan lengkap tentang sifat kesalahan sering memberi gambaran tentang sifat pengujian dan pengukuran yang akan dilakukan untuk mengisolasi kesalahan. Oleh karena itu penting bahwa sifat kesalahan dipahami dan dihargai dalam hal fungsi yang dilakukan oleh berbagai bagian dari keseluruhan rangkaian digital atau sistem.
2. Isolasi kesalahan.
Isolasi kesalahan berarti melakukan tes dan melakukan pengukuran dengan alat diagnostik yang tersedia untuk mengetahui dengan tepat di mana letak kesalahan. Ini bisa dalam bentuk komponen yang salah atau jalur pendek atau terbuka dan sebagainya. Tingkat dokumentasi yang tersedia memainkan peran penting dalam memutuskan jenis pengukuran yang akan dilakukan untuk mengisolasi kesalahan. Dokumentasi komprehensif membantu secara signifikan mengurangi periode waktu yang diperlukan untuk benar-benar menempel pada komponen atau area yang salah. Sekali lagi, kesalahan dapat berupa internal ke komponen dan perangkat, sirkuit terintegrasi digital, misalnya, atau eksternal ke komponen. Kedua jenis kesalahan ini dibahas dalam paragraf berikut.
3. Langkah-langkah perbaikan.
Langkah-langkah perbaikan mengikuti isolasi kesalahan. Ini bisa berarti perbaikan trek atau penggantian satu atau lebih komponen.
A. Faults Internal to Digital Integrated Circuits
Sirkuit dan sistem digital didominasi oleh penggunaan sirkuit terintegrasi digital (IC). Jumlah perangkat diskrit biasanya jauh lebih kecil dari jumlah IC yang digunakan. Oleh karena itu, pengetahuan tentang kesalahan khas yang dapat terjadi pada IC digital adalah pusat isolasi kesalahan dalam sistem digital. Cacat atau kegagalan yang paling umum diamati pada IC digital adalah sebagai berikut:
1. Internal Shorting of Input or Output Pins to GND or VCC
Ini adalah salah satu kesalahan umum yang diamati internal IC digital. Shorting satu atau lebih pin input atau output secara internal ke GND menempatkan RENDAH permanen pada pin. Ini bisa memiliki beberapa manifestasi tergantung pada sifat IC dan juga pada sifat komponen yang menggerakkan pin ini. Beberapa manifestasi ini diberikan dalam contoh berikut:
a. Jika pin input yang disingkat secara internal ke GND sedang didorong dari pin output IC lain, pin output tertentu akan menghadapi tanah permanen dan akan terpengaruh sesuai. Sinyal berdenyut, jika awalnya ada pada pin itu, akan hilang.
b. Jika terminal input korsleting kebetulan adalah dari gerbang NAND, output dari gerbang akan secara permanen pergi ke status logika TINGGI dan tidak akan menanggapi setiap perubahan pada input lainnya.
c. Jika pin input korsleting adalah input PRESET dari flip-flop J – K yang dapat diatur dan dapat dihapus dengan input PRESET RENDAH dan CLEAR yang aktif, output dari flip-flop khusus ini akan selalu berada dalam logika status TINGGI terlepas dari statusnya input J dan K.
d. Shorting pin output ke GND menempatkan logika permanen RENDAH pada pin itu, dan output khusus ini tidak menanggapi perubahan pada pin input yang sesuai.
Korslet input atau output pin ke VCC menempatkan HIGH permanen pada pin tersebut. Jika itu adalah pin output, lagi-lagi gagal untuk menanggapi setiap perubahan pada pin input yang sesuai, dan, jika itu adalah pin input, itu mempengaruhi respon output IC tergantung pada sifat IC. Contoh-contoh berikut menggambarkan hal ini lebih lanjut:
1. Jika input dari gerbang NAND, HIGH permanen pada input secara permanen mengubahnya menjadi rangkaian inverter, yang berarti bahwa gerbang NAND tidak lagi menjalankan fungsi yang dimaksud.
2. Jika kebetulan itu adalah terminal input gerbang OR, ia mendorong output yang sesuai ke status TINGGI logika permanen.
2. Open Circuiting of Input or Output Pins
Buka rangkaian pin input dan output terjadi karena alasan internal ke IC ketika kawat halus yang menghubungkan pin IC ke lokasi yang relevan pada chip rusak. Efek dari rangkaian terbuka juga bisa serius. Misalnya, open pada pin input atau output membuatnya menjadi terminal mengambang, dan, jika IC milik keluarga logika TTL, itu akan diperlakukan sebagai logika TINGGI. Bahkan dapat menyebabkan overheating dan kerusakan pada IC. Buka pada pin input juga melarang perubahan asli pada pin dari mencapai input pada chip, dengan hasil bahwa output gagal merespons perubahan tersebut. Demikian pula, open pada pin output mempengaruhi respon IC selanjutnya yang inputnya dihubungkan dengan output tertentu.
