ELEKTRONIKA

DASAR ELEKTRONIKA

Konsep Dasar Elektronika
Elektronika adalah ilmu yang mempelajari alat listrik arus lemah yang
dioperasikan dengan cara mengontrol aliran elektron atau partikel bermuatan
listrik dalam suatu alat seperti komputer, peralatan elektronik, termokopel,
semikonduktor, dan lain sebagainya. Ilmu yang mempelajari alat-alat seperti ini
merupakan cabang dari ilmu fisika, sementara bentuk desain dan pembuatan
sirkuit elektroniknya adalah bagian dari teknik elektro, teknik komputer, dan
ilmu/ teknik elektronika dan instrumentasi.
Alat-alat yang menggunakan dasar kerja elektronika ini biasanya disebut
sebagai peralatan elektronik (electronic devices). Contoh peralatan/ piranti
elektronik ini: Tabung Sinar Katoda (Cathode Ray Tube, CRT), radio, TV,
perekam kaset, perekam kaset video (VCR), perekam VCD, perekam DVD,
kamera video, kamera digital, komputer pribadi desk-top, komputer Laptop, PDA
(komputer saku), robot, smart card, dll.
Seperti disebutkan di atas elektronika didasarkan pada pengetahuan
tentang kelistrikan. Listrik, dapat diartikan sebagai berikut:
• Listrik adalah kondisi dari partikel subatomik tertentu, seperti elektron dan
proton, yang menyebabkan penarikan dan penolakan gaya di antaranya.
• Listrik adalah sumber energi yang disalurkan melalui kabel. Arus listrik
timbul karena muatan listrik mengalir dari saluran positif ke saluran
negatif.
Ada 2 jenis muatan listrik: positif dan negatif. Melalui eksperimen,
muatan-sejenis saling menolak dan muatan-lawan jenis saling menarik satu
sama lain. Besarnya gaya menarik dan menolak ini ditetapkan oleh hukum
Coulomb. Hukum Coulomb adalah hukum yang menjelaskan hubungan antara
gaya yang timbul antara dua titik muatan, yang terpisahkan jarak tertentu,
dengan nilai muatan dan jarak pisah keduanya. Satuan unit SI dari muatan
listrik adalah coulomb, yang memiliki singkatan "C". Simbol Q digunakan dalam
persamaan untuk mewakili kuantitas listrik atau muatan. Contohnya, "Q=0,5 C"
berarti "kuantitas muatan listrik adalah 0,5 coulomb".
Jika listrik mengalir melalui bahan khusus, misalnya dari wolfram dan
tungsten, cahaya pijar akan dipancarkan oleh logam itu. Bahan-bahan seperti itu
dipakai dalam bola lampu (bulblamp atau bohlam). Setiap kali listrik mengalir
melalui bahan yang mempunyai hambatan, maka akan dilepaskan panas.
Rekayasa Perangkat Lunak 35
Semakin besar arus listrik, maka panas yang timbul akan berlipat. Sifat ini
dipakai pada elemen setrika dan kompor listrik.
Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu
komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya.
Hambatan listrik dapat dirumuskan sebagai berikut:
atau
di mana V adalah tegangan dan I adalah arus.
Tegangan listrik (kadang disebut sebagai Voltase) adalah perbedaan
potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam
satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial dari sebuah medan listrik
yang mengakibatkan adanya aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik.
Tergantung pada perbedaan potensial listriknya, suatu tegangan listrik dapat
dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi.
Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan
waktu. Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya.
Pada zaman dulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran
muatan positif, sekalipun kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari
aliran elektron yang bermuatan negatif ke arah yang sebaliknya. Satuan SI
untuk arus listrik adalah ampere (A).
Komponen-Komponen Elektronika
• Resistor
Resistor adalah komponen dasar
elektronika yang digunakan untuk
membatasi jumlah arus yang mengalir
dalam satu rangkaian. Sesuai dengan
namanya resistor bersifat resistif dan
umumnya terbuat dari bahan karbon.
Satuan resistansi dari suatu resistor disebut
Ohm atau dilambangkan dengan simbol W
(Omega). Tipe resistor yang umum adalah berbentuk tabung dengan dua kaki
tembaga di kiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk
gelang kode warna untuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi
tanpa mengukur besarnya dengan Ohmmeter.
• Kapasitor
Kapasitor adalah komponen
elektronika yang dapat menyimpan
muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor
terbuat dari 2 buah plat metal yang
dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik.
Bahan-bahan dielektrik yang umum
dikenal misalnya udara vakum, keramik,
gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat
metal diberi tegangan listrik, maka
muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda)
metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada
ujung metal yang satu lagi.
• Induktor
Induktor adalah komponen yang
dapat menyimpan energi magnetik. Energi
ini direpresentasikan dengan adanya
tegangan emf (electromotive force) jika
induktor dialiri listrik. Fungsi utama dari
induktor di dalam suatu rangkaian adalah
untuk melawan fluktuasi arus yang
melewatinya. Aplikasinya pada rangkaian dc salah satunya adalah untuk
menghasilkan tegangan dc yang konstan terhadap fluktuasi beban arus. Pada
aplikasi rangkaian ac, salah satu gunanya adalah bisa untuk meredam
perubahan fluktuasi arus yang tidak dinginkan. Akan lebih banyak lagi fungsi
dari induktor yang bisa diaplikasikan pada rangkaian filter, tuner dan
sebagainya.

