Sistem Digital

      Sistem didefinisikan sebagai suatu himpunan benda atau bagian-bagian yang bekerja bersama-sama atau terhubung sedemikian rupa sehingga membentuk suatu keseluruhan.

      Sistem digital adalah susunan peralatan yang dirancang untuk mengolah besaran fisik yang diwakili oleh besaran digital, yaitu oleh nilai diskrit.

Peralatan itu pada saat ini umumnya merupakan peralatan elektronika. Meskipun dapat juga merupakan peralatan mekanik atau pneumatic. Sistem digital yang umum dijumpai antara lain adalah computer, kalkulator, dan jam digital.

      Sistem analog meliputi peralatan yang mengolah besaran fisik yang diwakili dalam bentuk analog. Dalam system analog besaran itu beragam dalam nilai yang sinambung. Sebagai contoh amplitudo sinyal keluaran pengeras suara dalam pesawat penerima radio dapat memiliki nilai yang sinambung dari nol sampai ke nilai maximum yang mampu ditahannya.

Pada saat ini, khususnya dalam bidang elektronika, penggunaan teknik digital telah banyak menggantikan kerja yang sebelumnya menggunakan teknik analog. Alasan utama terjadinya pergeseran menuju teknologi digital itu adalah sebagai berikut:

1.   Sistem digital lebih mudah dirancang. Hal itu terjadi karena hal yang diggunakan adalah rangkaian pengalih yanhg tidak memerlukan nilai tegangan atau arus yang pasti, hanya rentangan(tinggi atau rendah) yang diperlukan.

2.   Penyimpanan informasi mudah dilakukan. Penyimpanan informasi itu dapat dilakukan oleh rangkaian pengalih khusus yang dapat menyesuaikan informasi tersebut dan menahannya selama diperlukan.

3.   Ketepatan dan ketelitiannya lebih tinggi. Sisttem digital ndapat menangani ketelitian sebanyak angka yang diperlukan hanya dengan menambahkan rangkaian penganlih saja. Dalam system analog, ketelitian biasanya terbatas hanya sampai tiga atau empat angka saja karena nilai tegangan dan arus didalamnya bergantung langsung pada kepada nilai komponen rangkaiannya.

4.   Operasinya dapat dengan mudah diprogrankan. Sangat mudah untuk merancang suatu sisrem digital yang kerjanya dikendalikan oleh program. Sistem analog juga dapat diprogram tetapi ragam dan kerumitan operasinya sangat terbatas.

5.   Sistem digital lebih kebal terhadap noise. Perubahan tegangan yang tidak teratur  tidak terlalu mengganggu seperti halnya dalam system analog. Dalam system digital nilai pasti untuk tegangan tidak penting sepanjang noise itu tidak sebesar sinyal tinggi atau sinyal rendah yang telah ditetapkan.

6.   Lebih banyak rangkaian digital yang dapat dibuat dalam bentuk chip rangkaian terpadu. Meskipun rangkaian analog juga dapat dibuat dalam bentuk IC, kerumitannya membuat system analog itu lebih mahal dalam bentuk IC.

Satu-satunya kekurangan rangkaian digital adalah karena dunia nyata sesungguhnya adalah system analog. Hampir semua besaran fisik di dunia inibersifat analog dan besaran itulah yang merupakan masukan dan keluaran yang dapat dipantau, yang dolah dan dikendalikan oleh system. Contohnya adalah suhu, tekanan, letak, dll.

Pada saat ini semakin banyak penggunaan teknik analog dan digital dalam suatu system untuk memanfaatkan keunggulan masing-masing. Tahapan terpenting adalah menentukan bagian mana yang menggunakan teknik analog danbagian mana yanhg menggunakan teknik digital. Dan dapat diramalkan di masa depan bahwa teknik digital akan menjadi lebih murah dan berkualitas.

Contoh Sistem Digital:

1.   Jam digital

2.   Kamera digital

3.   Penunjuk suhu digital

4.   Kalkulator digital

5.   Computer

6.   HP

7.   Radio digital

Contoh Sistem Analog:

1.   Remote TV

2.   Spedometer pada motor

3.   Pengukur tekanan

4.   Telepon

5.   Radio analog

Gerbang Logika

Gerbang Logika adalah rangkaian dengan satu atau lebih dari satu sinyal masukan tetapi hanya menghasilkan satu sinyal berupa tegangan tinggi atau tegangan rendah.Dikarenakan analisis gerbang logika dilakukan dengan Aljabar Boolean maka gerbang logika sering juga disebut Rangkaian logika. Gerbang logika merupakan dasar pembentukan sistem digital. Gerbang logika beroperasi dengan bilangan biner, sehingga disebut juga gerbang logika biner.Tegangan yang digunakan dalam gerbang logika adalah TINGGI atau RENDAH. Tegangan tinggi berarti 1, sedangkan tegangan rendah berarti 0.

Ada 7 gerbang logika yang kita ketahui yang dibagi menjadi 2 jenis, yaitu :

1. Gerbang logika Inventer

Inverter (pembalik) merupakan gerbang logika dengan satu sinyal masukan dan satu sinyal keluaran dimana sinyal keluaran selalu berlawanan dengan keadaan sinyal masukan.

Input (A) Output ( )

Rendah Tinggi

0 1

Tinggi Rendah

1 0

Tabel Kebenaran/Logika Inverter

Inverter disebut juga gerbang NOT atau gerbang komplemen (lawan) disebabkan keluaran sinyalnya tidak sama dengan sinyal masukan.

