8.1 Multiplexer




1. Tujuan [Kembali]
  • Memahami prinsip kerja Multiplexer
  • Memahami rangkaian Multiplexer dan dapat disimulasikan pada Proteus
2. Alat dan Bahan [Kembali]

  • Alat 
    • Power Supply

                    Battery dibutuhkan sebagai sumber daya energi agar rangkaian dapat bekerja.
    • Ground
      • Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus listrik arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika.
  • Bahan
    • IC 74151



 
IC 74151 merupakan salah satu dari sekian banyak kompenen multiplexer. IC 74151 memiliki 8 pin input dan juga mempunyai 3 selection dan ada pin enabled. Pada pin output terdapat 2 pin yang memilik output berlawanan.

IC 74151 merupakan IC multiplekser yang memiliki satu buah data selektor dengan delapan saluran masukan (D0 – D7) dan memiliki dua buah keluaran (Y – W).

74151 multiplexer truth table for data selectors

Pada tabel kebenaran dapat dilihat bahwa:

1.  Jika pin Enable diberi logika HIGH, maka apapun masukan dan apapun keadaan pin Select maka keluaran akan selalu berlogika LOW.

2.  Jika pin Enable diberi logika LOW dan pin Select juga diberi logika LOW, maka akan ada salah satu masukan yang di salurkan ke keluaran.

3.  Keluaran pada pin W adalah kebalikan dari keluaran pin Y.

    • IC 74150

      74150 data selector multiplexer pin configuration

      IC 74150 merupakan IC multiplekser yang memiliki satu buah data selektor dengan 16 saluran masukan (D0 – D15) dan memiliki satu saluran keluaran (W).

      74150 multiplexer truth table for data selector

      Pada tabel kebenaran dapat dilihat bahwa:

      1.  Jika pin Enable diberi logika HIGH, maka apapun masukan dan apapun keadaan pin Select maka keluaran akan selalu berlogika LOW.

      2.  Jika pin Enable diberi logika LOW dan pin Select juga diberi logika LOW, maka akan ada salah satu masukan yang di salurkan ke keluaran.

      3.  Logika keluaran pada pin W adalah kebalikan dari logika masukan.

    • Inverter 


          
          Gerbang NOT hanya memerlukan sebuah Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang NOT disebut juga dengan Inverter (Pembalik) karena menghasilkan Keluaran (Output) yang berlawanan (kebalikan) dengan Masukan atau Inputnya. Berarti jika kita ingin mendapatkan Keluaran (Output) dengan nilai Logika 0 maka Input atau Masukannya harus bernilai Logika 1. Gerbang NOT biasanya dilambangkan dengan simbol minus (“-“) di atas Variabel Inputnya.
    • Gerbang logika AND ( IC 4081 )
              

      Gerbang AND (IC 4081) 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.

      Konfigurasi pin : 

            -  Pin 7 adalah suplai negatif

            -  Pin 14 adalah suplai positif

            - Pin 1 & 2, 5 & 6, 8 & 9, 12 & 13 adalah input gerbang

             - Pin 3, 4, 10, 11 adalah keluaran gerbang


      Spesifikasi  :

          - Catu daya : 3 V - 15 V
          - Fungsi : Quad 2-Input AND Gate
          - Propagation delay : 55 ns
          - Level tegangan I/O : CMOS
          - Kemasan : DIP 14-pin

    • Gerbang Logika OR ( IC 4071)

      OR adalah suatu gerbang yang bertujuan untuk menghasilkan logika output berlogika 0 apabila semua inputnya berlogika 0 dan sebaliknya output berlogika 1 apabila salah satu, sebagian atau semua inputnya berlogika 1.

      Konfogurasi Pin :


      Spesifikasi : 

          Tegangan Suplai: 5 hingga 7V

          Tegangan Input: 5 hingga 7V

          Kisaran suhu pengoperasian = -55 ° C hingga 125 ° C

          Tersedia dalam paket SOIC 14-pin

    • Resistor
 Resistor ini digunakan pada sebagai hambatan yang resistansinya ditentukan untuk tiap-tiap cabang.             

