SOFTWARE APLIKASI SIMULASI RANGKAIAN ELEKTRONIKA

Perkembangan dunia teknologi komputer dan internet telah membawa kita kedalam dunia yang penuh dengan keterbukaan. kita dapat mendapatkan informasi dengan mudah dan cepat di internet. Dan inilah salah satu media untuk kita dapat berbagi informasi dan ilmu di dunia internet.

Pada kesempatan ini saya akan sedikit mengulas tentang beberapa aplikasi simulasi rangkaian elektonika yang dapat kita instal pada PC / laptop kita.

Bagi teman teman yang hobi dengan elektronika, atau para pelajar dan mahasiswa, serta para profesional yang bekerja di dunia elektronika dapat memanfaatkan aplikasi ini untuk memudahkan dalam merancang atau mempelajari rangkaian elektronika yang akan dibuat.

Macam macam aplikasi simulasi rangkaian elektronik diantaranya adalah :

1. NI Multisim

dapat di download di 
http://en.softonic.com/s/electronic-circuit-simulation-software   
http://multisim.en.softonic.com/download

2. LiveWire

3. Cirkuit Maker

4. Logisim

5. Proteus

Ventilator

Macam-macam Ventilator 

Menurut sifatnya ventilator dibagi tiga type yaitu:

Volume Cycled Ventilator.

Perinsip dasar ventilator ini adalah siklusnya berdasarkan volume. Mesin berhenti bekerja dan terjadi ekspirasi bila telah mencapai volume yang ditentukan. Keuntungan volume cycled ventilator adalah perubahan pada komplain paru pasien tetap memberikan volume tidal yang konsisten.

Pressure Cycled Ventilator.

Perinsip dasar ventilator type ini adalah siklusnya menggunakan tekanan. Mesin berhenti bekerja dan terjadi ekspirasi bila telah mencapai tekanan yang telah ditentukan. Pada titik tekanan ini, katup inspirasi tertutup dan ekspirasi terjadi dengan pasif. Kerugian pada type ini bila ada perubahan komplain paru, maka volume udara yang diberikan juga berubah. Sehingga pada pasien yang setatus parunya tidak stabil, penggunaan ventilator tipe ini tidak dianjurkan.

Time Cycled Ventilator.

Prinsip kerja dari ventilator type ini adalah siklusnya berdasarkan waktu ekspirasi atau waktu inspirasi yang telah ditentukan. Waktu inspirasi ditentukan oleh waktu dan kecepatan inspirasi (jumlah napas permenit) Normal ratio I : E  (inspirasi : ekspirasi ) 1 : 2

Mode-Mode Ventilator

Pasien yang mendapatkan bantuan ventilasi mekanik dengan menggunakan ventilator tidak selalu dibantu sepenuhnya oleh mesin ventilator, tetapi tergantung dari mode yang kita setting. Mode mode tersebut adalah sebagai berikut:

Mode Control.

Pada mode kontrol mesin secara terus menerus membantu pernafasan pasien. Ini diberikan pada pasien yang pernafasannya masih sangat jelek, lemah sekali atau bahkan apnea. Pada mode ini ventilator mengontrol pasien, pernafasan diberikan ke pasien pada frekwensi dan volume yang telah ditentukan pada ventilator, tanpa menghiraukan upaya pasien untuk mengawali inspirasi. Bila pasien sadar, mode ini dapat menimbulkan ansietas tinggi dan ketidaknyamanan dan bila pasien berusaha nafas sendiri bisa terjadi fighting (tabrakan antara udara inspirasi dan ekspirasi), tekanan dalam paru meningkat dan bisa berakibat alveoli pecah dan terjadi pneumothorax. Contoh mode control ini adalah: CR (Controlled Respiration), CMV (Controlled Mandatory Ventilation), IPPV (Intermitten Positive Pressure Ventilation)

Mode IMV / SIMV:

Intermitten Mandatory Ventilation/Sincronized Intermitten Mandatory Ventilation.

Pada mode ini ventilator memberikan bantuan nafas secara selang seling dengan nafas pasien itu sendiri. Pada mode IMV pernafasan mandatory diberikan pada frekwensi yang di set tanpa menghiraukan apakah pasien pada saat inspirasi atau ekspirasi sehingga bisa terjadi fighting dengan segala akibatnya. Oleh karena itu pada ventilator generasi terakhir mode IMVnya disinkronisasi (SIMV). Sehingga pernafasan mandatory diberikan sinkron dengan picuan pasien. Mode IMV/SIMV diberikan pada pasien yang sudah bisa nafas spontan tetapi belum normal sehingga masih memerlukan bantuan.

Mode ASB / PS : (Assisted Spontaneus Breathing / Pressure Suport.

Mode ini diberikan pada pasien yang sudah bisa nafas spontan atau pasien yang masih bisa bernafas tetapi tidal volumnenya tidak cukup karena nafasnya dangkal. Pada mode ini pasien harus mempunyai kendali untuk bernafas. Bila pasien tidak mampu untuk memicu trigger maka udara pernafasan tidak diberikan.

CPAP : Continous Positive Air Pressure.

Pada mode ini mesin hanya memberikan tekanan positif dan diberikan pada pasien yang sudah bisa bernafas dengan adekuat.

Tujuan pemberian mode ini adalah untuk mencegah atelektasis dan melatih otot-otot pernafasan sebelum pasien dilepas dari ventilator.