2. Gerbang logika non-Inverter

Berbeda dengan gerbang logika Inverter yang sinyal masukannya hanya satu untuk gerbang logika non-Inverter sinyal masukannya ada dua atau lebih sehingga hasil (output) sinyal keluaran sangat tergantung oleh sinyal masukannya dan gerbang logika yang dilaluinya (NOT, AND, OR, NAND, NOR, XO , XNO ). Yang termasuk gerbang logika non-Inverter adalah :

Tabel Logika AND dengan tiga masukan

• untuk mempermudah mengetahui jumlah kombinasi sinyal yang harus dihitung

berdasarkan inputanya, gunakan rumus ini :

• 2 pangkat n , dimana n adalah jumlah input.

Contoh :

n = 2 maka -2 pangkat n = 4, jadi jumlah kombinasi sinyal yang harus dihitung sebanyak 4

kali.

Adapun  gerbang logika adalah sebagai berikut:

1. Gerbang AND

    Gerbang AND digunakan untuk menghasilkan logika 1 jika semua masukan mempunyai logika 1, jika tidak maka akan dihasilkan logika 0.Gerbang AND mempunyai dua atau lebih dari dua sinyal masukan tetapi hanya satu sinyal keluaran. Dalam gerbang AND, untuk menghasilkan sinyal keluaran tinggi maka semua sinyal masukan harus bernilai tinggi.

Gambar Gerbang Logika AND

 
Pernyataan Boolean untuk Gerbang AND A . B = Y (A and B sama dengan Y )

 
Gambar Gerbang Logika NAND

 3. Gerbang OR

Gerbang OR akan memberikan keluaran 1 jika salah satu dari masukannya pada keadaan 1. jika diinginkan keluaran bernilai 0, maka semua masukan harus dalam keadaan 0.Gerbang OR akan memberikan sinyal keluaran tinggi jika salah satu atau semua sinyal masukan bernilai tinggi, sehingga dapat dikatakan bahwa gerbang OR hanya memiliki sinyal keluaran rendah jika semua sinyal masukan bernilai rendah.

   

 Gambar Gerbang Logika OR

 

4. Gerbang NOR

     Gerbang NOR adalah suatu NOT-OR, atau suatu fungsi OR yang dibalikkan sehingga dapat dikatakan bahwa gerbang NOR akan menghasilkan sinyal keluaran tinggi jika semua sinyal masukannya bernilai rendah. Gerbang NOR akan memberikan keluaran 0 jika salah satu dari masukannya pada keadaan

1. jika diinginkan keluaran bernilai 1, maka semua masukannya harus dalam keadaan 0.

5. Gerbang XOR
    Gerbang X-OR akan menghasilkan sinyal keluaran rendah jika semua sinyal masukan bernilai rendah atau semua masukan bernilai tinggi atau dengan kata lain bahwa X-OR akan menghasilkan sinyal keluaran rendah jika sinyal masukan bernilai sama semua. Gerbang XOR (dari kata exclusive OR) akan memberikan keluaran 1 jika masukan-masukannya mempunyai keadaan yang berbeda.

 Gambar Gerbang Logika XOR

 
6. Gerbang NOT
    Gerbang NOT merupakan gerbang satu masukan yang berfungsi sebagai pembalik (inverter). Sebuah inverter (pembalik) adalah gerbang dengan satu sinyal masukan dan satu sinyal keluaran dimana keadaan keluarannya selalu berlawanan dengan keadaan masukan.

Gambar Gerbang Logika XOR

Masukan A	Keluaran Y
0 1	1 0

7. Gerbang X-NOR
    Gerbang X-NOR akan menghasilkan sinyal keluaran tinggi jika semua sinyal masukan bernilai sama (kebalikan dari gerbang X-OR).

 

Gmbr 2.7 Gerbang X-NOR

 

Aplikasi Sederhana Gerbang-gerbang Logika

Gerbang-gerbang ini dapat membentuk sebuah processor canggih, membentuk sebuah IC yang hebat, membentuk sebuah controller yang banyak fungsinya, namun sebelum sampai di penerapan yang canggih-canggih tersebut, ada baiknya untuk melihat aplikasi sederhananya saja dulu dari gerbang-gerbang logika ini.

·         Flip-flop Apakah Anda pernah mendengar istilah RAM atau Random Access Memory pada komputer. Jika mengenalnya, maka Anda sudah mengenal sebuah aplikasi dari rangkaian gerbang digital. RAM biasanya dibuat dari sebuah rangkaian gerbang digital yang membentuk sebuah sistem bernama Flip-flop. Flip-flop terdiri dari rangkaian gerbang logika yang dirancang sedemikian rupa sehingga apa yang masuk ke dalamnya akan selalu diingat dan berada di dalam rangkaian gerbang logika tersebut, selama ada aliran listrik yang mendukung kerjanya. Fungsi inilah yang merupakan cikal-bakal dari RAM.

·         Counter Salah satu sistem yang paling banyak digunakan dalam perangkat-perangkat digital adalah Counter. Fungsi dari sistem ini adalah jelas sebagai penghitung, baik maju ataupun mundur. Timer, jam digital, stopwatch, dan banyak lagi merupakan aplikasi dari counter ini. Banyak sekali jenis counter, namun pada dasarnya prinsip kerjanya sama, yaitu mengandalkan pulsa-pulsa transisi dari clock yang diberikan. Pulsa-pulsa transisi tadi yang akan menggerakan perhitungan counter.

Sumber Referensi: 

- Dasar-Dasar Rangkaian Logika Digital, Budiono Mismail

- http://poedjex.wordpress.com/sistem-digital.html