Pembelajaran kuliah

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

1. Tujuan [kembali]

Mampu membuat aplikasi carry propagation
Memahami fungsi komponen pada carry propagation

2. Alat dan Bahan [kembali]

A. alat

Multimeter

Multimeter adalah suatu alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur tiga jenis besaran listrik yaitu arus listrik, hambatan listrik dan tegangan listrik. Sebutan lain untuk multimeter adalah AVO-meter yang merupakan singkatan dari satuan ampere, volt dan ohm.Selain itu, multimeter juga disebut dengan nama multitester.Multimeter terbagi menjadi dua jenis yaitu multimeter analog dan multimeter digital. Perbedaan antara multimeter analog dan multimeter digital terletak pada tingkat ketelitian nilai pengukuran yang diperoleh. Multimeter dapat digunakan untuk pengukuran listrik arus searah maupun pengukuran listrik arus bolak balik

B. Bahan

1. Gerbang AND (AND Gate)

Gerbang AND termasuk yang paling sederhana diantara lainnya, dimana gerbang ini membutuhkan dua input untuk menghasilkan satu output. Sistemnya terdiri dari 0 dan 0 akan menghasilkan 0, 1 dan 0 akan menghasilkan 0, 1 dan 1 akan menghasilkan 1.

2. Gerbang OR (OR Gate)

A. Konfigurasi PIN

Pins	Description
Pin 1	It is connected to the Input(A) of OR Gate 1
Pin 2	Input(B) of OR Gate 1
Pin 3	It is connected to the Output(Y) of OR Gate 1
Pin 4	Input(A) of OR Gate 2
Pin 5	Input(B) of OR Gate 2
Pin 6	This pin provides the Output(Y) of OR Gate 2
Pin 7	Ground Pin which used to provide the power supply to the IC.
Pin 8	It is connected to the Output(Y) of OR Gate 3
Pin 9	It is connected to the Input(A) of OR Gate 3
Pin 10	Input(B) of OR Gate 3
Pin 11	It is the output(Y) pin of the OR Gate 4
Pin 12	It is the input(A) pin of the OR Gate 4
Pin 13	It is the input(B) pin of the OR Gate 4
Pin 14	It is Vcc pin which used to provide the power supply to the IC.

B. Spesifikasi

Dual Input OR Gate – Quad Package
Supply Voltage: 5 to 7V
Input Voltage: 5 to 7V
Operating temperature range -55°C to 125°C
Available in 14-pin PDIP package

Logic probe atau logic tester adalah alat yang biasa digunakan untuk menganalisa dan

5. Logicstate

Alat yang digunakan untuk memasukkan input logika (Boolean 1 dan 2) masukan.

3. Dasar Teori [kembali]

Carry lookahead adder adalah rangkaian adder yang lebih cepat dalam melakukan penjumlahan biner dengan menggunakan konsep Carry Generate dan Carry Propagate. CLA disebut sebagai penerus ripple carry adder. Sirkuit CLA meminimalkan waktu tunda propagasi melalui implementasi sirkuit kompleks yang terjadi selama penambahan ini dirancang dengan mengubah rangkaian adder pembawa riak (ripple-carry adder) sedemikian rupa sehingga logika carry penambah diubah menjadi logika dua tingkat.

Dalam kasus penjumlah paralel, penambahan biner dari dua angka dimulai ketika semua bit dari augend dan tambahan harus tersedia pada saat yang sama untuk melakukan perhitungan. Dalam rangkaian penambah paralel, keluaran pembawa dari setiap tahap penambah penuh dihubungkan ke masukan pembawa dari tahap orde tinggi berikutnya, oleh karena itu disebut juga sebagai penambah tipe pembawa riak.

Pertimbangkan gambar di atas, di mana jumlah S4 dihasilkan oleh penambah penuh yang sesuai segera setelah sinyal input diterapkan padanya. Tetapi input carry C4 tidak tersedia pada nilai kondisi tunak akhirnya sampai carry c3 tersedia pada nilai kondisi tunaknya. Demikian pula C3 tergantung pada C2 dan C2 pada C1. Oleh karena itu, carry harus merambat ke semua tahapan agar output S4 dan carry C5 menyelesaikan nilai kondisi tunak akhirnya.

Waktu propagasi sama dengan delay propagasi dari gerbang tipikal dikalikan dengan jumlah level gerbang di sirkuit. Misalnya, jika setiap tahap penambah penuh memiliki penundaan propagasi 20n detik, maka S4 akan mencapai nilai akhir yang benar setelah 80n (20 × 4) detik. Jika kita memperpanjang jumlah tahapan untuk menambahkan lebih banyak jumlah bit maka situasi ini menjadi jauh lebih buruk.