TEORI DASAR GERBANG LOGIKA

Sebuah Gerbang logika adalah salah satu jenis komponen elektronika yang berfungsi sebagai pengambil keputusan logika dari dua atau lebih kombinasi sinyal logika digital yang masuk pada terminal masukkannya (input), dan hanya memiliki satu buah terminal pada keluarannya (Output). Masing-masing dari komponen gerbang logika ini dapat dikombinasikan dengan beberapa buah sehingga dapat membentuk rangkaian Logika Kombinasi, rangkaian Logika Sekuensial, dan fungsi yang lain yang dapat membentuk sebuah fungsi rangkaian kombinasi logika yang lebih besar dan memiliki fungsi khusus, seperti Enkoder, Dekoder, Multiplekser, Komparator, Adder, dan lain sebagainya.
Sebagai standar komersial komponen gerbang logika digital dapat terbentuk dalam dua buah keluarga.


1. Keluarga TTL (Transistor-Transistor Logic). Biasanya di kodekan dengan Seri 7400.
2. Keluarga CMOS (Colplementary Metal-Oxide-Silicon). Dikodekan dengan Seri4000.




Notasi ini dari TTL atau CMOS mengacu pada teknologi logika yang digunakan untuk memproduksi sirkuit terpadu, (IC) atau chip "" seperti yang lebih umum disebut.
Sirkuit terpadu atau IC karena mereka lebih sering disebut, dapat dikelompokkan bersama ke dalam keluarga sesuai dengan jumlah transistor atau "gerbang" yang dikandungnya. Sebagai contoh, sebuah gerbang sederhana AND hanya berisi beberapa transistor individu, adalah sebagai sebuah mikroprosesor yang lebih kompleks mungkin berisi ribuan individu gerbang transistor. Sirkuit terpadu dikategorikan sesuai dengan jumlah gerbang logika atau kompleksitas sirkuit dalam sebuah chip tunggal dengan klasifikasi umum untuk jumlah gerbang individu diberikan sebagai:




Klasifikasi Sirkuit Terpadu (IC)


• Scale Integration Kecil atau (SSI) - Mengandung hingga 10 transistor atau beberapa gerbang dalam satu paket seperti AND, OR, NOT gerbang.

• Medium Scale Integration atau (MSI) - antara 10 dan 100 transistor atau puluhan gerbang dalam satu paket dan melakukan operasi digital seperti penambah, decoder, counter, flip-flop dan multiplexer.

• Integrasi Skala Besar atau (LSI) - antara 100 dan 1.000 transistor atau ratusan gerbang dan melakukan operasi digital tertentu seperti I / O chip, memori, aritmatika dan unit logika.

• Integrasi Skala Sangat Besar-atau (VLSI) - antara 1.000 dan 10.000 transistor atau ribuan gerbang dan melakukan operasi komputasi seperti prosesor, memori array besar dan perangkat programmable logic.

• Integrasi Skala Super Besar atau (SLSI) - antara 10.000 dan 100.000 transistor dalam satu paket dan melakukan operasi komputasi seperti keripik mikroprosesor, mikro-controller, PICs dasar dan kalkulator.

• Integrasi Skala Ultra-Large atau (ULSI) - lebih dari 1 juta transistor - anak laki-laki besar yang digunakan dalam komputer CPU, GPU, prosesor video, mikro-kontroler, FPGA dan PICs kompleks.

Hukum Moore

Pada tahun 1965, Gordon Moore co-pendiri perusahaan Intel meramalkan bahwa "Jumlah transistor dan resistor pada satu chip akan berlipat ganda setiap 18 bulan" mengenai perkembangan teknologi gerbang semikonduktor. Ketika Gordon Moore membuat jalan komentar terkenal kembali pada tahun 1965 ada sekitar hanya 60 individu gerbang transistor pada sebuah chip silikon tunggal atau mati.

Pada dunia mikroprosesor pertama pada tahun 1971 adalah Intel 4004 yang memiliki data bus 4-bit dan berisi sekitar 2.300 transistor pada satu chip, yang beroperasi di sekitar 600kHz. Saat ini, Intel Corporation telah menempatkan mengejutkan 1,2 Miliar gerbang transistor individu ke baru Quad-core i7-2700K Sandy Bridge 64-bit mikroprosesor chip yang operasi di hampir 4GHz, dan jumlah transistor on-chip masih meningkat, seperti mikroprosesor yang lebih baru lebih cepat dan mikro-controller dikembangkan.

Digital Logic State

Digital Gerbang Logika adalah blok bangunan dasar dari mana semua sirkuit elektronik digital dan sistem berbasis mikroprosesor yang dibangun dari. Dasar digital gerbang logika melakukan operasi logika AND, OR dan NOT pada bilangan biner.

Dalam desain logika digital hanya dua tingkat tegangan atau state diperbolehkan dan state ini biasanya disebut sebagai Logika "1" dan Logika "0", Tinggi dan Rendah, atau Benar dan Salah. Kedua state terwakili dalam Boolean Aljabar dan tabel kebenaran standar dengan angka biner "1" dan "0" masing-masing.

Sebuah contoh yang baik dari state digital adalah lampu sederhana seperti itu adalah baik "ON" atau "OFF" tetapi tidak keduanya pada saat yang sama. Kemudian kita dapat merangkum hubungan antara berbagai state digital sebagai:

Kebanyakan gerbang logika digital dan sistem logika digital menggunakan "logika positif", di mana tingkat logika "0" atau "LOW" diwakili oleh tegangan nol, 0V atau tanah dan tingkat logika "1" atau "TINGGI" diwakili oleh tegangan yang lebih tinggi seperti +5 volt, dengan beralih dari satu tingkat tegangan yang lain, baik dari tingkat logika "0" ke "1" atau "1" ke "0" yang dibuat secepat mungkin untuk mencegah operasi yang salah satu rangkaian logika.

