5. DISKRIPSI IC (INTEGRATED CIRCUIT)

 DISKRIPSI MENGENAI  KOMPONEN 

INTEGRATED CIRCUIT (IC) 

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

   1.    Dasar Teori   

Pengertian IC (Integrated Circuit) dan Aplikasinya

Pengertian IC (Integrated Circuit) dan Aplikasinya – Integrated Circuit atau disingkat dengan IC adalah Komponen Elektronika Aktif yang terdiri dari gabungan ratusan, ribuan bahkan jutaan Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang diintegrasikan menjadi suatu Rangkaian Elektronika dalam sebuah kemasan kecil. Bahan utama yang membentuk sebuah Integrated Circuit (IC) adalah Bahan Semikonduktor. Silicon merupakan bahan semikonduktor yang paling sering digunakan dalam Teknologi Fabrikasi Integrated Circuit (IC). Dalam bahasa Indonesia, Integrated Circuit atau IC ini sering diterjemahkan menjadi Sirkuit Terpadu.

Sejarah Singkat IC (Integrated Circuit). Teknologi Integrated Circuit (IC) atau Sirkuit Terpadu ini pertama kali diperkenalkan pada tahun 1958 oleh Jack Kilby yang bekerja untuk Texas Instrument, setengah tahun kemudian Robert Noyce berhasil melakukan fabrikasi IC dengan sistem interkoneksi pada sebuah Chip Silikon. Integrated Circuit (IC) merupakan salah satu perkembangan Teknologi yang paling signifikan pada abad ke 20.

Sebelum ditemukannya IC, peralatan Elektronik saat itu umumnya memakai Tabung Vakum sebagai komponen utama yang kemudian digantikan oleh Transistor yang memiliki ukuran yang lebih kecil. Tetapi untuk merangkai sebuah rangkaian Elektronika yang rumit dan kompleks, memerlukan komponen Transistor dalam jumlah yang banyak sehingga ukuran perangkat Elektronika yang dihasilkannya pun berukuran besar dan kurang cocok untuk dapat dibawa berpergian (portable).

Teknologi IC (Integrated Circuit) memungkinkan seorang perancang Rangkaian Elektronika untuk membuat sebuah peralatan Elektronika yang lebih kecil, lebih ringan dengan harga yang lebih terjangkau. Konsumsi daya listrik sebuah IC juga lebih rendah dibanding dengan Transistor. Oleh karena itu, IC (Integrated Circuit) telah menjadi komponen Utama pada hampir semua peralatan Elektronika yang kita gunakan saat ini.

Tanpa adanya Teknologi IC (Integrated Circuit) mungkin saat ini kita tidak dapat menikmati peralatan Elektronika Portable seperti Handphone, Laptop, MP3 Player, Tablet PC, Konsol Game Portable, Kamera Digital dan peralatan Elektronika yang bentuknya kecil dan dapat dibawa bepergian kemana-mana.

Dibawah ini adalah gambar IC (Integrated Circuit) dan Simbolnya

Aplikasi dan Fungsi IC (Integrated Circuit). Berdasarkan Aplikasi dan Fungsinya, IC (Integrated Circuit) dapat dibedakan menjadi IC Linear, IC Digital dan juga gabungan dari keduanya.

A.   IC Linear

IC Linear atau disebut juga dengan IC Analog adalah IC yang pada umumnya berfungsi sebagai :

§  Penguat Daya (Power Amplifier)

§  Penguat Sinyal (Signal Amplifier)

§  Penguat Operasional (Operational Amplifier / Op Amp)

§  Penguat Sinyal Mikro (Microwave Amplifier)

§  Penguat RF dan IF (RF and IF Amplifier)

§  Voltage Comparator

§  Multiplier

§  Penerima Frekuensi Radio (Radio Receiver)

§  Regulator Tegangan (Voltage Regulator)

B.    IC Digital

IC Digital pada dasarnya adalah rangkaian switching yang tegangan Input dan Outputnya hanya memiliki 2 (dua) level yaitu “Tinggi” dan “Rendah” atau dalam kode binary dilambangkan dengan “1” dan “0”.