Jadi kecepatan jumlah bit yang ditambahkan dalam penambah paralel tergantung pada waktu propagasi carry. Namun, sinyal harus disebarkan melalui gerbang pada waktu yang cukup untuk menghasilkan keluaran yang benar atau diinginkan.

Pertimbangkan rangkaian adder penuh yang ditunjukkan di atas dengan tabel kebenaran yang sesuai. Jika kita mendefinisikan dua variabel sebagai carry generate Gi dan carry propagate Pi maka,

Jumlah keluaran dan keluaran carry dapat dinyatakan dalam bentuk carry generate Gi dan carry propagat Pi sebagai

di mana Gi menghasilkan carry ketika kedua Ai dan Bi adalah 1 terlepas dari input carry. Pi dikaitkan dengan propagasi carry dari Ci ke Ci + 1.

Fungsi carry output Boolean dari setiap tahap dalam 4 tahap carry look-ahead adder dapat dinyatakan sebagai:

C2 = G1 +P1*C1

C3 = G2 +P2*C2 = G2 +P2*G1 +P1*C1 = G2 +P2*G1 +P1*P2*C1

C4 = G3 +P3*C3 = G3 +P3*G2 +P2*G1 +P1*P2*C1

C4 = G3 +P3*G2 +P3*P2*G1 +P1*P2*P3*C1

Dari persamaan Boolean di atas kita dapat mengamati bahwa C4 tidak harus menunggu C3 dan C2 untuk menyebar (propagate) tetapi sebenarnya C4 disebarkan pada saat yang sama dengan C3 dan C2 . Karena ekspresi Boolean untuk setiap keluaran carry adalah jumlah produk sehingga ini dapat diimplementasikan dengan satu tingkat gerbang AND diikuti oleh gerbang OR.

Implementasi tiga fungsi Boolean untuk setiap output carry (C2 , C3 dan C4) untuk generator carry look-ahead carry ditunjukkan pada gambar di bawah.

Example 7.7

If the CARRY GENERATE Gi and CARRY PROPAGATE Pi are redefined as Pi = Ai + Bi) and Gi = AiBi show that the CARRY output Ci+1 and the SUM output Si of a full adder can be expressed by the following Boolean functions:

jawab:

Analisis Kompleksitas Waktu :

Kita bisa menganggap carry look-ahead adder terdiri dari dua bagian.

Bagian yang menghitung carry untuk setiap bit.
Bagian yang menambahkan bit input dan carry untuk setiap posisi bit.

Keuntungan dan Kerugian dari Carry Look-Ahead Adder :

- Keuntungan

Penundaan propagasi berkurang.
Memberikan logika penambahan tercepat.

- Kekurangan

Sirkuit penambah Carry Look-ahead menjadi rumit karena jumlah variabel meningkat.
Sirkuit ini lebih mahal karena melibatkan lebih banyak perangkat keras.