    • Logic Probe

alat yang digunakan untuk menganalisa logika keluaran (Boolean 1 atau 0) dari sirkuit digital.

    • Logic State 


 
Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan  input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.



3. Dasar Teori [Kembali]

Multiplexer atau MUX disebut juga data selector adalah rangkaian kombinasional dengan lebih dari satu jalur input, satu jalur ouput, dan lebih dari satu jalur seleksi. Ada beberapa IC multiplexer yang menyediakan output komplementer. Juga, multiplexer dalam bentuk IC hampir selalu memiliki input ENABLE atau STROBE, yang perlu aktif agar multiplexer dapat melakukan fungsi yang dimaksudkan. Multiplexer memilih informasi biner yang ada pada salah satu jalur input, tergantung pada status logika input seleksi, dan mengarahkannya ke jalur output. Jika terdapat n jalur seleksi, maka jumlah jalur input maksimum yang mungkin adalah 2^n dan multiplexer tersebut disebut sebagai multiplexer 2^n-ke-1 atau multiplexer 2^n x 1. Gambar 8.1(a) dan (b) masing-masing menunjukkan representasi rangkaian dan tabel kebenaran dari multiplexer 4-ke-1 dasar.






Gambar 8.2 dan 8.3. masing-masing menunjukkan representasi rangkaian dan tabel fungsi multiplekser 8-to-1 dan 16-ke-1. Multiplexer 8-ke-1 pada Gambar 8.2 adalah tipe IC nomor 74151 dari keluarga TTL. Ini memiliki input LOW ENABLE aktif dan menyediakan output komplementer. Gambar 8.3 mengacu pada nomor tipe IC 74150 dari keluarga TTL. Ini adalah multiplexer 16-ke-1 dengan input LOW ENABLE aktif dan output LOW aktif.

8.1.1 Bagian Dalam Multiplexer


Gambar di atas merupakan rangkaian logika kombinasional dalam multiplexer 2-to-1, tabel fungsional, dan diagram logikanya.
  • S = 0, ekspresi Boolean untuk output menjadi Y = I0.
  • S = 1,  ekspresi Boolean untuk output menjadi Y = I1.
Jadi, input I0 dan I1, masing-masing dialihkan ke output untuk S= 0 dan S = 1
Diagram logika multiplexer 4-to-1 dengan kompbinasi input 00, 01, 10 dan 11 pada jalur seleksi masing-masing I0, I1, I2, I3 ke output. Dengan operasi rangkaian diatur oleh fungsi persamaan Boolean (8.1), untuk 8-to-1 multiplexer dapat direpresentasikan dengan persamaan Boolean (8.2):




Terdapat input ENABLE yang berfungsi sebagai kontrol fungsi multiplexing. Input aktif saat berlogika 1 atau 0, tergantung input ENABLE adalah aktif HIGH atau aktif LOW, output akan aktif. Multiplexer berfungsi normal. Saat input ENABLE tidak aktif, output rusak dan permanen pada logika 0 atau 1, tergantung apakah output lengkap atau tidak lengkap. Gambar diatas adalah ENABLE yg aktif saat input HIGH.


8.1.2 Implementasi Fungsi Boolean dengan Multiplexer

Teknik paling sederhana untuk implementasinya adalah dengan menggunakan MUX 2^n-ke-1 untuk mengimplementasikan fungsi Boolean variabel-n. Baris input yang sesuai dengan masing-masing minterm yang dalam fungsi Boolean dibuat sama dengan logika "1". Minterm yang tersisa yang tidak ada dalam fungsi Boolean dinonaktifkan dengan membuat jalur input yang sesuai sama dengan logika '0'. Sebagai contoh, Gambar 8.8(a) menunjukkan penggunaan MUX 8-ke-1 untuk mengimplementasikan fungsi Boolean yang diberikan oleh persamaan






Untuk variabel A, B, C, persamaan (8.3) dapat dituliskan menjadi: 
                                        (8.4)