IC Digital pada umumnya berfungsi sebagai :

§  Flip-flop

§  Gerbang Logika (Logic Gates)

§  Timer

§  Counter

§  Multiplexer

§  Calculator

§  Memory

§  Clock

§  Microprocessor (Mikroprosesor)

§  Microcontroller

Hal yang perlu dingat bahwa IC (Integrated circuit) merupakan Komponen Elektronika Aktif yang sensitif terhadap pengaruh Electrostatic Discharge (ESD). Jadi, diperlukan penanganan khusus untuk mencegah terjadinya kerusakan pada IC tersebut.

Kelebihan dan Keterbatasan IC (Integrated Circuit)

Integrated Circuit (IC) atau Sirkuit Terpadu merupakan Komponen penting dalam setiap Peralatan Elektronika. Hampir setiap peralatan Elektronika menggunakannya. Pada Zaman sekarang, peralatan Elektronika yang canggih seperti Handphone,  Komputer, Audio/Video Player, Televisi, Kamera Digital, Konsol Game dan Tablet PC  sudah tidak lepas dari penggunaan IC (Integrated Circuit) sebagai Komponen Utamanya.

Meskipun memiliki banyak kelebihan dan memegang peranan yang sangat penting dalam perkembangan Teknologi dan industri Elektronika, Integrated Circuit atau IC juga memiliki berbagai keterbatasan ataupun kelemahan yang tentunya memerlukan Komponen Elektronika lainnya sebagai pendukung agar Rangkaian yang dirancang tersebut memenuhi kebutuhan dan fungsi yang diinginkan.

Sebagai salah satu contohnya, Integrated Circuit (IC) merupakan komponen Elektronika yang hanya dapat beroperasi di tegangan yang rendah (misalnya 5V ataupun 12V). Oleh karena itu, jika sumber tegangannya lebih tinggi daripada yang ditentukan, maka diperlukan Adaptor ataupun rangkaian khusus untuk menurunkan tegangan dan arus listriknya.

Pada umumnya, kita dapat menemukan Adaptor sebagai penurun tegangan pada Laptop ataupun Handphone, Power supply yang mengkonversikan tegangan 220V agar dapat menyediakan sumber tegangan 5V untuk Motherboard dan Processor Komputer. Disamping itu, kita juga dapat menemukan banyak komponen Elektronika pendukung lainnya disekitar Komponen IC (Integrated Circuit) yang salah satu fungsinya adalah untuk memberikan sumber tegangan dan arus yang cocok untuk mengoperasikan IC.

Berikut ini adalah beberapa Kelebihan dan keterbatasan Integrated Circuit atau IC :

Keunggulan / kelebihan IC (Integrated Circuit)

1.    Berukuran Kecil.

2.    Lebih Ringan.

3.    Harga lebih murah  karena dapat diproduksi dalam jumlah yang banyak dan serentak dalam 1 (satu) wafer.

4.  Lebih handal karena tidak memerlukan hubungan solder dan interkoneksi yang sangat sedikit di dalam Internal komponen IC.

5.   Mengkonsumsi daya listrik yang lebih kecil, hal ini dikarenakan ukuran IC yang kecil sehingga pemakaian daya listrik pun lebih kecil.

6.  Lebih mudah diganti dan troubleshooting (perbaikan) jika terjadi kerusakan pada rangkaian Elektronika.

7.   Cocok untuk operasi sinyal rendah.

8.   Dapat melakukan fungsi yang lebih kompleks dan rumit.

Kelemahan / Keterbatasan IC (Integrated Circuit)

1.     Tidak dapat menghasilkan daya yang tinggi.

2.     Hanya dapat beroperasi di tegangan rendah.

3.  Memerlukan penanganan yang lebih hati-hati, IC tidak tahan terhadap penanganan yang kasar serta sangat sensitif dengan Electrostatic Discharge (ESD).

4.  Tidak tahan terhadap Suhu yang tinggi. Oleh karena itu, memerlukan ventilasiataupun kipas dan Heatsink untuk membantu menurunkan suhu di sekitar IC.

5.      Tidak tahan terhadap tegangan tinggi yang berlebihan (Toleransi Tegangan sangat kecil dan terbatas) karena dapat merusak komponen internal IC. Untuk mengetahui Karakteristik ataupun tegangan IC yang cocok, diperlukan Datasheet dari Produsen IC dalam merancang (design) Rangkaian Elektronika.