4. Percobaan [kembali]

a. Prosedur percobaan

1. Buka aplikasi proteus

2. Pilih komponen yang dibutuhkan, yaitu gerbang XOR, Gerbang AND, dan gerbabng OR.

3. Rangkai setiap komponen menjadi rangkaian yang diinginkan

4. Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan

5. Jalankan simulasi rangkaian

b. Gambar Rangkaian

gambar 1

gambar 2

gambar 3

gambar 4

gambar 5

gambar 6

b. Prinsip kerja

a. Gambar 1

Rangkaian carry look-ahead adder jika dilihat pada rangkaian tabel kebenaran menggunakan 2 gerbang XOR, 2 gerbang AND, dan 1 gerbang OR. Ada 3 kondisi yang dihasilkan ketika input diatur pada logicstate sedemikian rupa. Jika input A, B, C adalah 0, 0, 0, 0 maka output di Ci+1 adalah 0 maka kondisi ini adalah no carry generate artinya tidak dihasilkan carry. Kemudian untuk kondisi selanjutnya jika input A, B, C adalah 0, 1, 1 maka output di Ci+1 adalah 1 maka kondisi ini adalah no carry propagate artinya tidak ada carry yang disebarkan. Kemudian untuk kondisi selanjutnya jika input A, B, C adalah 1, 1, 0 atau 1, 1, 1 maka output di Ci+1 adalah 1 maka kondisi ini adalah carry generate artinya carry yang dihasilkan.Keadaan tunak C2 akan tertunda oleh dua penundaan gerbang setelah munculnya C1. Demikian pula, C3 dan C4 kondisi tunak akan menjadi empat dan enam penundaan gerbang masing-masing setelah C1. Dan carry terakhir C5 akan muncul setelah pukul delapan keterlambatan gerbang. Memperluasnya sedikit lebih jauh, mari kita asumsikan bahwa kita memiliki pengaturan kaskade dua empat-bit penambah untuk dapat menangani angka delapan bit. Sekarang, C5 akan membentuk input CARRY ke yang kedua penambah empat bit. Keluaran akhir CARRY C9 sekarang akan muncul setelah 16 kali penundaan gerbang. propagasi carry ini delay membatasi kecepatan penambahan dua angka. Output dari pengaturan penambah seperti itu akan benar hanya jika sinyal diberikan waktu yang cukup untuk merambat melalui gerbang yang terhubung antara masukan dan keluaran. Karena pengurangan juga merupakan proses penambahan dan operasi seperti perkalian dan pembagian juga merupakan proses yang melibatkan penambahan dan pengurangan berturut-turut, waktu yang dibutuhkan oleh penambahan proses sangat kritis.

b. Gambar 2

Semua jumlah output dalam kasus ini akan tersedia pada output setelah penundaan dua tingkat logika

gerbang. 74182 adalah IC generator carry look-ahead yang khas dari keluarga logika TTL. IC ini dapat

digunakan untuk menghasilkan input carry yang relevan untuk empat penambah biner empat-bit yang terhubung dalam kaskade untuk melakukan operasi pada dua nomor 16-bit. Tentu saja, penambah empat bit harus dari jenis yang dapat menghasilkan CARRY GENERATE dan CARRY PROPAGATE output. Gambar tersebut menunjukkan susunannya. Di gambar yang ditunjukkan, Cn adalah input CARRY, G0, G1, G2 dan G3 adalah input CARRY GENERATE untuk 74182 dan P0, P1, P2 dan P3 adalah input CARRY PROPAGATE untuk 74182. Cn+x, Cn+y dan Cn+z adalah keluaran CARRY yang dihasilkan oleh 74182 untuk penambah empat bit. Keluaran G dan P dari 74182 perlu mengalir. Gambar 7.34 menunjukkan pengaturan yang diperlukan untuk menambahkan dua 64-bit angka.

c. gambar 3

pada gambar tersebut merupakan tampilan Jika CARRY GENERATE Gi dan CARRY PROPAGATE Pi didefinisikan ulang sebagai Pi = Ai + Bi) dan Gi = AiBi menunjukkan bahwa keluaran CARRY Ci+1 dan keluaran SUM Si dari sebuah penambah penuh dapat dinyatakan dengan fungsi Boolean berikut:

d. gambar 4

pada gambar tersebut merupakan contoh dalam membuat ic dengan IC 74182 dihubungkan dengan empat penambah empat bit.

e gambar 5

Dalam rangkaian penambah seperti itu, tidak mungkin untuk menghasilkan jumlah dan keluaran keluaran dari setiap tahap sampai pengangkutan masukan terjadi. Sehingga akan terjadi tunda waktu yang cukup besar pada proses penambahan , yang dikenal dengan , tunda propagasi carry. Dalam rangkaian kombinasional apa pun, sinyal harus merambat melalui gerbang sebelum jumlah keluaran yang benar tersedia di terminal keluaran.Pertimbangkan gambar di atas, di mana jumlah S4 dihasilkan oleh penambah penuh yang sesuai segera setelah sinyal input diterapkan padanya. Tetapi input carry C4 tidak tersedia pada nilai kondisi tunak akhirnya sampai carry c3 tersedia pada nilai kondisi tunaknya. Demikian pula C3 tergantung pada C2 dan C2 pada C1. Oleh karena itu, carry harus merambat ke semua tahapan agar output S4 dan carry C5 menyelesaikan nilai kondisi tunak akhirnya.

f gambar 6

pada gambar tersebut merupakan contoh dalam membuat ic dengan Generasi carry untuk menambahkan nomor 64-bit.

5. video [kembali]

Example :

1. Berapa banyak input pada gambar 1?

jawab :

3 buah input

2. apa nama gerbang logika yang digunakan pada gambar 1

jawab :

gerbang xor,and,dan or

problem :

1. Apa saja gerbang logika yang digunakan pada gambar 3