Untuk lebih memperjelas apa yang sudah dipaparkan di atas, maka diberikan contoh kasus rangkaian digital di bawah ini.
1. Rangkaian pertama
Adalah rangkaian lampu kedip dengan memori seperti pada Gambar 5.35.
Gambar 5.37: Rangkaian Lampu Kedip dengan Memori
Cara kerja rangkaiannya adalah: Rangkaian ini menggunakan IC CMOS sehingga arus yang diambil sangat kecil (efisien). Ada dua bagian penting dalam rangkaian ini, yaitu untuk gerbang C dan D bekerja sebagai rangkaian memori satu bit paling sederhana (RS FF). Sedangkan gerbang A dan B bekerja sebagai rangkaian osilator frekuensi rendah. Jika saklar trip ditekan maka pin 8 mendapat rendah (logik 0) sesaat sehingga pin 10 akan tinggi (logik 1) terus (termemori) sampai saklar clear ditekan maka pin 10 akan rendah. Saat pin 10 tinggi maka rangkaian osilator bekerja sehingga keluaran dari gerbang D akan berubah-ubah berbentuk pulsa (bergantian logik 0 dan 1) dan ini dipakai untuk mengonkan/mengoffkan transistor secara bergantian, sehingga LED juga berkedip hidup dan mati. Frekuensi rangkaian ini ditentukan oleh besarnya C1 dan R3, makin kecil harga C1 dan R3 maka frekuensinya makin tinggi. Jika rangkaian ini akan dimodifikasi menjadi rangkaian alarm maka harga C1 atau R3 dirubah ke harga yang lebih kecil {bisa dicoba-coba atau gunakan rumus mencari frekuensi f ? 0,7 / (R3.C1) Hz} dan LED diganti dengan speaker.
Sebelum mempelajari kerusakan rangkaian ini maka kita harus lebih dahulu mengetahui logik-logik apa saja yang terdapat pada keluaran masing-masing gerbang saat bekerja normal, yaitu:
Kondisi logik A adalah keadaan logik setelah saklar trip ditekan sesaat. Kondisi logik B adalah keadaan logic setelah saklar clear ditekan sesaat 1/0 atau 0/1 adalah kondisi pulsa dilihat dengan logik probe.
Untuk beberapa kerusakan di bawah ini akan kita pelajari melalui data yang ada.
a. Kerusakan ke 1: terukur dengan logik probe pada kaki-kaki IC setelah saklar trip ditekan sesaat, sebagai berikut:
Dari data di atas, jelas bahwa rangkaian RS FF tak ada masalah, jadi yang bermasalah adalah rangkaian osilatornya tak bekerja, hanya berfungsi sebagai gerbang-gerbang saja. Jadi komponen yang membuat berosilasi ada yang rusak yaitu R3 terbuka atau C1 hubung singkat.
b. Kerusakkan ke 2: terukur dengan logik probe pada kaki-kaki IC setelah saklar trip ditekan sesaat adalah sebagai berikut:
[
Dari data di atas, jelas bahwa rangkaian FF dan osilator bekerja dengan baik. Jadi tinggal rangkaian akhir sebuah rangkaian pensaklar dengan transistor yang kemungkinannya rusak karena seharusnya kaki basis sama dengan kaki 4 IC. Untuk itu tentunya yang paling dicurigai rusak adalah R4 terbuka atau transistornya rusak basis dan emiternya hubung singkat.
c. Kerusakkan ke 3: LED akan hidup terus tak berkedip setelah saklar trip ditekan sesaat, tetapi jika saklar clear ditekan sesaat maka LED akan mati lagi. Dari data di atas, jelas rangkaian FF bekerja dengan baik, tetapi rangkaian osilatornya tak bekerja hanya sebagai pelewat gerbang-gerbang biasa. Jadi komponen yang rusak adalah C1 terbuka atau R6 terbuka.
Jadi hanya dengan menggunakan sebuah alat logic probe kita sudah dapat menganalisa sebuah rangkaian digital sederhana dari kerjanya sampai saat ada kerusakan pada rangkaian tersebut.