3. Shorting of Two Pins Other than GND and VCC Pins
Kesalahan ini memaksa pin yang terkena memiliki status logika yang sama setiap saat. Untuk alasan yang jelas, responsnya salah. Situasi seperti ini juga mengarah pada korsleting dua pin dari mana pin yang terkena (korsleting) sedang diumpankan. Efek utama pada kinerja tergantung pada sifat IC yang terlibat.
4. Failure of the Internal Circuitry of the I
Kegagalan sirkuit internal dapat berupa apa saja, mulai dari kerusakan pada perangkat aktif tertentu hingga peningkatan nilai resistansi resistor on-chip tertentu. Mengingat kompleksitas sirkuit internal IC digital saat ini, mungkin ada banyak kemungkinan. Namun, terjadinya kesalahan semacam itu tidak terlalu umum.
B. Faults External to Digital Integrated Circuits
Kesalahan umum yang diamati di luar IC digital meliputi:
1. Open Circuit
Sirkuit terbuka dapat disebabkan oleh salah satu dari sejumlah besar faktor, seperti jalur rusak (biasanya retakan garis rambut yang sangat sulit untuk dilihat dengan mata telanjang), solder kering yang mengarah ke koneksi yang longgar atau intermiten, bengkok atau pin yang putus pada IC, yang melarang sinyal mencapai pin itu, dan bahkan soket IC yang rusak, di mana pin IC tidak melakukan kontak yang baik dengan soket. Salah satu kondisi gangguan yang disebutkan di atas akan menghasilkan pemutusan di jalur sinyal. Kondisi gangguan seperti itu dapat dengan mudah ditemukan dengan mematikan daya ke sirkuit dan kemudian membangun kontinuitas di area yang dicurigai dengan bantuan multimeter.
2. Short Circuit
Hubung singkat dapat disebabkan oleh PCB yang tergores secara tidak benar yang mengarah ke tembaga yang tidak diambil di antara trek, jembatan solder cenderung menyingkat dua titik yang saling berdekatan, seperti pin IC yang berdekatan, dan faktor serupa lainnya yang mencerminkan kualitas pembuatan PCB yang buruk , teknik perkawatan dan penyolderan. Kesalahan seperti itu juga dapat dengan mudah ditemukan dengan bantuan multimeter dengan mematikan daya ke sirkuit.
3. Faulty Power Supply
Kesalahan ketiga yang biasanya diamati di luar IC berasal dari catu daya yang salah. Sebenarnya ada dua kondisi yang diamati secara umum yang umumnya menyebabkan kesalahan catu daya. Salah satunya bisa berupa kegagalan besar dari catu daya yang memasok tegangan DC ke pin VCC atau VDD. Hasilnya bisa berupa ketiadaan sama sekali atau pengurangan tegangan DC ini. Kondisi lain yang mungkin bisa terjadi adalah kelebihan pasokan listrik, yang berarti bahwa pasokan listrik diminta untuk memberikan arus yang lebih besar dari yang dirancang untuk itu. Kondisi seperti itu biasanya disebabkan oleh kesalahan internal IC. Dalam beberapa kasus, kesalahan bisa jadi eksternal ke IC juga. Dalam kasus seperti itu akan menjadi praktik yang baik untuk memeriksa catu daya dan status ground dari semua IC digital yang digunakan. Kelebihan beban yang disebabkan oleh beberapa jenis gangguan internal pada IC sering menyebabkan peningkatan riak pada saluran catu daya. Setelah mengkonfirmasi situasi seperti itu, sekali lagi akan menjadi praktik yang baik pertama untuk mengesampingkan kemungkinan jalur resistensi pendek atau sangat rendah di luar IC. Setelah itu, IC dapat dihapus satu per satu sampai situasinya diperbaiki. IC yang pemindahannya mengembalikan kenormalan adalah IC yang telah mengembangkan kesalahan internal. Langkah nyata berikutnya adalah mengganti IC yang salah dengan yang baru. Terkadang, lebih dari satu IC mengembangkan kesalahan internal untuk memuat catu daya. Dalam hal ini perlu untuk mengganti semuanya untuk mengembalikan fungsi normal. Pedoman umum yang diuraikan di atas berlaku untuk pemecahan masalah sirkuit digital menggunakan IC digital dengan kompleksitas yang berbeda, dari gerbang logika hingga penghitung, register, dan blok bangunan aritmatika. Penerapan pedoman ini untuk beberapa studi kasus sederhana terkait dengan pemecahan masalah sirkuit kombinasional disajikan dalam contoh berikut.