Ada juga ada komplemen "Logika Negatif" sistem di mana nilai-nilai dan aturan logika "0" dan logika "1" dibalik tapi dalam bagian tutorial ini tentang gerbang logika digital kita hanya mengacu kepada logika positif konvensi sebagai itu adalah yang paling umum digunakan.

Dalam standar TTL (transistor-transistor logic) IC ada berbagai tegangan yang telah ditentukan untuk tingkat input dan tegangan output yang mendefinisikan dengan tepat apa yang logika "1" tingkat dan apa yang logika "0" tingkat dan ini ditunjukkan di bawah ini .

Ada berbagai macam jenis gerbang logika baik di bipolar 7400 dan CMOS 4000 keluarga gerbang logika digital seperti 74Lxx, 74LSxx, 74ALSxx, 74HCxx, 74HCTxx, 74ACTxx dll, dengan masing-masing memiliki kelebihan sendiri yang berbeda dan kekurangan dibandingkan dengan yang lain. 

Switching tegangan yang tepat diperlukan untuk menghasilkan baik logika "0" atau logika "1" tergantung pada kelompok logika tertentu atau keluarga.

Namun, bila menggunakan pasokan +5 volt standar input tegangan TTL antara 2.0v dan 5v dianggap logika "1" atau "TINGGI" sementara setiap masukan tegangan di bawah 0.8v diakui sebagai logika "0" atau "LOW ". Tegangan wilayah di antara dua tingkat tegangan ini baik sebagai masukan atau sebagai keluaran disebut tak tentu Wilayah dan beroperasi dalam wilayah ini dapat menyebabkan gerbang logika untuk menghasilkan output yang salah.

CMOS 4000 keluarga logika menggunakan berbagai tingkat tegangan dibandingkan dengan jenis TTL seperti yang dirancang menggunakan transistor efek medan, atau FET. Dalam teknologi CMOS logika "1" tingkat beroperasi antara 3,0 dan 18 volt dan logika "0" tingkat bawah 1,5 volt.

Kemudian dari pengamatan di atas, kita dapat mendefinisikan ideal Digital Logic Gerbang sebagai salah satu yang memiliki "LOW" tingkat logika "0" 0 volt (ground) dan "TINGGI" tingkat logika "1" dari +5 volt dan ini dapat ditunjukkan sebagai:

Di mana pembukaan atau penutupan saklar menghasilkan baik tingkat logika "1" atau tingkat logika "0" dengan resistor R yang dikenal sebagai "pull-up" resistor.

Digital Logic Noise

Antara nilai-nilai TINGGI dan RENDAH didefinisikan terletak apa yang umumnya disebut "tanah tak bertuan" (area biru yang di atas) dan jika kita menerapkan tegangan sinyal dari nilai dalam lahan ini kita tidak ada yang kita tidak tahu apakah gerbang logika akan menanggapi hal itu sebagai tingkat "0" atau sebagai tingkat "1", dan output akan menjadi tak terduga.

Kebisingan adalah nama yang diberikan untuk tegangan acak dan tidak diinginkan yang diinduksi ke dalam sirkuit elektronik dengan gangguan eksternal, seperti dari switch di dekatnya, fluktuasi listrik atau dari kabel dan konduktor lain yang pick-up radiasi elektromagnetik liar. Kemudian dalam rangka untuk gerbang logika tidak menjadi pengaruh oleh kebisingan di harus memiliki sejumlah marjin suara atau kekebalan kebisingan.

Dalam contoh di atas, sinyal suara ditumpangkan ke pasokan tegangan Vcc dan selama itu tetap di atas level minimum (Von-min) input output yang sesuai dari gerbang logika tidak akan terpengaruh. Tapi ketika tingkat kebisingan menjadi cukup besar dan suara lonjakan menyebabkan tingkat tegangan TINGGI untuk turun di bawah tingkat minimum ini, gerbang logika dapat menafsirkan lonjakan ini sebagai masukan tingkat RENDAH dan beralih output sesuai memproduksi output beralih palsu. Kemudian agar gerbang logika tidak akan terpengaruh oleh suara itu harus mampu mentolerir sejumlah suara yang tidak diinginkan pada input tanpa mengubah keadaan output.

Simple Basic Digital Logic Gates

Digital gerbang logika sederhana dapat dibuat dengan menggabungkan transistor, dioda dan resistor dengan contoh sederhana dari Diode-resistor Logic (DRL) gerbang dan Diode-Transistor Logic (DTL) gerbang NAND yang diberikan di bawah ini.

Sederhana, dengan 2-masukan Diode-resistor gerbang dapat diubah menjadi sebuah gerbang NAND dengan penambahan transistor pembalik tunggal (tidak) tahap. Menggunakan komponen diskrit seperti dioda, resistor dan transistor untuk membuat logika digital sirkuit gerbang tidak digunakan dalam praktis logika tersedia secara komersial IC sebagai sirkuit ini menderita delay propagasi atau gerbang delay dan juga daya yang hilang karena resistor pull-up.

