Apa itu fan-out?
Dalam rangkaian digital, fan-out adalah ukuran jumlah maksimum input digital yang bisa ditangani oleh output dari satu gerbang logika tanpa mengganggu kinerja rangkaian. Sebagian besar gerbang logika berbasis transistor-to-transistor logic (TTL) bisa mendukung hingga 10 gerbang atau perangkat digital lain. Jadi, fan-out tipikal untuk gerbang TTL adalah 10. Sebaliknya, gerbang complementary metal oxide semiconductor (CMOS) bisa mendukung lebih dari 50 perangkat, dengan fan-out lebih dari 50.
Sebuah gerbang logika hanya bisa mendukung jumlah perangkat tertentu, tergantung dari arus output (source dan sink) serta kebutuhan input dari perangkat yang terhubung. Arus output harus cukup untuk memenuhi total kebutuhan semua input perangkat yang terkoneksi. Jika fan-out dilewati dengan menambahkan terlalu banyak perangkat, maka dapat menimbulkan masalah performa maupun reliabilitas yang berpotensi menyebabkan error data.
OH menunjukkan arus output level tinggi, sedangkan panah IIH menunjukkan arus input level tinggi.
Gambar 1 memberikan overview tingkat tinggi dari proses fan-out. Gerbang logika di sebelah kiri (NOR gate) melakukan fan-out ke tiga gerbang lain (NAND, NOR, dan NOT, dari atas ke bawah). Panah IOH merepresentasikan arus output level tinggi, dan panah IIH merepresentasikan arus input level tinggi. Total IIH dari semua perangkat input tidak boleh melebihi IOH dari perangkat sumber.
Dalam beberapa sistem digital, terkadang dibutuhkan koneksi satu gerbang logika ke lebih banyak perangkat daripada kapasitas fan-out yang didukung. Pada kondisi seperti ini (lihat gambar 2), sebuah digital buffer dapat digunakan antara gerbang sumber dan perangkat lain. Buffer menerima input dari gerbang sumber dan meneruskan sinyal ke perangkat yang terkoneksi, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.
Buffer tidak melakukan inversi seperti gerbang logika, tetapi berfungsi sebagai penguat digital serta membantu mencegah masalah impedansi. Dengan begitu, jumlah perangkat yang bisa ditangani dapat melampaui batas awal. Misalnya, sebuah buffer bisa digunakan untuk memperluas fan-out dari gerbang TTL menjadi 25–30 perangkat, bukan hanya 10.
Sebagai alternatif buffer, dua gerbang NOT dapat digunakan untuk menciptakan double inversion yang hasilnya mirip dengan buffer, seperti terlihat pada gambar 3. Namun berbeda dengan buffer, dua gerbang NOT mengubah sinyal input dari gerbang sumber, bukan hanya meneruskan sinyal.
Dalam konfigurasi ini, gerbang NOT pertama (di kiri) membalik polaritas sinyal input. Gerbang NOT kedua kemudian mengembalikan sinyal ke kondisi awal dan meneruskannya ke perangkat lain. Meskipun terlihat seperti proses yang sia-sia karena sinyal akhirnya sama dengan aslinya, proses ini sebenarnya memperkuat sinyal, sehingga memungkinkan fan-out melebihi batas awal.
Kebalikan dari fan-out adalah fan-in, yaitu kondisi ketika sebuah rangkaian mendukung sejumlah input digital yang masuk ke satu gerbang logika.
Lihat juga: integrated circuit, quad gates, transistor, Karnaugh map.