2. Rangkaian kedua
Adalah rangkaian ramp generator seperti pada Gambar 5.38 dibawah ini:
Gambar 5.38: Rangkaian Ramp Generator
Cara kerja rangkaian ini adalah: generator ramp digital, yang dibangun dari IC 7493 (penghitung 4 bit) dengan ditambah jaringan ladder R-2R. jaringan ini biasa digunakan pada rangkaian DAC. Rangkaian ini menggunakan TTL yang menghasilkan output ramp 16 tangga. Osilator berdasarkan schmitt trigger menghasilkan pulsa untuk menaikkan pencacah biner 4-bit (7493). Pencacah ini membagi frekuensi masukan dengan 2, 4, 8 dan 16 sehingga bentuk gelombang 16-step akan muncul pada keluaran jaringan ladder R-2R. Osilator menghasilkan sekitar 1KHz sehingga bentuk gelombang tangga dapat mudah diamati.
Bentuk gelombang ramp ini banyak digunakan dalam banyak peralatan dan pengukuran yang biasanya membutuhkan linearitas yang baik. Jadi kondisi normalnya dapat dilihat dengan osiloskop pada masing-masing Tpnya. Dimana TP1 berbentuk pulsa gelombang kotak sebagai pengirim pulsa kerangkaian rampnya, sehingga dihasilkan pada keluarannya bentuk tangga 16 step (lihat Gambar 5.38).
Beberapa kerusakan akan kita tinjau di bawah ini:
a. Kerusakan ke 1: didapat frekuensi keluarannya menjadi dua kalinya tapi bentuk tangganya hanya 8 step saja seperti Gambar 5.39.
Gambar 5.39: 8 Step Tangga
Disini terlihat ada satu langkah yang hilang sehingga keluarannya berubah menjadi 8 step saja dengan frekuensi dua kali lipat dari normalnya, yaitu pada step terakhir (kaki 11 7493) tak terhubung, jadi kerusakannya sudah pasti R8 terbuka.
b. Kerusakan ke 2: suatu gelombang kotak muncul pada keluarannya dengan frekuensi sama dengan frekuensi ramp. Jelas selama keluaran masih ada walau salah maka IC 74123 maupun 7493 masih bekerja, jadi hanya pada rangkaian diluar IC tersebut. Karena hanya menjadi satu pulsa dalam waktu sama dengan ramp, maka bagian R7 terbuka karena fungsi ladder menjadi tak ada (kaki 8, 9, 12 tak muncul pada keluarannya).
Dari kerusakkan di atas dapat disimpulkan bahwa saat kerusakan R7 maka jumlah step pada keluaran akan berubah tetapi frekuensinya tetap normal, sedangkan untuk kerusakan R8 baik jumlah step maupun frekuensinya berubah.
Rangkuman
- Ada bermacam-macam tipe IC digital, yaitu: RTL, DCTL, DTL, TTL, ECL, CMOS, LOCMOS, PMOS, NMOS, IIL, SSI, MSI dan LSI, yang masing-masingnya mempunyai karakteristik yang berbeda-beda.
- IC digital yang banyak digunakan pada rangkaian secara umum saat ini adalah IC TTL dan CMOS.
- Rangkaian memori pada IC digital (Flip-Flop) dapat digunakan untuk membuat rangkaian counter (penghitung) dan register.
- Peralatan Bantu untuk mencari kerusakan pada rangkaian digital, selain multimeter dan osiloskop biasanya agak khusus, seperti: klip logik, logik probe, pemulsa logik dan penguji IC digital.
- Teknik melacak kerusakan rangkaian digital adalah: lihat dan sentuh, panaskan dan dinginkan, penumpukan IC, pendekatan dengan IC sejenis dan pengukuran yang sangat teliti.
Soal latihan Bab 5
- Sebutkan macam-macam tipe IC digital yang ada !
- Apa kelebihan dan kekurangan IC TTL dibandingkan dengan CMOS ?
- Terangkan kerja rangkaian counter (penghitung) dan buat rangkaiannya untuk dapat menghitung sampai dengan 16 desimal. Membutuhkan berapa IC ?
- Apa guna dari logik probe itu ? Terangkan bagaimana menggunakan alat ukur tersebut dengan benar.
Kapan dilakukan teknik melacak kerusakan rangkaian digital dengan cara:
- a. panaskan dan dinginkan
- b. penumpukan IC
Tugas Kelompok
Dengan membentuk kelompok masing-masing 3 orang kerjakanlah tugas di bawah ini dengan cara didiskusikan:
Dengan melihat gambar rangkaian 5.37 pada hal 5-24 coba analisalah permasalahan yang terjadi dan tentukan komponen mana yang rusak, jenis kerusakannya dan alasannya, bila: keluaran menjadi 4 step saja tetapi frekuensinya tidak berubah.