Kelemahan lain dari logika dioda-resistor adalah bahwa tidak ada "Fan-out" fasilitas yang kemampuan output tunggal untuk mendorong banyak masukan dari tahap berikutnya. Juga jenis desain tidak berubah sepenuhnya "OFF" sebagai Logic "0" menghasilkan tegangan output 0.6V (dioda drop tegangan), sehingga TTL berikut dan CMOS desain sirkuit yang digunakan sebagai pengganti.

Basic  TTL Logic Gates

Diode-resistor sederhana gerbang atas menggunakan dioda terpisah untuk input, satu untuk setiap masukan. Sebagai transistor terdiri dari dua sirkuit dioda terhubung bersama-sama mewakili NPN atau perangkat PNP, dioda input dari rangkaian DTL dapat digantikan oleh satu transistor NPN tunggal dengan beberapa masukan emitor seperti yang ditunjukkan berikut ini.

Sebagai  gerbang NAND berisi satu tahap pembalik NPN transistor sirkuit (TR2) tingkat output logika "1" di Q hanya hadir ketika kedua penghasil emisi TR1 terhubung ke tingkat logika "0" atau tanah yang memungkinkan arus basis untuk melewati PN junction dari emitor dan tidak kolektor.  Beberapa emitter dari TR1 terhubung sebagai masukan sehingga menghasilkan fungsi gerbang NAND.

Dalam standar gerbang logika TTL, transistor beroperasi baik benar-benar di "cut off" wilayah, atau benar-benar di wilayah jenuh, Transistor sebagai operasi saklar.

Emitter-Coupled Digital Logic Gate

Emitor Coupled Logika atau ECL adalah jenis lain dari digital gerbang logika yang menggunakan transistor bipolar logika dimana transistor tidak dioperasikan di daerah saturasi, karena mereka dengan TTL standar logika digital gerbang. Sebaliknya input dan output sirkuit yang mendorong-menarik transistor terhubung dengan tegangan suplai negatif terhadap tanah.

Ini memiliki efek meningkatkan kecepatan operasi emitor digabungkan gerbang logika hingga kisaran GHz dibandingkan dengan jenis TTL standar, tapi  memiliki efek noise yang lebih besar dalam ECL logika, karena transistor jenuh beroperasi dalam daerah aktif dan akan  memperkuat  serta sebagai sinyal switch.

Sub-keluarga Sirkuit Terpadu (IC) 74XX

Dengan perbaikan dalam desain sirkuit untuk memperhitungkan penundaan propagasi, konsumsi saat ini, fan-in dan fan-out persyaratan dll, jenis TTL teknologi transistor bipolar membentuk dasar diawali "74" keluarga logika digital IC, seperti yang "7400" Quad 2-masukan ANDgate, atau "7402" Quad 2-input gerbang OR, dll

Sub-keluarga seri 74xx IC yang tersedia yang berkaitan dengan teknologi yang berbeda yang digunakan untuk membuat gerbang dan mereka dilambangkan dengan huruf-huruf dalam antara 74 penunjukan dan jumlah perangkat. Ada sejumlah TTL sub-keluarga yang tersedia yang menyediakan berbagai macam kecepatan switching dan konsumsi daya seperti 74L00 atau 74ALS00 gerbang, "L" adalah singkatan dari "Low-power TTL" dan "ALS" singkatan "Advanced Low-power Schottky TTL" dan ini tercantum di bawah ini.

• 74xx atau 74Nxx: Standard TTL - Perangkat ini adalah keluarga TTL asli gerbang logika diperkenalkan pada awal 70-an. Mereka memiliki delay propagasi dari sekitar 10ns dan konsumsi daya sekitar 10mW.
• 74Lxx: Low Power TTL - Konsumsi daya yang meningkat selama jenis standar dengan meningkatkan jumlah resistensi internal tetapi pada biaya pengurangan kecepatan switching.
• 74Hxx: Internet Kecepatan TTL - Switching kecepatan ditingkatkan dengan mengurangi jumlah resistensi internal. Ini juga meningkatkan konsumsi daya.
• 74Sxx: Schottky TTL - Schottky teknologi yang digunakan untuk meningkatkan impedansi masukan, beralih kecepatan dan konsumsi daya (2mW) dibandingkan dengan jenis 74Lxx dan 74Hxx.
• 74LSxx: Low Power Schottky TTL - Sama seperti jenis 74Sxx tetapi dengan peningkatan resistensi internal untuk meningkatkan konsumsi daya.
• 74ASxx: Advanced Schottky TTL - Peningkatan desain lebih jenis 74Sxx Schottky dioptimalkan untuk meningkatkan kecepatan switching dengan mengorbankan konsumsi daya sekitar 22mW.
• 74ALSxx: Advanced Low Power Schottky TTL - konsumsi daya rendah sekitar 1mW dan kecepatan switching yang lebih tinggi dari sekitar 4ns dibandingkan dengan jenis 74LSxx.
• 74HCxx: Internet Kecepatan CMOS - teknologi CMOS dan transistor untuk mengurangi konsumsi daya kurang dari 1uA dengan input yang kompatibel CMOS.
• 74HCTxx: Internet Kecepatan CMOS - teknologi CMOS dan transistor untuk mengurangi konsumsi daya kurang dari 1uA tetapi telah meningkat delay propagasi dari sekitar 16nS karena input yang kompatibel TTL.

Basic CMOS Digital Logic Gate

Salah satu kelemahan utama dengan TTL digital gerbang logika seri adalah bahwa gerbang logika didasarkan pada bipolar teknologi transistor logika dan sebagai transistor adalah perangkat dioperasikan saat ini, mereka mengkonsumsi sejumlah besar listrik dari power supply +5 volt tetap.

