FIG 6.20 4-BIT PARALLEL BINAEY ADDER
1. Pendahuluan [kembali]
Rangkaian
penjumlah biner 4-bit menggunakan IC 74LS83, yaitu sebuah 4-bit
binary full adder yang mampu menjumlahkan dua bilangan biner 4-bit
beserta carry-in. Rangkaian ini
merupakan dasar dari operasi aritmatika digital yang sering digunakan dalam
sistem komputer dan perangkat elektronik. Dengan menggunakan IC ini, proses
penjumlahan dilakukan secara paralel untuk keempat bit sekaligus, sehingga
hasil penjumlahan dan carry-out dapat diperoleh dengan cepat dan akurat.
Pemahaman terhadap rangkaian ini penting karena menjadi fondasi dalam desain
unit aritmatika pada sistem digital yang lebih kompleks.
2. Tujuan [kembali]
Memahami
prinsip kerja penjumlahan bilangan biner dalam sistem digital
Mampu
merancang dan menganalisis rangkaian penjumlah biner
3. Alat dan Bahan [kembali]
1)
IC
IC adalah komponen elektronik yang terdiri dari rangkaian mikro di dalam
satu chip kecil. Dalam konteks pencacah digital, IC seperti 74HC191 atau
74HC190 digunakan untuk menjalankan fungsi hitung naik/turun secara otomatis
berdasarkan input clock dan kontrol lainnya.
2) Switch
dan dipswitch
Switch adalah sakelar manual yang digunakan untuk menghubungkan atau memutuskan
arus listrik. DIP switch (Dual Inline Package switch) adalah kumpulan switch
kecil dalam satu baris, biasa digunakan untuk memberikan input logika 1 atau 0
ke IC secara mudah dan teratur.
3) Logicstate
dan sakelar
LogicState adalah alat virtual pada simulator seperti Proteus untuk memberi
logika HIGH (1) atau LOW (0) ke rangkaian digital. Sakelar fisik atau virtual
digunakan untuk mengubah keadaan logika tersebut, sehingga dapat digunakan
sebagai input manual pada rangkaian digital.
4)
Ground
Ground adalah titik referensi tegangan dalam rangkaian elektronik. Semua
tegangan dalam sistem diukur relatif terhadap ground, dan biasanya berfungsi
sebagai jalur arus balik menuju sumber daya.
4. Dasar Teori [kembali]
Dalam sistem
digital, operasi aritmatika merupakan bagian fundamental, terutama dalam
komputasi dan pengolahan data biner. Salah satu operasi aritmatika dasar yang
paling sering digunakan adalah penjumlahan biner. Penjumlahan biner mirip
dengan penjumlahan desimal, namun hanya menggunakan dua angka: 0 dan 1. Penjumlahan dua bit biner
menghasilkan dua output: sum (hasil) dan carry (bawa). Untuk
menjalankan operasi ini secara efisien, digunakan rangkaian digital yang
disebut full adder.
Full adder adalah rangkaian
logika kombinasi yang memiliki tiga input (bit A, bit B, dan carry-in) serta
dua output (sum dan carry-out). Full adder menjadi dasar dari penjumlahan
bilangan biner lebih dari satu bit, yang kemudian disebut sebagai rangkaian
penjumlah multi-bit atau rangkaian adder.
Untuk penjumlahan 4-bit, salah satu
IC yang paling umum digunakan adalah IC 74LS83. IC ini
merupakan 4-bit binary full adder yang sudah menggabungkan empat full
adder dalam satu chip. IC 74LS83 memiliki kemampuan untuk menjumlahkan dua bilangan
biner 4-bit dan satu input carry (Cin) secara simultan, serta menghasilkan
hasil penjumlahan 4-bit dan satu carry-out (Cout). Ini sangat
berguna dalam sistem aritmatika digital seperti ALU (Arithmetic Logic Unit) dan
mikroprosesor.
Konfigurasi
dan Pin IC 74LS83
IC 74LS83
memiliki 16 pin, dengan konfigurasi sebagai berikut:
o A1–A4 dan B1–B4: Input operand A
dan operand B (masing-masing 4 bit).
o C0: Carry-in eksternal.
o S1–S4: Output hasil penjumlahan
(sum).
o C4: Carry-out setelah penjumlahan.
o Vcc dan GND: Power supply +5V dan
ground.
