MENGENAL GERBANG LOGIKA DASAR

Tujuan 

• Agar mahasiswa dapat mengetahui konsep dasar rangkaian gerbang logika dasar 
• Mampu membuktikan kebenaran dari masing-masing tabel kebenaran gerbang logika dasar
• Mampu menjelaskan perbedaan atau cirikhas dari setiap gerbang logika dasar yang ditinjau dari hasil pengamatan.

Pengantar

Gerbang logika adalah rangkaian yang terdiri dari satu atau lebih masukan, akan tetapi hanya akan menghasilkan satu keluaran berupa tegangan tinggi atau (1) dan tegangan rendah atau (0). Analisis gerbang logika biasanya menggunakan Aljabar Boolean, itulah sebabnya gerbang logika dasar sering disebut dengan rangkaian logika. Rangkaian logika sering ditemukan dalam sirkuit digital yang di implementasikan secara elektronik menggunakan dioda dan transistor yang difungsikan sebagai saklar.

Substansi :

1. Gerbang OR
2. Gerbang NOR
3. Gerbang AND
4. Gerbang NAND
5. Gerbang NOT
6. Gerbang EX-OR
7. Gerbang EX-NOR
8. Analisis dan Tabel Kebenaran Gerbang OR
9. Analisis dan Tabel Kebenaran Gerbang NOR
10. Analisis dan Tabel Kebenaran Gerbang AND
11. Analisis dan Tabel Kebenaran Gerbang NAND
12. Analisis dan Tabel Kebenaran Gerbang NOT
13. Analisis dan Tabel Kebenaran Gerbang EX-OR
14. Analisis dan Tabel Kebenaran Gerbang EX-NOR
15. Perbedaan IC CMOS dengan TTL 
16. Reaksi IC CMOS dan TTL saat diberi input nol (0) tanpa koneksi ke ground (GND)

Teori Dasar Gerbang Logika

1. Gerbang OR

Operasi OR :

• Jika input A OR B salah satu atau keduanya mempunyai input HIGH (1), maka output F akan HIGH (1).
• Jika input A dan B keduanya LOW (0), maka output F akan LOW (0)

2. Gerbang NOR

Operasi NOR :

• Merupakan kebalikan dari gerbang OR
• Jika input A NOR B salah satu atau keduanya mempunyai input HIGH (1), maka output F akan LOW (0).
• Jika input A dan B keduanya LOW (0), maka output F akan HIGH (1)

3. Gerbang AND

Operasi AND :

• Jika input A dan B keduanya HIGH (1), maka output F akan HIGH (1)
• Jika input A AND B salah satu atau keduanya mempunyai input LOW (0), maka output F akan LOW (0).

4. Gerbang NAND

Operasi NAND :

• Merupakan kebalikan dari gerbang AND
• Jika input A dan B keduanya HIGH (1), maka output F akan LOW (0)
• Jika input A NAND B salah satu atau keduanya mempunyai input LOW (0), maka output F akan HIGH (1).

5. Gerbang NOT

Operasi NOT :

• Hasilnya (F) merupakan invers dari input (A)
• Jika input A HIGH (1) maka output F LOW (0) dan jika input A LOW (0) maka output F HIGH (1)

6. Gerbang EX-OR

Operasi Ex-OR :

• Merupakan kepanjangan dari Exclusive OR
• Jika input A dan B keduanya HIGH (1) atau keduanya LOW (0), maka output F akan LOW (0)
• Jika input A Ex-OR B salah satu dari keduanya mempunyai input LOW (1), maka output F akan HIGH (1).

7. Gerbang EX-NOR

Operasi Ex-NOR :

• Merupakan kebalikan dari gerbang Ex-NOR
• Merupakan kepanjangan dari Exclusive NOR
• Jika input A dan B keduanya HIGH (1) atau keduanya LOW (0), maka output F akan HIGH (1)
• Jika input A Ex-OR B salah satu dari keduanya mempunyai input LOW (1), maka output F akan LOW (0).

Percobaan kali kita akan melibatkan 2 jenis IC yaitu TTL dan CMOS, silakan amati perbedaan keduanya menggunakan langkah-langkah dibawah,

*Meskipun pada petunjuk praktik dibawah ini harus menggunakan project board, namun saya akan mencoba membuktikannya menggunakan software Electronics Work Bench atau silakan download versi terbarunya yaitu Multisim.

Langkah Praktikum :

1. Siapkan peralatan dan bahan yang dibutuhkan.
2. Mengimplementasikan skema rangkaian yang akan diuji ke dalam project board dan pastikan semua sambungan dan pengkabelan baik dan benar.
3. Sambungkan adaptor ke stop kontak, kemudian cek keluaran dari adaptor tersebut.
4. Berikan input dengan logika 0 dengan cara menyambungkan input ke ground dan 1 dengan cara menyambungkan input ke catu daya positif (+5v)
5. Lakukan langkah 6 sesuai dengan kebutuhan tabel kebenaran.
6. Amati perubahan LED dan catat hasilnya pada tabel hasil praktikum.
7. Ulangi langkah 2 – 6 pada rangkaian praktikum yang lain.
8. Selesai.