Juga, TTL bipolar gerbang transistor memiliki kecepatan operasi terbatas ketika beralih dari "OFF" state untuk sebuah "ON" state dan sebaliknya disebut "gerbang" atau "delay propagasi". Untuk mengatasi keterbatasan ini MOS pelengkap disebut "CMOS" gerbang logika menggunakan "Field Effect Transistor" atau FET dikembangkan.

Sebagai gerbang ini menggunakan kedua P-channel dan N-channel MOSFET sebagai perangkat input mereka, pada kondisi diam tanpa switching, konsumsi daya CMOS gerbang hampir nol, (1 2UA) membuat mereka ideal untuk digunakan dalam baterai-daya rendah sirkuit dan dengan kecepatan beralih ke atas dari 100MHz untuk digunakan dalam frekuensi tinggi waktu dan komputer sirkuit.

Gerbang ini misalnya CMOS berisi 3 N-channel MOSFET, satu untuk setiap masukan FET1 dan FET2 dan satu untuk output FET3. Ketika kedua masukan A dan B berada pada tingkat logika "0", FET1 dan FET2 keduanya diaktifkan "OFF" memberikan logika output "1" dari sumber FET3.

Ketika salah satu atau kedua input berada pada tingkat logika "1" mengalir arus melalui FET sesuai memberikan keadaan keluaran ATQ setara dengan logika "0", sehingga menghasilkan fungsi gerbang NAND.

Perbaikan dalam desain sirkuit berkaitan dengan kecepatan switching, konsumsi daya yang rendah dan peningkatan penundaan propagasi telah menghasilkan standar CMOS 4000 "CD" keluarga logika IC sedang dikembangkan yang melengkapi berbagai TTL.

Seperti dengan TTL standar digital gerbang logika, semua utama gerbang logika digital dan perangkat yang tersedia dalam paket CMOS seperti CD4011, Quad 2-input gerbang NAND, atau CD4001 itu, Quad 2-masukan gerbang NOR bersama dengan semua sub-keluarga mereka.

Seperti logika TTL, MOS pelengkap (CMOS) sirkuit mengambil keuntungan dari fakta bahwa kedua N-channel dan perangkat P-channel dapat dibuat bersama-sama pada bahan substrat yang sama untuk membentuk berbagai fungsi logika.

Salah satu kelemahan utama dengan kisaran CMOS IC dibandingkan dengan jenis TTL setara mereka adalah bahwa mereka mudah rusak oleh listrik statis perawatan sehingga ekstra harus diambil ketika menangani perangkat ini. Juga tidak seperti TTL gerbang logika yang beroperasi pada tunggal + 5V tegangan untuk kedua input dan output tingkat mereka, CMOS logika digital gerbang beroperasi pada tegangan catu daya tunggal antara +3 dan +18 volt.

General CMOS Sub-keluarga meliputi:

4000B Seri: Standard CMOS - Perangkat ini adalah asli keluarga Buffered CMOS gerbang logika diperkenalkan pada awal 70-an dan beroperasi dari tegangan suplai 3,0 sampai 18V dc

74C Seri: CMOS 5V - Alat ini pin-kompatibel dengan perangkat 5V TTL standar seperti beralih logika mereka diimplementasikan dalam CMOS tetapi dengan input TTL kompatibel. Mereka beroperasi dari tegangan suplai 3,0 sampai 18V dc.

Perhatikan bahwa CMOS gerbang logika dan perangkat yang statis sensitif, jadi selalu mengambil tindakan pencegahan yang tepat bekerja pada tikar antistatik atau workbenches membumi, mengenakan gelang antistatik dan tidak menghilangkan bagian dari kemasan antistatis sampai diperlukan.

Dalam tutorial berikutnya tentang Digital Logic Gates, kita akan melihat Logika digital dan fungsi gerbang seperti yang digunakan di kedua TTL dan CMOS logika sirkuit serta yang Aljabar Boolean definisi dan kebenaran tabel.

Sumber :

http://www.electronics-tutorials.ws/logic/logic_1.html

TIMER IC 555

555 Timer

Kita telah melihat bahwa multivibrators dan CMOS Oscillators dapat dengan mudah dibangun dari komponen diskrit untuk menghasilkan osilator relaksasi untuk menghasilkan dasar persegi bentuk gelombang output gelombang. Tapi ada juga didedikasikan IC khusus dirancang untuk secara akurat menghasilkan output gelombang yang diperlukan dengan penambahan hanya komponen tambahan waktu beberapa. Salah satu perangkat tersebut yang telah ada sejak masa awal IC dan sendiri telah menjadi sesuatu dari sebuah industri "standar" adalah 555 Oscillator Timer yang lebih sering disebut "555 Timer" .

IC 555 yang mendapatkan namanya dari tiga resistor menggunakan untuk menghasilkan dua pembanding referensi tegangan, adalah populer dan berguna, perangkat ketepatan waktu yang sangat murah yang dapat bertindak baik sebagai timer sederhana untuk menghasilkan pulsa tunggal atau penundaan waktu yang lama, atau sebagai osilator relaksasi menghasilkan bentuk gelombang stabil dari berbagai siklus tugas dari 50 hingga 100%.