6.  Memerlukan koneksi luar ke komponen Induktor dan Transformator (Trafo) untuk melakukan fungsi-fungsi yang berkaitan dengan Induksi dan Elektromagnetik. Hal ini dikarenakan Teknologi IC saat ini belum memungkinkan untuk meng-integrasi-kan Induktor dan Transformator ke dalam Internal IC.

7.      Memerlukan koneksi luar ke komponen Kapasitor untuk nilai kapasitansi yang lebih dari 30pF.

Jenis-jenis Pengelompokan IC (Integrated Circuit)

Jenis-jenis Pengelompokan IC (Integrated Circuit)– Integrated Circuit atau sering disingkat dengan IC adalah komponen yang sering dijumpai dalam rangkaian elektronika modern dan canggih. Hampir semua perangkat Elektronik yang kita pergunakan saat ini memakainya. Kepopuleran IC ini dikarenakan kemampuannya yang dapat meng-integrasikan ratusan bahkan jutaan Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor ke dalam suatu kemasan yang cukup kecil. Dalam bahasa Indonesia, Integrated Circuit atau IC ini sering disebut dengan Sirkuit Terpadu.

Jenis-jenis Pengelompokan IC

Pada dasarnya, ada banyak jenis pengklasifikasian pada IC.  Ada yang mengelompokan IC berdasarkan aplikasinya, ada yang mengelompokannya berdasarkan jumlah komponen yang digunakan, ada yang mengelompokannya berdasarkan bentuk kemasannya, ada yang mengelompokannya berdasarkan fungsinya dan juga ada yang mengelompokkannya berdasarkan Teknik Pembuatannya.

Berikut ini adalah Jenis-jenis IC (Integrated Circuit) yang dikelompokkan berdasarkan kriteria-kriteria yang disebut diatas.

A. Pengelompokan IC berdasarkan Aplikasinya

Berdasarkan Aplikasinya, IC dapat dibagikan menjadi 3 jenis, yaitu IC Analog, IC Digital dan IC Campuran (Mixed Integrated Circuit).

þ IC Analog

IC Analog adalah IC yang beroperasi pada sinyal yang berbentuk gelombang kontinyu. Contoh IC jenis Analog ini seperti IC Penguat daya, IC Penguat sinyal, IC Regulator Tegangan, IC Multiplier dan IC Op-Amp.

þ IC Digital

IC Digital adalah IC yang beroperasi pada sinyal digital yaitu sinyal yang hanya memiliki 2 level yakni “Tinggi” dan “Rendah” atau dilambangkan dengan kode Binary “1” dan “0”. Contoh IC Digital seperti IC Mikroprosesor, IC Flip-flip, IC Counter, IC Memory, IC Multiplexer dan IC Mikrocontroller.

þ  IC Campuran (Mixed IC)

Yang dimaksud dengan IC Campuran atau Mixed IC adalah IC yang mengkombinasikan fungsi IC Analog dan IC Digital ke dalam kemasan satu IC. Pada umumnya, IC jenis Kombinasi Digital dan Analog ini digunakan sebagai IC yang mengkonversikan sinyal Digital menjadi Analog (D/A Converter) ataupun sinyal Analog menjadi sinyal Digital (A/D Converter). Seiring dengan perkembangan Teknologi IC, IC jenis Campuran ini memungkinkan untuk mengintegrasikan Sinyal Digital dengan fungsi RF kedalam satu kemasan IC.

B. Pengelompokan IC berdasarkan Jumlah Komponennya

Dibawah ini adalah pengelompokan jenis-jenis IC berdasarkan jumlah komponennya terutama pada jumlah Komponen Transistor yang terdapat dalam satu kemasan IC.

þ  Small-scale integration (SSI)

Small-scale integration atau IC SSI adalah IC yang berskala kecil yaitu hanya terdiri dari beberapa Transistor didalamnya.

þ  Medium-scale integration (MSI)

Medium-scale integration (MSI) ini terdiri dari ratusan Transistor dalam sebuah kemasan IC. IC yang berskala Menengah ini dikembangkan pada tahun 1960-an dan lebih ekonomis jika dibanding dengan IC Small-scale integration (SSI).

þ  Large-scale integration (LSI)

Large-scale integration atau LSI adalah IC yang terdiri dari ribuan Transistor didalamnya. IC Mikroprosesor pertama yang dikembangkan untuk Kalkulator dikembangkan pada tahun 1970-an memiliki kurang dari 4000 buah Transistor.

