Sudah tahukah anda ciri/tipe dari IC digital itu ? Dalam hal memperbaiki kesalahan pada rangkaian digital, membutuhkan pengetahuan tentang karakteristik-karakteristik dari jenis komponen yang dipakai, dan pemilihan teknik-teknik pengukuran yang dapat menghasilkan hasil yang tercepat. Dalam hal ini, anda akan diberikan berbagai singkatan bagi keluarga-keluarga logik beserta dengan beberapa keterangannya mengenai pemakaiannya pada saat ini.
1. RTL (Resistor Transistor Logic)
RTL ini tidak dibuat dalam bentuk IC monolitik. Bagaimanapun juga blok-blok rangkaian diskrit tersedia bagi keperluan-keperluan industri yang membutuhkan kekuatan tertentu serta tidak membutuhkan kecepatan yang tinggi (gambar 5.2).
Gambar 5.2: Contoh Rangkaian RTL
2. DCTL (Direct Coupled Transistor Logic)
DCTL ini merupakan jenis pertama yang dibuat seperti sebuah IC. Bagaimanapun juga DCTL ini mempunyai beberapa masalah dengan watching (current hogging) dan segera diganti dengan jenis yang lebih baru.
3. DTL (Diode Transistor Logic)
DTL ini merupakan keluarga logik IC komersil I yang tersedia dipasaran (seri 53/73). Sekarang tipe ini digantikan oleh TTL dan CMOS akan tetapi beberapa pabrik masih memproduksi DTL ini (gambar 5.3).
Gambar 5.3: Contoh Rangkaian DTL
- TTL (Transistor-Transistor Logic)
Jenis ini merupakan keluarga logik yang amat sukses dengan daerah fungsi yang amat lebar. Seri 54/74 merupakan tipe standar (gambar5.4).
Gambar 5.4: Contoh Rangkaian TTL
Seri 54L/74L untuk daya rendah 54H/74H merupakan tipe TTL untuk kecepatan tinggi. Bagaimanapun juga perkembangan terakhir dari TTL klemping Schottky dimana tran-sistor-transistor ini dicegah men jadi jenuh (saturasi), menghasilkan suatu perbaikan yang cukup tinggi dalam unjuk kerjanya. TTL Schottky ini tersedia dalam seri 54S/74S untuk kecepatan tinggi atau seri 54 LS/74 LS untuk daya rendah.
5. ECL (Emitter Coupled Logic)
ECL ini merupakan tipe tak jenuh dari logik transistor yang bekerjanya amat cepat (seri 10.000) gambar5.5.
Gambar 5.5: Contoh Rangkaian ECL
6. CMOS (Complementary Metal Oxide Logic)
CMOS ini menggunakan MOSFET satuan p dan n dan mempunyai keunggulan, karena hanya memerlukan konsumsi daya yang rendah serta imunitas yang amat baik terhadap kebisingan (noise) dan interverensi (seri 4000 B).
7. LOCMOS (Locally Oxidized CMOS)
Jenis ini merupakan jenis yang unjuk kerjanya telah disempurnakan jika semua keluaran disangga (buffer). Nomor-nomor tipenya sama seperti CMOS (gambar 5.6).
Gambar 5.6: Contoh Rangkaian MOS
8. PMOS (MOS Saluran p)
Banyak dipakai untuk peralatan LSI.
9. NMOS (MOS Saluran n)
Dipakai untuk peralatan LSI.
10. I2L (Integrated Injection Logic)
Jenis ini merupakan pengembangan DCTL yang memungkinkan dipakai technologi bipolar bagi peralatanperalatan LSI (gambar 5.7).
Gambar 5.7: Contoh Rangkaian IIL
11. SSI (Small Scale Integration)
Merupakan tipe IC yang mempunyai hingga 12 pintu ekivalen perpaket IC.
12. MSI (Medium Scale Integration)
Merupakan tipe IC yang mempunyai pintu ekivalen antara 12 sampai 100 per-paket IC.
13. LSI (Large Scale Integration)
Jenis ini merupakan jenis IC yang mempunyai pintu ekivalen yang lebih besar dari 100 per-paket IC.
Beberapa IC digital yang ada di pasaran saat ini adalah:
- TTL standar (Jenis 54 / 74)
- CMOS, LOCMOS (Jenis 4000 B)
- TTL Schottky daya rendah (jenis 54LS / 74LS)
- TTL Schottky (Jenis 54S / 74 S)
- ECL (Jenis 10.000) Jenis-jenis inilah yang akan lebih banyak dibicarakan pada bagian berikutnya.