ELEKTRONIKA DIGITAL

Pengertian Elektronika Digital
Elektronika digital adalah sistem elektronik yang menggunakan signal
digital. Signal digital didasarkan pada signal yang bersifat terputus-putus.
Biasanya dilambangkan dengan notasi aljabar 1 dan 0. Notasi 1 melambangkan
terjadinya hubungan dan notasi 0 melambangkan tidak terjadinya hubungan.
Contoh yang paling gampang untuk memahami pengertian ini adalah saklar
lampu. Ketika kalian tekan ON berarti terjadi hubungan sehingga dinotasikan 1. Ketika kalian tekan OFF maka akan berlaku sebaliknya.
Elektronik digital merupakan aplikasi dari aljabar boolean dan digunakan
pada berbagai bidang seperti komputer, telpon selular dan berbagai perangkat
lain. Hal ini karena elektronik digital mempunyai beberapa keuntungan, antara
lain: sistem digital mempunyai antar muka yang mudah dikendalikan dengan
komputer dan perangkat lunak, penyimpanan informasi jauh lebih mudah
dilakukan dalam sistem digital dibandingkan dengan analog. Namun sistem
digital juga memiliki beberapa kelemahan, yaitu: pada beberapa kasus sistem
digital membutuhkan lebih banyak energi, lebih mahal dan rapuh.
Gerbang Logika
Elektronik digital atau atau rangkaian digital apapun tersusun dari apa
yang disebut sebagai gerbang logika. Gerbang logika melakukan operasi logika
pada satu atau lebih input dan menghasilkan ouput yang tunggal. Output yang
dihasilkan merupakan hasil dari serangkaian operasi logika berdasarkan prinsipprinsip
aljabar boolean. Dalam pengertian elektronik, input dan output ini
diwujudkan dan voltase atau arus (tergantung dari tipe elektronik yang
digunakan).
Setiap gerbang logika membutuhkan daya yang digunakan sebagai
sumber dan tempat buangan dari arus untuk memperoleh voltase yang sesuai.
Pada diagram rangkaian logika, biasanya daya tidak dicantumkan.
Dalam aplikasinya, gerbang logika adalah blok-blok penyusun dari
perangkat keras elektronik. Gerbang logika ini dibuat dengan menggunakan
transistor. Seberapa banyak transistor yang dibutuhkan, tergantung dari bentuk
gerbang logika. Dasar pembentukan gerbang logika adalah tabel kebenaran
(truth table). Ada tiga bentuk dasar dari tabel kebenaran yaitu AND, OR, dan
NOT. Berikut adalah tabel-tabel dan bentuk gerbang logikanya.

- Pada AND, bila ada dua buah input A dan B maka output atau signal
hanya dihasilkan jika A = 1 dan B = 1.
- Pada OR, bila ada dua buah input A dan B maka output atau signal akan
dihasilkan jika salah satu atau kedua input bernilai 1
- Pada NOT, bila ada satu input mempunyai nilai tertentu maka operasi
NOT akan menghasilkan output / signal yang merupakan kebalikan dari
nilai inputnya.
Selain bentuk dasar di atas, beberapa bentuk yang merupakan turunan
dari bentuk dasar juga penting diketahui. Gambar 3.6. menampilkan bentuk
tabel kebenaran dan gerbang logika NAND, NOR, dan XOR. NAND adalah hasil
operasi NOT + AND, NOR adalah operasi NOT + OR sedangkan XOR adalah
ekslusif OR. NAND dan NOR merupakan bentuk gerbang logika yang banyak
sekali digunakan untuk membangun perangkat elektronik digital.
Gambar 3.6. Bentuk turunan tabel kebenaran dan representasinya dalam
gerbang logika.39
Rangkaian Digital
Pada sub bab di atas kita telah belajar tentang bentuk-bentuk gerbang
logika berdasarkan tabel kebenaran. Sebuah rangkaian digital sebenarnya
disusun dari satu atau lebih gerbang logika ini. Perhatikan contoh pada Gambar
3.7. berikut ini. Kalau kita perhatikan pada gambar tersebut, pada bagian atas
terlihat ada empat notasi gerban logika NAND, satu pin untuk sumber daya 5 V
dan satu pin untuk ground. Sedangkan pada bagian bawah adalah representasi
dari rangkaian digital ini, yaitu sebuah chip 7400.

Artikel ini diambil dari buku elektronik pemerintah