Timer 555 chip sangat kuat dan stabil 8-pin perangkat yang dapat dioperasikan baik sebagai sangat akurat monostabil , Bistable atau astabil Multivibrator untuk menghasilkan berbagai aplikasi seperti satu-shot atau delay timer, generasi pulsa, LED dan lampu flashers , alarm dan generasi nada, logika jam, pembagian frekuensi, pasokan listrik dan konverter dll, bahkan setiap sirkuit yang memerlukan beberapa bentuk kontrol waktu sebagai daftar ini tak ada habisnya.

Single 555 chip timer dalam bentuk dasarnya adalah Bipolar 8-pin mini dual-in-line Package (DIP) perangkat yang terdiri dari sekitar 25 transistor, 2 dioda dan resistor sekitar 16 diatur untuk membentuk dua komparator, sebuah flip-flop dan tinggi tingkat keluaran saat ini seperti yang ditunjukkan di bawah ini.Serta 555 Timer ada juga tersedia dengan NE556 Timer Oscillator yang menggabungkan DUA individual 555 dalam paket DIP 14-pin tunggal dan rendah versi CMOS kekuatan tunggal timer 555 seperti 7555 dan LMC555 yang menggunakan transistor MOSFET bukan .

Sebuah sederhana "diagram blok" mewakili sirkuit internal 555 diberikan di bawah ini dengan penjelasan singkat dari masing-masing menghubungkan pin untuk membantu memberikan pemahaman yang lebih jelas tentang cara kerjanya.

555 Timer Block Diagram

• Pin 1. -

Tanah , Pin ground menghubungkan 555 ke negatif (0V) pasokan rel.

• Pin 2. -

Pemicu , The input negatif untuk komparator No 1. Sebuah pulsa negatif pada pin ini "set" internal flip-flop ketika tegangan turun di bawah 1/3Vcc menyebabkan output untuk beralih dari "LOW" ke "TINGGI" negara.

• Pin 3. -

Output , Output pin dapat mendorong setiap rangkaian TTL dan mampu sourcing atau tenggelam hingga 200mA arus pada tegangan output sebesar sekitar Vcc - 1.5V begitu kecil speaker, LED atau motor dapat dihubungkan langsung ke output.

• Pin 4. -

Ulang , pin ini digunakan untuk "reset" Flip-flop internal yang mengontrol keadaan output, pin 3. Ini merupakan masukan aktif-rendah dan umumnya terhubung ke logika "1" tingkat ketika tidak digunakan untuk mencegah ulang yang tidak diinginkan dari output.

• Pin 5. -

Kontrol Tegangan , pin ini mengontrol waktu dengan mengesampingkan tingkat 2/3Vcc jaringan pembagi tegangan. Dengan menerapkan tegangan ke pin ini lebar sinyal output dapat bervariasi secara independen dari jaringan waktu RC. Ketika tidak digunakan terhubung ke ground melalui kapasitor 10nF untuk menghilangkan kebisingan.

• Pin 6. -

Threshold , masukan positif untuk komparator No 2. Pin ini digunakan untuk me-reset flip-flop ketika tegangan diterapkan untuk itu melebihi 2/3Vcc menyebabkan output untuk beralih dari "TINGGI" untuk "LOW" negara. Pin ini terhubung langsung ke RC sirkuit waktu.

• Pin 7. -

Discharge , The discharge pin terhubung langsung ke kolektor dari transistor NPN intern yang digunakan untuk "debit" waktu kapasitor ke tanah ketika output pada pin 3 switch "LOW".

• Pin 8. -

Pasokan + Vcc , ini adalah pin power supply dan untuk tujuan umum TTL 555 timer adalah antara 4.5V dan 15V.

The 555 Timer Nama berasal dari fakta bahwa ada tiga5kΩ resistor terhubung bersama-sama secara internal menghasilkan pembagi jaringan tegangan antara tegangan suplai pada pin 8 dan tanah di pin 1.Tegangan ini jaringan seri resistif memegang input positif komparator dua di 2/3Vcc dan input positif untuk komparator satu di 1/3Vcc.

Kedua pembanding menghasilkan tegangan output tergantung pada perbedaan tegangan pada masukan mereka yang ditentukan oleh pengisian dan pemakaian tindakan yang terhubung eksternal RC jaringan. Output dari kedua pembanding yang terhubung ke dua input dari flip-flop yang pada gilirannya menghasilkan baik output "TINGGI" atau "LOW" level Q berdasarkan negara bagian inputnya. Output dari flip-flop digunakan untuk mengontrol arus tingkat keluaran switching yang tinggi untuk menggerakkan beban terhubung memproduksi baik "TINGGI" atau "LOW" tingkat tegangan pada pin output.

Penggunaan paling umum dari timer 555 osilator adalah sebagai astabil osilator sederhana dengan menghubungkan dua resistor dan kapasitor di terminal untuk menghasilkan kereta api pulsa tetap dengan jangka waktu yang ditentukan oleh konstanta waktu jaringan RC. Tapi osilator Chip 555 juga dapat dihubungkan dalam berbagai cara yang berbeda untuk menghasilkan monostabil atau Bistable multivibrators serta lebih umum astabil Multivibrator.

monostabil 555 Timer

Operasi dan output dari monostable timer 555 adalah persis sama dengan yang untuk transistorised satu kita melihat sebelumnya di Monostable multivibratorstutorial. Bedanya kali ini adalah bahwa dua transistor telah digantikan oleh perangkat timer 555. Perhatikan timer 555 monostable rangkaian di bawah ini.