þ  Very large-scale integration (VLSI)

Very large-scale integration atau disingkat dengan IC VLSI adalah IC yang terdiri dari puluhan ribu hingga ratusan ribu transistor didalam kemasannya. IC yang berskala sangat besar ini dikembangkan mulai tahun 1980-an.

þ  Ultra large-scale integration (ULSI)

Ultra large-scale integration (ULSI) adalah IC yang terdiri dari lebih dari 1 juta Transistor didalammnya.

C. Pengelompokan IC berdasarkan Teknik Pembuatannya

Berdasarkan Teknik Pembuatannya atau cara Manufakturingnya, IC dapat dibagi menjadi 3 macam yaitu IC Thin and Thick Film, IC Monolitik dan IC Hybrid atau IC Multichip

þ  IC Monolitik (Monolithic IC)

IC Monolitik merupakan IC yang mengintegrasikan Komponen Pasif dan Komponen Aktif pada satu chip tunggal Silikon sebagai bahan semikonduktornya. Konsep Manufaktur IC Monolitik ini dapat menghasilkan IC yang memiliki keandalan yang tinggi dengan biaya produksi yang rendah. IC jenis ini banyak ditemui di rangkaian Televisi, Amplifier, Regulator Tegangan dan Penerima AM/FM.

 

þ  Thin and Thick Film IC

Thin Film IC dan Thick Film IC relatif lebih besar dari IC Monolitik. Hal ini dikarenakan hanya komponen pasif (resistor dan kapasitor) yang dapat diintegrasikan pada wafer IC sedangkan komponen aktif seperti Transistor dan Dioda tidak dapat diintegrasikan dan harus dihubungkan secara terpisah yang membentuk rangkaian tersendiri di dalam kemasan IC.

Thin Film IC dan Thick Film IC memiliki karakteristik dan bentuk yang hampir sama, perbedaannya hanya terletak pada proses pembentukan komponen pasifnya. Thin Film IC menggunakan teknik penguapan atau teknik katoda-sputtering sedangkan Thick Film IC menggunak teknik Sablon.

 

þ  IC Hybrid atau IC Multi-chip

Seperti namanya, IC Hybrid atau IC Multi-chip ini terbuat dari sejumlah chip yang dihubungkan menjadi satu sirkuit terintegrasi. IC jenis ini biasanya digunakan dalam rangkaian Penguat (Amplifier) yang berdaya tinggi mulai 5W hingga lebih dari 50W. Kinerja IC Hybrid ini lebih baik dibanding dengan IC Monolitik.

D. Pengelompokan IC berdasarkan Kemasan (Package)

Berdasarkan Kemasannya, IC dapat dibedakan menjadi :

§  SIP (Single In-line Packages)

§  DIP (Dual In-line Packages)

§  SOP (Small Outline Packages)

§  QFP (Quad Flat Packages)

§  BGA (Ball Grid Arrays)

E. Pengelompokan IC berdasarkan Fungsi umumnya

Selain pengelompokan-pengelompokan diatas, ada yang mengelompokkan IC berdasarkan Fungsi umumnya, yaitu :

§  IC Logic Gates, yaitu IC yang berfungsi sebagai Gerbang Logika.

§  IC Comparator, yaitu IC yang berfungsi sebagai Komparator (Pembanding)

§  IC Timer, yaitu IC yang berfungsi sebagai penghitung waktu (timer)

§  IC Switching, yaitu IC yang berfungsi sebagai Switch (sakelar)

§  IC Audio Amplifier, yaitu IC yang berfungsi sebagai penguat Audio.

2.    Identifikasi  komponen / Membaca Nilai

               

3.    Cara Melakukan Pengukuran

Mengenal IC 555 (IC Timer) dan Konfigurasi kakinya

Mengenal IC 555 (IC Timer) dan Konfigurasi kakinya – IC Timer atau IC Pewaktu adalah jenis IC yang digunakan untuk berbagai Rangkaian Elektronika yang memerlukan fungsi Pewaktu dan multivibrator didalamnya. Beberapa rangkaian yang memerlukan IC Timer diantaranya seperti Waveform Generator, Frequency Meter, Jam Digital, Counter dan lain sebagainya. IC Timer atau IC Pewaktu yang paling populer saat ini adalah IC 555 yang dikembangkan oleh Hans R. Camenzind yang bekerja untuk Signetic Corporation pada tahun 1970-an. Pada dasarnya, IC Timer 555 merupakan IC Monolitik pewaktu yang menghasilkan Osilasi (Oscilation) dan Waktu Penundaan (Delay Time) dengan keakuratan dan kestabilan tinggi.