8. Analisis Gerbang OR menggunakan IC TTL 7432 dan IC CMOS 4071

Kalian bisa mengetahui hasil dibalik beberapa tanda tanya pada tabel kebenaran OR di atas melalui hasil percobaan menggunakan project board atau bisa juga menggunakan software EWB sebagaimana yang telah ditunjukan pada video berikut ini :
Ingin mempraktekan sendiri? Oke, agar tidak perlu susah-susah membuat rangkaiannya, kalian bisa download rangkaiannya disini Analisis-OR.ewb (18KB)

9. Analisis Gerbang NOR menggunakan IC TTL 7402 dan IC CMOS 4001

Seperti biasa, lihat video ini untuk mengetahui nilai di balik tanda tanya tersebut :

Ingin mempraktekan sendiri? Oke, agar tidak perlu susah-susah membuat rangkaiannya, kalian bisa download rangkaiannya disini Analisis-NOR.ewb (18KB)

10. Analisis Gerbang AND menggunakan IC TTL 7408 dan IC CMOS 4081

Seperti biasa, lihat video ini untuk mengetahui nilai di balik tanda tanya tersebut :
Ingin mempraktekan sendiri? Oke, agar tidak perlu susah-susah membuat rangkaiannya, kalian bisa download rangkaiannya disini Analisis-AND.ewb (18KB)

11. Analisis Gerbang NAND menggunakan IC TTL 7400 dan IC CMOS 4011

Seperti biasa, lihat video ini untuk mengetahui nilai di balik tanda tanya tersebut :
Ingin mempraktekan sendiri? Oke, agar tidak perlu susah-susah membuat rangkaiannya, kalian bisa download rangkaiannya disini Analisis-NAND.ewb (18KB)

12. Analisis Gerbang NOT menggunakan IC TTL 7404 dan IC CMOS 4069

Seperti biasa, lihat video ini untuk mengetahui nilai di balik tanda tanya tersebut :
Ingin mempraktekan sendiri? Oke, agar tidak perlu susah-susah membuat rangkaiannya, kalian bisa download rangkaiannya disini Analisis-NOT.ewb (18KB) 

13. Analisis Gerbang EX-OR menggunakan IC TTL 7486 dan IC CMOS 4030

Seperti biasa, lihat video ini untuk mengetahui nilai di balik tanda tanya tersebut :
Ingin mempraktekan sendiri? Oke, agar tidak perlu susah-susah membuat rangkaiannya, kalian bisa download rangkaiannya disini Analisis-EX-OR.ewb (18KB) 

14. Analisis Gerbang EX-NOR menggunakan IC TTL 74266 dan IC CMOS 4077

Seperti biasa, lihat video ini untuk mengetahui nilai di balik tanda tanya tersebut :
Ingin mempraktekan sendiri? Oke, agar tidak perlu susah-susah membuat rangkaiannya, kalian bisa download rangkaiannya disini Analisis-EX-NOR.ewb (18KB) 

15. Perbedaan IC CMOS dengan TTL 

• Perbedaan paling signifikan terdapat pada supply tegangannya, dimana IC CMOS memiliki toleransi tegangan antara 3Volt s/d 15Volt, sedangkan IC TTL antara 4.75Volt s/d 5.25Volt
• Secara Kode, keduanya memiliki ciri khas masing-masing sebagaimana yang tertullis pada punggungnya, dimana IC CMOS berawalan (4xxxxx) sedangkan IC TTL berawalan (74xxx)
• Konstruksi pembentuknya pun juga berbeda, hal ini bisa kita ketahui dari namanya dimana CMOS adalah Complementary Metal Oxide Semiconductor, sedangkan TTL adalah Transistor Transistor Logic

16. Reaksi IC CMOS dan TTL saat diberi input nol (0) tanpa koneksi ke ground (GND)

• IC TTL = BEREAKSI / AKTIF 
• IC CMOS = TIDAK BEREAKSI / PASIF
• Kedua hal itu dapat diketahui saat melakukan uji kebenaran gerbang NAND dimana pada IC CMOS tidak ada respon apa-apa saat kedua inputnya belum terkoneksi dengan sumber tegangan baik itu positif (+) maupun negatif (-).
• Sementara itu pada kasus yang sama, reaksi yang ditimbulkan oleh IC TTL berbeda, hal itu ditandai dengan menyalanya sebuah indikator (LED) saat salah satu dari input TTL saya angkat (open) dari ground (GND).
• Perbedaan ini tidak menutup kemungkinan terjadi juga pada gerbang logika dasar yang lainnya, seperti NOT, OR, NOR, AND, dll.

Referensi:
Modul SMTIK El Rahma Yogyakarta (oleh : Eko Yunianto / Ecko Anto)