Monostable 555 Timer

Ketika negatif (0V) pulsa diterapkan pada pemicu input (pin 2) dari Monostable dikonfigurasi 555 osilator Timer, komparator internal, (pembanding No1) mendeteksi masukan ini dan "set" keadaan flip-flop, mengubah output dari "LOW" negara untuk sebuah "TINGGI" negara. Tindakan ini pada gilirannya ternyata "OFF" transistor discharge terhubung ke pin 7, sehingga menghilangkan hubungan pendek melintasi eksternal kapasitor timing, C1 .

Tindakan ini memungkinkan waktu kapasitor untuk mulai mengisi melalui resistor, R1 sampai tegangan kapasitor mencapai ambang (pin 6) tegangan 2/3Vcc dibentuk oleh tegangan jaringan pembagi internal yang. Pada titik ini output pembanding pergi "TINGGI" dan "reset" flip-flop kembali ke keadaan semula yang pada gilirannya ternyata "ON" transistor dan pembuangan kapasitor ke tanah melalui pin 7. Hal ini menyebabkan output untuk mengubah keadaan kembali ke asli stabil "LOW" value menunggu pulsa pemicu lain untuk memulai proses waktu lagi.Kemudian seperti sebelumnya, Monostable Multivibrator hanya memiliki "satu" negara stabil.

monostabil 555 Timer sirkuit memicu pada pulsa negatif-akan diterapkan ke pin 2 dan memicu pulsa ini harus jauh lebih pendek dari lebar pulsa output memungkinkan waktu untuk waktu kapasitor untuk mengisi dan kemudian debit sepenuhnya. Sekali terpicu, 555 monostabil akan tetap dalam "TINGGI" kondisi keluaran tidak stabil sampai periode waktu yang ditetapkan oleh R ₁ x C ₁ jaringan telah berlalu.Jumlah waktu yang tegangan output tetap "TINGGI" atau logika "1" tingkat, diberikan pada saat persamaan konstanta berikut.

Dimana, t dalam detik, R adalah di Ω dan C di Farads.

555 Timer Contoh No1

monostabil 555 Timer diperlukan untuk menghasilkan waktu tunda dalam sirkuit. Jika 10uF waktu kapasitor digunakan, menghitung nilai resistor yang dibutuhkan untuk menghasilkan output minimum waktu tunda 500ms.

500ms adalah sama dengan mengatakan 0.5s sehingga dengan menata ulang rumus di atas, kita mendapatkan nilai yang dihitung untuk
resistor, R sebagai:

Oleh karena itu, nilai yang dihitung untuk resistor waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan konstanta waktu yang dibutuhkan dari 500ms adalah, 45.5KΩ 's .Namun, nilai resistor dari 45.5KΩ 's tidak ada sebagai nilai standar resistor, jadi kita perlu memilih nilai resistor disukai terdekat dari 47kΩ ini yang tersedia di semua rentang standar toleransi dari E12 (10%) untuk E96 (1%), memberikan kita dihitung ulang waktu tunda baru 517ms.

Jika waktu ini perbedaan 17ms (500 - 517ms) tidak dapat diterima, bukan satu tunggal timing resistor, dua nilai yang berbeda resistor dapat dihubungkan secara bersamaan dalam seri untuk menyesuaikan lebar pulsa dengan nilai yang tepat yang diinginkan, atau nilai waktu kapasitor yang berbeda dipilih.

Kita sekarang tahu bahwa waktu tunda atau lebar pulsa output dari monostable timer 555 ditentukan oleh konstanta waktu yang terhubung RC jaringan. Jika penundaan waktu yang lama diperlukan dalam 10 detik ini, tidak selalu dianjurkan untuk menggunakan nilai yang tinggi kapasitor waktu karena mereka dapat secara fisik besar, mahal dan memiliki nilai toleransi yang besar, misalnya, ± 20%.

Salah satu solusi alternatif adalah dengan menggunakan nilai kecil timing kapasitor dan nilai resistor yang lebih besar sampai sekitar 20MΩ untuk menghasilkan memerlukan waktu tunda. Juga dengan menggunakan salah satu yang lebih kecil timing nilai kapasitor dan nilai-nilai resistor yang berbeda terhubung melalui multi-posisi rotary switch, kita dapat menghasilkan monostabil 555 rangkaian osilator yang dapat menghasilkan lebar pulsa yang berbeda pada setiap rotasi saklar seperti switchable monostabil 555 rangkaian timer ditunjukkan di bawah ini.

Sebuah Switchable 555 Timer

Kita dapat secara manual menghitung nilai R dan Cuntuk masing-masing komponen yang diperlukan seperti yang kita lakukan pada contoh di atas. Namun, pilihan komponen yang diperlukan untuk mendapatkan waktu tunda yang diinginkan mengharuskan kita untuk menghitung dengan baik kilohm itu, megaohm itu, microfarad atau picafarad dan sangat mudah untuk berakhir dengan penundaan waktu yang keluar dengan faktor sepuluh atau bahkan seratus .

Kita bisa membuat hidup kita lebih mudah dengan menggunakan jenis grafik yang disebut "nomograph" yang akan membantu kita untuk menemukan multivibrators monostable diharapkan frekuensi output untuk kombinasi yang berbeda atau nilai-nilai dari kedua R dan C . Sebagai contoh,

Monostable nomograph

Jadi dengan memilih nilai-nilai yang sesuai dari C dan Rdi kisaran 0.001uF ke 100uF dan 1kΩ ke 10MΩ itu masing-masing, kita dapat membaca frekuensi output yang diharapkan langsung dari grafik nomograph sehingga menghilangkan kesalahan dalam perhitungan. Dalam prakteknya nilai resistor waktu untuk monostable timer 555 tidak boleh kurang dari 1kΩ atau lebih besar dari 20MΩ

Bistable 555 Timer

Serta satu tembakan 555 monostabil konfigurasi di atas, kami juga dapat menghasilkan bistable (dua negara yang stabil) perangkat dengan operasi dan output dari 555 Bistable yang mirip dengan transistorised satu kita melihat sebelumnya di Bistable multivibrators tutorial.