IC Timer 555 yang umum digunakan adalah IC Timer 555 yang berbentuk DIP (Dual Inline Package) dengan 8 kaki terminalnya. Namun seiring dengan perkembangannya, saat ini kita dapat menemui beberapa versi IC 555, diantaranya seperti IC 556 yang menggabungkan 2 buah IC 555 dalam satu kemasan (14 kaki), IC 558 yang menggabungkan 4 buah IC555 dalam satu kemasan (16 kaki) serta IC555 yang mengkonsumsi daya rendah seperti 7555 dan TLC555. Harga sebuah IC 555 yang berbentuk DIP 8 kaki cukup murah, yaitu sekitar Rp. 2.000 hingga Rp. 5.000 tergantung merek dan tipenya.

Nama IC 555 diambil dari 3 buah resistor yang terdapat dalam kemasan IC dengan nilai masing-masingnya 5kΩ.

 Berikut ini adalah susunan dan konfigurasi Kaki IC 555 yang berbentuk DIP 8 kaki.

1.    Kaki 1 (GND) : Terminal Ground atau Terminal Negatif sumber tegangan DC.

2.  Kaki 2 (TRIG) : Terminal Trigger (Pemicu), digunakan untuk memicu Output menjadi “High”, kondisi High akan terjadi apabila level tegangan pada kaki Trigger ini berubah dari High menuju ke <1 1="" cc="" dari="" ebih="" kecil="" o:p="">

3.  Kaki 3 (OUT) : Terminal Output (Keluaran) yang memiliki 2 keadaan yaitu “Tinggi/HIgh” dan “Rendah/Low”.

4.   Kaki 4 (RESET) : Terminal Reset. Apabila kaki 4 digroundkan, Output IC akan menjadi rendah dan menyebabkan perangkat ini menjadi OFF. Oleh karena itu, untuk memastikan IC dalam kondisi ON, Kaki 4 biasanya diberikan sinyal “High”.

5.   Kaki 5 (CONT) : Terminal Control Voltage (Pengatur Tegangan), memberikan akses terhadap pembagi tegangan internal. Secara default, tegangan yang ditentukan adalah 2/3 Vcc.

6.    Kaki 6 (THRES) : Terminal Threshold, digunakan untuk membuat Output menjadi “Low”. Kondisi “Low” pada Output ini akan terjadi apabila Kaki 6 atau Kaki Threshold ini berubah dari Low menuju > 1/3Vcc (lebih besar dari 1/3Vcc).

7.   Kaki 7 (DISCH) : Terminal Discharge. Pada saat Output “Low”, Impedansi kaki 7 adalah “Low”. Sedangkan pada saat Output “High”, Impedansi kaki 7 adalah “High”. Kaki Discharge ini biasanya dihubungkan dengan Kapasitor yang berfungsi sebagai penentu interval pewaktuan. Kapasitor akan mengisi dan membuang muatan seiring dengan impedansi pada kaki 7. Waktu pembuangan muatan inilah yang menentukan Interval Pewaktuan dari IC555.

8.    Kaki 8 (Vcc) : Terminal Positif sumber tegangan DC (sekitar 4,5V atau 16V).

  Referensi :  
1. Buku pedoman bahan pengajaran "MENERAPKAN KONSEP ELEKTRO DIGITAL
    DAN PEKERJAAN DASAR ELEKTROMEKANIK" Penyusun oleh ROBIANSYAH edisi 
    tahun 2017.
2. Buku pedoman bahan pengajaran "PEMBUATAN DAN PEMELIHARAAN PERALATAN 
    ELEKTRONIKA (P3E)"  Penyusun oleh ROBIANSYAH edisi tahun 2017.
3. Desain Astable Multivibrator menggunakan Electonic Workbench oleh Robiansyah 
    kebutuhan praktek Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jurusan Program study
    Elektro Industri tahun 2001.
4. www.teknikelektronika.com.
5. www.ilmupengetahuanumum.com.