8.1.3 Multiplexer untuk Data Konversi Paralel ke Seri

        Meskipun data diproses secara paralel di banyak sistem digital untuk mencapai kecepatan pemrosesan yang lebih cepat, ketika datang untuk mentransmisikan data ini jarak yang relatif besar, ini dilakukan secara serial. Pengaturan paralel dalam hal ini sangat tidak diinginkan karena akan membutuhkan sejumlah besar jalur transmisi. Multiplekser dapat digunakan untuk konversi paralel-ke-serial. Gambar 8.11 menunjukkan satu pengaturan seperti itu di mana multiplekser 8-ke-1 digunakan untuk mengonversi data biner paralel delapan bit ke bentuk serial. Penghitung tiga bit mengontrol input pilihan. Saat penghitung melewati 000 hingga 111, output multiplekser melewati I0 hingga I7. Proses konversi membutuhkan total delapan siklus jam.  Dalam gambar yang ditunjukkan, penghitung tiga bit telah dibangun dengan bantuan tiga sandal jepit. Berbagai sirkuit kontra dari berbagai jenis dan kompleksitas, bagaimanapun, tersedia dalam bentuk IC. Sandal jepit dan penghitung dibahas secara rinci di Bab 10 dan 11 masing-masing.
 

8.1.4 Rangkaian Multiplexer Cascading
        Mungkin ada situasi di mana jumlah saluran input yang diinginkan tidak tersedia di multiplexer IC. Sejumlah beberapa perangkat dengan ukuran tertentu dapat digunakan untuk membangun multiplexer yang dapat menangani sejumlah besar saluran input. Misalnya, multiplexer 8-ke-1 dapat digunakan untuk membangun sirkuit multiplexer 16-ke-1 atau 32-ke-1 atau bahkan lebih besar. Langkah-langkah dasar yang harus diikuti untuk melakukan desain adalah sebagai berikut:

  1. Jika 2^n adalah jumlah jalur input pada multiplexer yang tersedia dan 2^N adalah jumlah jalur input pada multiplexer yang diinginkan, maka jumlah individu multiplexer yang diperlukan untuk membangun rangkaian multiplexer yang diinginkan adalah 2^N−n.
  2. Dari pengetahuan tentang jumlah input pemilihan multiplexer yang tersedia dan multiplexer yang diinginkan, hubungkan bit yang kurang signifikan dari input pemilihan multiplexer yang diinginkan ke input pemilihan multiplexer yang tersedia.
  3. Bit-bit yang tersisa dari input seleksi dari rangkaian multiplexer yang diinginkan digunakan untuk mengaktifkan atau menonaktifkan multiplexer individu sehingga outputnya ketika OR menghasilkan output akhir. Prosedur tersebut diilustrasikan dalam contoh penyelesaian 8.3.


4. Percobaan [Kembali]

1. Siapkan semua alat dan bahan yang diperlukan

2. Cari komonen yang diperlukan di library proteus

3. Untuk rangkaian multiplexer, memiliki 4 buah rangkaian dengan alat dan bahannya yaitu multiplexer ic 74150, INVERTER, led, gerbang logika OR,  gerbang logika AND, logicprobe dan logic state, jk flip-flop

4. Atur nilai logic state

5. Coba dijalankan rangkaian














Prinsip Kerja:

Pada gambar-gambar di atas merupakan jenis-jenis dari IC multiplexer mulai dari 2x1, 4x1, dan 8x1. Berikut juga dengan bagaimana rangkaian di dalamnya, yaitu menggunakan gerbang logika AND dan OR. Pada gambar 8.11 juga digunakan flip-flop sebagai rangkaian (Multiplexer for parallel-to-serial conversion).

Multiplexer adalah suatu perangkat yang dapat menerima beberapa input data dan hanya satu diantara input yang akan dilewat ke output pada suatu waktu. Pada gambar 8.1 contohnya digunakan mux 4x1 yang memiliki selector S0 dan S1. Jika ingin meloloskan input I0 maka selector S0 dan S1 harus 0. Jika ingin Meloloskan input I1 maka selector S0= 1 sedangkan S1= 0. Namun jika ingin meloloskan I3, maka S1=1 dan S0= 0. Saat ingin meloloskan I4, maka kedua selector harus aktif HIGH.