555 Bistable adalah salah satu sirkuit yang paling sederhana kita dapat membangun menggunakan osilator Chip 555 timer. Konfigurasi bistable ini tidak menggunakan RC jaringan waktu untuk menghasilkan gelombang keluaran sehingga tidak ada persamaan yang diperlukan untuk menghitung jangka waktu sirkuit. Pertimbangkan Bistable 555 rangkaian Timer di bawah ini.

Bistable 555 Timer (flip-flop)

Switching dari gelombang keluaran dicapai dengan mengendalikan pemicu dan reset input dari timer 555 yang diadakan "TINGGI" oleh dua resistor pull-up, R1dan R2 . Dengan mengambil memicu input (pin 2) "LOW", saklar pada posisi set, perubahan keadaan keluaran ke dalam "TINGGI" negara dan dengan mengambil masukan reset (pin 4) "LOW", saklar pada posisi reset, perubahan output ke dalam "LOW" negara.

Sirkuit pewaktu 555 ini akan tetap baik negara tanpa batas dan karena itu bistable. Kemudian Bistable timer 555 stabil di kedua negara, "TINGGI" dan "LOW".Input threshold (pin 6) dihubungkan ke tanah untuk memastikan bahwa hal itu tidak dapat me-reset sirkuit bistable karena akan di aplikasi waktu normal.

555 Timer output

Kita tidak bisa menyelesaikan ini 555 Timer tutorial tanpa membahas sesuatu tentang switching dan dorongan kemampuan timer 555 atau memang dual556 Timer IC . Output (pin 3) dari standar 555 atau 556 timer, memiliki kemampuan baik "Sink" atau "Sumber" arus beban hingga maksimum 200mA, yang cukup untuk langsung drive keluaran transduser seperti relay , lampu filamen, motor LED, atau speaker dll, dengan bantuan resistor seri atau perlindungan dioda.

Ini kemampuan 555 untuk kedua "Sink" (menyerap) dan "Source" (supply) saat ini berarti bahwa perangkat output dapat dihubungkan antara output terminal dari 555 timer dan pasokan untuk tenggelam arus beban atau antara output terminal dan tanah untuk sumber arus beban. Misalnya.

Tenggelam dan Sourcing Output 555 Timer

Dalam rangkaian pertama di atas, LED terhubung antara rel positif pasokan (+ Vcc) dan output pin 3. Ini berarti bahwa saat ini akan "Sink" (menyerap) atau mengalir ke terminal keluaran 555 timer dan LED akan "ON" ketika output adalah "LOW".

Rangkaian kedua di atas menunjukkan bahwa LED terhubung antara output pin 3 dan tanah (0V). Ini berarti bahwa saat ini akan "Source" (supply) atau mengalir keluar dari terminal keluaran 555 timer dan LED akan "ON" ketika output adalah "TINGGI".

Kemampuan timer 555 untuk kedua wastafel dan sumbernya arus beban output berarti bahwa kedua LED dapat dihubungkan ke output terminal pada waktu yang sama tetapi hanya satu yang akan diaktifkan "ON" tergantung apakah negara output "TINGGI" atau " LOW ". Rangkaian ke kiri menunjukkan contoh ini. dua lampu LED akan alternatif diaktifkan "ON" dan "OFF" tergantung pada output. Resistor, R digunakan untuk membatasi arus LED di bawah 20mA.

Kami mengatakan sebelumnya bahwa arus keluaran maksimum baik tenggelam atau sumber arus beban melalui pin 3 adalah sekitar 200mA dan nilai ini lebih dari cukup untuk mendorong atau beralih logika lainnya IC, LED atau lampu kecil dll Tapi bagaimana jika kita ingin beralih atau mengontrol perangkat daya yang lebih tinggi seperti motor, elektromagnet, relay atau pengeras suara. Kemudian kita akan perlu menggunakan Transistor untuk memperkuat output 555 timer untuk memberikan arus yang cukup cukup tinggi untuk menggerakkan beban.

555 Timer transistor driver

Transistor dalam dua contoh di atas, bisa diganti dengan perangkat Power MOSFET atau Darlington transistor jika arus beban tinggi. Bila menggunakan beban induktif seperti motor, estafet atau elektromagnet, disarankan untuk menghubungkan "dioda freewheel" tepat di seberang terminal beban untuk menyerap tegangan emf kembali dihasilkan oleh perangkat induktif ketika perubahan negara.

Sejauh ini kita memiliki melihat menggunakan 555 Timer untuk menghasilkan pulsa output yang monostable dan bistable. Dalam tutorial berikutnya tentang Waveform Generation kita akan melihat menghubungkan 555 dalam konfigurasi multivibrator astabil. Ketika digunakan dalam modus astabil baik frekuensi dan duty cycle dari gelombang keluaran dapat dikendalikan secara akurat untuk menghasilkan generator gelombang yang sangat serbaguna.

Sumber bacaan
www.electronictutorial.com