a. Example 16.1
soal : Lihat sirkuit kombinasional sederhana pada Gambar 16.1. Status logika dari pin input dan output IC yang berbeda yang digunakan dalam sirkuit ini, sebagaimana diamati dengan bantuan probe logika, adalah sebagai berikut: pin 1 dari IC-1 adalah RENDAH; pin 2 dari IC-1 berdenyut; pin 3 dari IC-1 RENDAH; pin 4 dari IC-1 adalah TINGGI; pin 5 dari IC-1 berdenyut; pin 6 dari IC-1 berdenyut; pin 1 dari IC-2 tidak pasti; pin 2 dari IC-2 berdenyut; pin 3 dari IC-2 tidak pasti. Menurut Anda, apa penyebab paling mungkin dari kondisi yang salah ini? Berikan pembenaran di mana pun dibutuhkan. IC yang digunakan di sini milik keluarga logika 74HC
Solusi: (prinsip kerja)
Pada awalnya, status fungsional dari masing-masing blok bangunan yang digunakan dalam sirkuit logika kombinasional ini dilihat. Gerbang AND atas dinonaktifkan karena salah satu inputnya diamati memiliki logika RENDAH, dengan hasil bahwa outputnya harus RENDAH logika. Ini dikonfirmasi oleh pengukuran probe logika pada pin 3 dari IC ini. Gerbang AND yang lebih rendah diaktifkan karena salah satu inputnya berada dalam status logika TINGGI. Oleh karena itu, output dari gerbang ini harus sama dengan input lain dari gerbang ini, yang merupakan bentuk gelombang berdenyut. Output dari gerbang ini adalah yang berdenyut, seperti yang dikonfirmasi oleh pengukuran probe logika pada pin 6 dari IC-1. Pin 6 dari IC-1 terhubung ke pin 2 dari IC-2. Pin 2 dari IC-2 adalah salah satu input dari gerbang NOR dua input. Pin 2 dari IC-2 menunjukkan keberadaan gelombang berdenyut, yang mengkonfirmasi bahwa ia diumpankan dengan benar dari pin 6 dari IC-1. Sekarang, pin 3 dari IC-1 berada dalam keadaan logika RENDAH, dan ini terhubung ke pin 3 dari IC-2. Oleh karena itu, pin 3 dari IC-2 seharusnya menunjukkan status RENDAH logis. Namun, ini tidak terjadi, seperti yang ditunjukkan oleh pengukuran probe logika. Keadaan tak tentu pada pin 3 dari IC-2 juga memanifestasikan dirinya pada pin 1 dari IC-2, yang dapat dimengerti ketika IC CMOS sedang ditangani. Status tak tentu pin 3 IC-2 hanya menunjukkan bahwa ada sirkuit terbuka di suatu tempat di jalur dari pin 3 IC-1 ke pin 3 IC-2. Ini dapat diverifikasi dengan bantuan penyelidikan logika dan melacak jalur dan mengidentifikasi tempat di mana status ROW logika asli berubah menjadi status tak tentu yang tidak diinginkan. Ingatlah bahwa CMOS IC memperlakukan input mengambang sebagai status tak tentu.
b. Example 16.2
soal : Gambar 16.2 (a) menunjukkan implementasi multiplexer dua-input yang seharusnya memiliki tabel fungsional pada Gambar 16.2 (b). Sebaliknya, itu berperilaku seperti tabel fungsional pada Gambar. 16.2 (c). IC yang digunakan berasal dari keluarga TTL. Pengamatan yang dilakukan pada pin yang berbeda dari tiga IC yang digunakan dalam rangkaian tercantum pada Tabel 16.1. Apa penyebab paling mungkin dari perilaku yang salah ini?
solusi : (prinsip kerja)
Jika kita melihat status logika berbagai pin IC-1, IC-2 dan IC-3 untuk S = 0, kami menemukan bahwa inverter di IC-1 tidak berfungsi dengan benar. Outputnya seharusnya S dan bukan logika '0'. Dua gerbang AND di IC-2 dan gerbang OR di IC-3 berfungsi sesuai tabel kebenaran masing-masing. Bahkan inverter tampaknya akan melakukan tugasnya ketika inputnya adalah logika '1'. Perilaku inverter seperti itu hanya dimungkinkan bila input ke inverter ini selalu berupa logika '1', terlepas dari status logika S.
Kemungkinan alasan untuk perilaku tersebut adalah sebagai berikut:
1. Pin 2 dari IC-1 secara internal disingkat menjadi GND.
2. Pin 2 dari IC-2 disingkat secara internal menjadi GND.
3. Pin 1 IC-1 terbuka secara internal, yang berarti mengambang dan oleh karena itu diperlakukan sebagai input TINGGI logika karena IC milik keluarga TTL.
Dua alasan pertama dapat dikesampingkan satu per satu dengan memeriksa kontinuitas antara pin 2 dari IC-1 dan GND dan juga antara pin 2 dari IC-2 dan GND. Jika meter tidak menunjukkan kontinuitas dalam dua kasus, alasan ini dikesampingkan. Dalam kasus seperti itu, alasan ketiga tampaknya menjadi penyebab yang paling mungkin.
Rangkaian simulasi :
Video :
HTML : download
Datasheetgerbang AND
gerbang NOR