5. Video [Kembali]






6. Download File [Kembali]


7. Example [Kembali]
    
    8.2    Gambar 8.13 menunjukkan penggunaan multiplekser 8-ke-1 untuk mengimplementasikan fungsi Boolean empat variabel tertentu. Dari pengaturan sirkuit logika yang diberikan, dapatkan ekspresi Boolean yang diimplementasikan oleh sirkuit yang diberikan.


        Jawab:
        Masalah ini dapat diselesaikan dengan hanya bekerja mundur dalam prosedur yang diuraikan sebelumnya untuk merancang sirkuit logika berbasis multiplekser untuk fungsi Boolean tertentu. Di sini, implementasi perangkat keras diketahui dan tujuannya adalah untuk menentukan ekspresi Boolean yang sesuai.
         Dari rangkaian logika yang diberikan, kita dapat menggambar tabel implementasi seperti yang diberikan pada Tabel 8.7. Entri di baris pertama (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) dan baris kedua (8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15) demikian karena variabel seleksi yang dipilih untuk aplikasi ke input adalah variabel MSB D. Entri di baris pertama mencakup semua minterms yang mengandung D', dan entri di baris kedua mencakup semua minterms yang mengandung D. Setelah menulis entri dalam dua baris pertama, entri di baris ketiga dapat diisi dengan memeriksa status logika garis input yang berbeda dalam diagram sirkuit logika yang diberikan. Setelah menyelesaikan baris ketiga, entri yang relevan di baris pertama dan kedua disorot. Ekspresi Boolean sekarang dapat ditulis sebagai berikut:



    8.3    Desain multiplekser 16-ke-1 menggunakan dua multiplekser 8-ke-1 yang memiliki input LOW ENABLE aktif.
            Jawab:
              Multiplekser 16-ke-1 dapat dibangun dari dua multiplekser 8-ke-1 yang memiliki input ENABLE. Input ENABLE diambil sebagai variabel seleksi keempat yang menempati posisi MSB. Gambar 8.14 menunjukkan diagram sirkuit logika lengkap. IC 74151 dapat digunakan untuk mengimplementasikan multiplekser 8-ke-1. 
               Sirkuit berfungsi sebagai berikut. Ketika S3 dalam keadaan logika '0', multiplekser atas diaktifkan dan multiplekser bawah dinonaktifkan. Jika kita mengingat tabel kebenaran dari fungsi Boolean empat variabel, S3 akan menjadi '0' untuk delapan entri pertama dan '1' untuk delapan entri yang tersisa. Oleh karena itu, ketika S3 = 0 output akhir akan menjadi salah satu input dari D0 ke D7, tergantung pada status logika S2, S1 dan S0. Demikian pula, ketika S3 = 1 output akhir akan menjadi salah satu input dari D8 ke D15, sekali lagi tergantung pada status logika S2, S1 dan S0. Oleh karena itu sirkuit menerapkan tabel kebenaran dari multiplekser 16-ke-1.

 8. Problem [Kembali]

    1. 
        Apa keluaran jika multiplexer di atas aktif, dengan jalur seleksi A=B=0 C=1?

        Jawab: Pada output Y yang lolos adalah input dari X1, dan Ynot merupakan invers dari input X1.

    2. Bagaimana diagram logika dari multiplexer 4-to-1 pada proteus?

        Jawab:



9. Soal Pilihan Ganda [Kembali]

    1. Kapan suatu multiplexer aktif jika memiliki ENABLE aktif HIGH?
        a. Berlogika 0
        b. Berlogika 1
        c. Tidak berlogika
        d. Semua benar
    
    2. 


        Jika pada multiplexer di atas keluar input I2 maka jalur seleksi yang aktif adalah?
        a. S1= 0 S0= 0
        b. S1= 0 S0= 1
        c. S1= 1 S0= 0
        d. S1= 1 S0= 1 

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)