IC digital harus bekerja bersama dalam rangkaian yang komplek, dan masalahnya adalah penggabungan dari tingkatan logika, tegangan aktual yang membedakan logik 0 dan 1.Tabel 5-1 menunjukkan beberapa karakteristik dari empat tipe gabungan logik.
Tabel 5-1: Karakteristik Beberapa Gabungan IC Logik
Keluarga TTL beroperasi pada tegangan catu 5V dengan level 0 pada tidak lebih dari 0,7 V dan level 1 tidak kurang dari 2,15V. Jadi, catu daya dan tingkatan logik ini tidak kompatible dengan tipe ECL (emitter coupled logic) atau MOS. Beberapa tipe dari CMOS kompatibel dengan keluarga TTL, tapi tidak dengan IC lainnya.
Tabel 5-1 menunjukkan IC CMOS secara umum adalah yang paling lambat dan IC ECL adalah IC tercepat. Dalam pencacah tipe frekuensi tinggi kita akan menemukan tahapan frekuensi tinggi, diatas 150 MHz, diimplementasikan dalam ECL sementara frekuensi rendah diimplementasikan dalam MOS atau CMOS atau kadangkadang TTL logik. IC digital yang banyak digunakan, biasanya adalah keluarga logika dari 54-74 dari IC TTL logik dan 45C -74C keluarga CMOS.
Masing-masing dua keluarga ini dikarakteristikan dengan sistem penomoran standar diikuti dengan seluruh aplikasi, yang membantu mengerti fungsi dari bagian IC itu,yaitu:
- Dua huruf pertama mengindikasikan kode pembuatan.
- Kedua nomor selanjutnya mengindikasikan apakah IC ini untuk militer atau komersial dari konfigurasinya. Contohnya: Nomor 54 mengindikasikan sebuah versi militer dengan temperatur operasi dari --55o sampai +122o Celcius. Nomor 74 mengindikasikan versi komersial dengan temperatur dari 0-70o Celcius.
- Satu atau dua huruf berikutnya untuk mengindikasikan kecepatan, daya rendah dan lain-lain. Contohnya: Huruf H mengindikasikan IC kecepatan tinggi, huruf L mengindikasikan pada daya yang rendah, huruf mengindikasikan dibuat oleh proses Schottky. Huruf LS sebagai contoh, mengindikasikan perangkat Schottky berdaya rendah.
- Dua atau tiga nomor yang mengikutinya menandakan serial dari fungsi-fungsi bagian logik.
Contoh dari identifikasi nomor pada sebuah IC adalah sebagai berikut SN74LS20N. SN mengindikasikan pembuatan dari texas instrumen, 74 mengindikasikan IC komersial. LS mengindikasikan untuk Shottky berdaya rendah dan 20 mengindikasikan IC berfungsi sebagai 4 input NAND circuit. Huruf N yang terakhir mengindikasikan IC 14 pin dual inline package (DIP).
Untuk tipe 54 / 74 dari keluarga TTL, disini ada beberapa perbedaan yang sangat penting yaitu dalam hal kecepatan dan disipasi daya,yaitu:
- Untuk tipe 54/74 standar mempunyai waktu tunda 18 nanosekon pergerbang,dengan disipasi daya 10 mWatt pergerbang.
- Untuk tipe kecepatan tinggi mempunyai waktu tunda 12 ns dan disipasi daya 23 mWatt.
- Untuk tipe Daya rendah mempunyai waktu tunda 66 ns tapi disipasi daya hanya 1 mWatt.
- Untuk tipe Schottky mempunyai waktu tunda 6 ns dan disipasi daya 19 mW, tetapi untuk daya rendah Schottky (LS) mempunyai waktu tunda 19 ns dan disipasi daya hanya 2mW.
Karateristik di atas berbeda dengan keluarga CMOS 54C / 74C, dimana waktu tundanya 250 ns per gerbang tapi disipasi dayanya hanya 0,6 mW. Keluarga CMOS yang ini identik kaki-kakinya dengan keluarga TTL tipe 54/74, hanya disipasi daya CMOS jauh lebih rendah. Biasanya IC CMOS dan MOS menggunakan input rangkaian pelindung dioda, tetapi jika medan statik cukup kuat akan tetap merusak IC tersebut (pencegahannya lihat Bab 4.10).
