7.6 Carry Propagation–Look-Ahead Carry Generator

 7.6 Carry Propagation–Look-Ahead Carry Generator

---

1. Tujuan

    1.1. Dapat memahami cara kerja Carry Propagation–Look-Ahead Carry Generator

    1.2. Dapat membuat rangkaian aplikasi menggunakan Carry Propagation–Look-Ahead Carry Generator

2. Alat dan Bahan

    2.1. Alat

        A. Logicstate

        Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya

        B. Logicprobe

        Logic probe atau logic tester adalah alat yang biasa digunakan untuk menganalisa dan mengecek status logika (High atau Low) yang keluar dari rangkaian digital. Objek yang diukur oleh logic probe ini adalah tegangan oleh karena itu biasanya rangkaian logic probe harus menggunakan tegangan luar (bukan dari rangkaian logika yang ingin diukur) seperti baterai. Alat ini biasa digunakan pada IC TTL ataupun CMOS (Complementary metal-oxide semiconductor).

        Logic probe menggunakan dua lampu indikator led yang berbeda warna untuk membedakan keluaran High atau Low. Yang umum dipakai yaitu LED warna merah untuk menandakan output berlogika HIGH (1) dan warna hijau untuk menandakan output berlogika LOW(0).

    2.2 Bahan 

        A. IC Gerbang XOR

        B. IC Gerbang OR

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.

 

 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

        C. IC Gerbang AND

3. Dasar Teori

            Sebuah penambahan biner empat bit dapat dilakukan menggunakan rangkaian adder biner empat bit yang terdiri dari empat full adder yang terhubung secara kaskade. Rangkaian ini juga disebut sebagai parallel binary adder karena semua bit dari augend dan addend hadir dan disuplai ke blok full adder secara bersamaan. Operasi penambahan dalam berbagai full adder seharusnya terjadi secara simultan. Namun, yang penting dan menarik bagi pengguna, terutama saat menggunakan sejumlah besar adder semacam itu dalam sistem komputasi keseluruhan, adalah apakah hasil penambahan dan carry-out tersedia untuk mereka secara bersamaan. Dalam hal ini, operasi penambahan ini tidak sepenuhnya bersifat parallel karena dibatasi oleh carry propagation time.

            Gambar 7.30(b) menunjukkan diagram logika dari sebuah full adder. Di sini, Ci dan Ci + 1 adalah input dan output CARRY; Pi dan Gi adalah dua variabel biner baru yang disebut CARRY PROPAGATE dan CARRY GENERATE dan akan dijelaskan lebih lanjut. Untuk i = 1, diagram pada Gambar 7.30(b) adalah full adder LSB pada Gambar 7.30(a). Dapat dilihat bahwa C2, yang merupakan output CARRY dari FA (1) dan input CARRY untuk FA (2), akan muncul pada output setelah minimal dua gate delay ditambah dengan delay karena half adder setelah pemberian input Ai, Bi, dan Ci.

            Dalam rangka menjelaskan konsep tersebut, mari kita definisikan dua variabel biner baru: Pi yang disebut CARRY PROPAGATE dan Gi yang disebut CARRY GENERATE. Variabel biner Gi disebut demikian karena menghasilkan carry ketika Ai dan Bi sama-sama bernilai '1'. Sedangkan variabel biner Pi disebut CARRY PROPAGATE karena berperan dalam propagasi dari Ci ke Ci+1. Parameter CARRY, SUM, CARRY GENERATE, dan CARRY PROPAGATE dinyatakan oleh ekspresi berikut:

            Dalam rangka mengatasi keterlambatan propagasi carry pada penjumlahan bit-biner, digunakanlah konsep look-ahead carry generator. Konsep ini menghasilkan carry dari input carry yang diterapkan pada satu bit, dan tidak harus menunggu carry pada bit sebelumnya. Look-ahead carry generator diimplementasikan menggunakan logika AND-OR (seperti pada gambar 7.31) dan dapat diwujudkan dalam bentuk IC, seperti 74182, yang digunakan untuk menghasilkan carry pada rangkaian penjumlahan 16-bit dan 64-bit yang terdiri dari beberapa adder. Output sum pada penjumlahan akan tersedia setelah dua level logika gate.

Contoh Soal 7.7

Jika CARRY GENERATE Gi dan CARRY PROPAGATE Pi didefinisikan ulang sebagai Pi = (Ai + Bi) dan Gi = AiBi, maka dapat ditunjukkan bahwa keluaran CARRY Ci+1 dan keluaran SUM Si dari sebuah full adder dapat dinyatakan dalam fungsi Boolean berikut:

Solusi :

Berikut interface nya IC 74182 dengan 4-bit adders :

Berikut Look-Ahead Carry Generation untuk adding 64-bit angka :

4. Percobaan [Kembali]

• Prosedur Percobaan

1. Buka aplikasi proteus

2. Pilih komponen yang dibutuhkan, pada rangkaian ini dibutukan 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.

Rangkaian Simulasi

Prinsip Kerja

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. 

5. Video [Kembali]

6. Link Download [Kembali]

Download Rangkaian 

download video rangkaian

download datasheet gerbang XOR

download datasheet gerbang AND

download datasheet gerbang OR

download html