Urutan
penjumlahan dalam IC dimulai dari bit paling rendah (LSB) sampai ke bit paling
tinggi (MSB), secara berantai menggunakan carry internal antar bit. Output sum
ditentukan dari hasil logika XOR antara A, B, dan carry-in masing-masing bit,
sementara output carry dihitung menggunakan logika AND dan OR dari kombinasi
input tersebut.
5. Prinsip Kerja [kembali]
Prinsip kerja 4-Binary
Adder adalah menjumlahkan dua bilangan biner 4-bit menggunakan empat full
adder yang disusun berurutan. Misalnya digunakan bilangan A = 0101
dan B = 0011.
Pada tahap 1,
bit paling kanan dijumlahkan, yaitu 1 + 1. Hasilnya adalah 0 dengan
carry 1, sehingga diperoleh S0=0 dan carry diteruskan ke tahap
berikutnya.
Pada tahap 2,
bit berikutnya dijumlahkan yaitu 0 + 1 + carry 1. Hasilnya menjadi 0 dengan
carry 1, sehingga diperoleh S1=0.
Pada tahap 3, dilakukan
penjumlahan 1 + 0 + carry 1. Hasilnya juga 0 dengan carry 1,
sehingga diperoleh S2=0.
Pada tahap 4, bit terakhir
dijumlahkan yaitu 0 + 0 + carry 1. Hasilnya 1 tanpa carry
tambahan, sehingga diperoleh S3=1.
Maka hasil
akhir penjumlahan adalah:
0101+0011=10000101
+ 0011 = 10000101+0011=1000
Artinya,
bilangan desimal 5 + 3 = 8. Jadi pada 4-Binary Adder, setiap tahap
menjumlahkan satu bit dan carry sebelumnya sampai menghasilkan hasil akhir.
6. Problem [kembali]
Pada
rangkaian 4-Binary Adder, masalah utama yang sering muncul adalah
adanya keterlambatan carry (carry propagation delay).
Hal ini terjadi karena setiap full adder
harus menunggu carry dari tahap sebelumnya sebelum
dapat menghasilkan output. Jika
bilangan yang dijumlahkan semakin besar atau jumlah bit
semakin banyak, waktu proses penjumlahan juga menjadi
lebih lama. Selain itu, jika terjadi overflow (kelebihan
hasil dari kapasitas 4 bit),
diperlukan carry akhir untuk menunjukkan bahwa hasil
sebenarnya lebih besar dari yang
dapat ditampilkan.
7. Soal Latihan [kembali]
Hitung hasil
penjumlahan biner berikut menggunakan prinsip 4-Binary Adder:
A=0110A = 0110A=0110 B=0101B = 0101B=0101
Penyelesaian:
Bit 1:
0+1=10 + 1 = 10+1=1
Bit 2:
1+0=11 + 0 = 11+0=1
Bit 3:
1+1=0 carry 1
Bit 4:
0+0+1=10 + 0 + 1 = 10+0+1=1
Hasil:
0110+0101=10110110 + 0101 = 10110110+0101=1011
Dalam desimal:
6+5=116 + 5 = 116+5=11
Jadi hasil penjumlahannya adalah 1011.
8. Percobaan [kembali]
· prosedur
Rangkaian ini merupakan implementasi penjumlah biner 4-bit menggunakan IC
74LS83 yang dirancang untuk menjumlahkan dua bilangan biner berukuran 4 bit,
yaitu operand A dan operand B. Masing-masing bit dari operand A dan B
dihubungkan ke input IC melalui saklar atau DIP switch sebagai sumber logika
input. Selain itu, terdapat satu input tambahan berupa carry-in (C0) yang
memungkinkan operasi penjumlahan berantai jika digunakan dalam sistem
multi-word. Hasil penjumlahan akan ditampilkan melalui empat output sum (S0–S3)
dan satu output carry-out (C4), yang dapat dihubungkan ke LED sebagai
indikator. Rangkaian ini diberi catu daya +5V yang sesuai dengan kebutuhan IC
TTL seperti 74LS83, serta ground sebagai referensi tegangan. Dengan
mengatur kombinasi input A dan B, pengguna dapat mengamati hasil penjumlahan
secara langsung dan memahami proses kerja dari penjumlahan biner secara digital.
· Rangkaian 4 bit binary adder
9. Download File [kembali]
Download
File Rangkaian [klik
disini]
Download Datasheet IC 74LS83 [klik disini]
Komentar
Posting Komentar