GATE – GATE LOGIKA

MODUL II
GATE – GATE LOGIKA
I.
Tujuan instruksional khusus
1. Menyelidiki operasi logika dari gate-gate logika
2. Membuktikan dan mengamati oiperasi logika dari gate-gate logika.
II.
Dasar Teori
Gerbang Logika merupakan dasar pembentuk sistem digital. Gerbang
Logika beroperasi dengan bilangan biner, karenanya disebut Gerbang Logika
Biner. Tegangan yang digunakan dalam gerbang logika adalah High (berarti "1"
atau "+5V") atau Low (berarti "0" atau "0 V" ).
Semua sistem digital disusun dengan hanya menggunakan tiga gerbang
logika dasar: gerbang AND, gerbang OR dan gerbang NOT. Empat gerbang
logika lain dapat dibuat dari gerbang-gerbang dasar ini, yakni: gerbang NAND,
gerbang NOR, gerbang eksklusif OR, gerbang eksklusif NOR .
Gerbang-gerbang logika tersebut disusun dengan menggunakan dioda dan
resistor (Diode Logic), dengan menggunakan resistor dan transistor (Resistor
Transistor Logic), atau dengan menggunakan kombinasi transistor (TransistorTransistor Logic - TTL). Kelompok logika lain dinamakan berdasar konfigurasi
rangkaiannya dan tersedia sebagai suatu IC (Integrated Circuit). Contohnya PMOS (Positive-Metal Oxide Semiconductor), CMOS (Complementary Metal
Oxide Semiconductor), ECL (Emitter-Coupled Logic), I2L (Integrated Injection
Logic). Yang paling populer adalah keluarga TTL yang dikenal dengan seri 74/54
yang masih terbagi lagi dalam kelompok-kelompok: standar (74/54), High-speed
TTL (74H/54H), Low-power TTL (74L/54 L), Schottky TTL (74S/54S), Lowpower Schottky TTL (74LS/54LS). Selain itu juga cukup banyak dipakai keluarga
CMOS yang ditandai dengan HC, HCT, AC atau ACT. Umumnya TTL dipilih
karena mempertimbangkan kecepatannya, sedang CMOS disukai karena
pemakaian dayanya yang relatif rendah.
8
Jika dilihat dari literatur pabrik, kita akan menemukan bahwa gerbang
NAND merupakan gerbang yang paling banyak tersedia dan digunakan. Karena
itu gerbang NAND sering juga digunakan untuk membangun gerbang-gerbang
lain, sehingga disebut gerbang universal. Pada percobaan ini kita akan mengenal
gerbang-gerbang logika dasar dengan memanfaatkan gerbang NAND sebagai
gerbang universal. Gerbang NOR sebagaimana gerbang NAND juga merupakan
gerbang universal. Semua rangkaian logika bagaimanapun kompleksnya dapat
dibangun hanya dengan gerbang NAND atau hanya gerbang NOR saja.
Operasi logika dari OR gate dapat dinyatakan bahwa output OR gate
berlogika 1 apabila satu atau lebih inputnya berlogika ”1”. Atau dengan kata lain
bahwa output OR gate berlogika 0 apabila semua inputnya berlogika 0.
Untuk OR gate 2 input operasi logikanya ditunjukkan dalam bentuk tabel
yang disebut tabel kebenaran (truth table) pada gambar 3(a).
Output dari suatu AND gate akan berlogika ”0” apabila salah satu inputnya
berlogika ”0”. atau dengan kata lain output AND gate berlogika ”1” hanya apabila
semua inputnya berlogika ”1”.
Tabel kebenaran dan simbol untuk gate inbi diperlihatkan pada gambar 3b.
A
B
F
0
0
0
A
0
1
1
B
1
0
1
1
1
1
Simbol
Logika OR
F
A
B
F
0
0
0
A
0
1
0
B
1
0
0
1
1
1
F
Simbol
Logika AND
Tabel
Tabel
kebenaran
kebenaran
Gambar 2.1 Simbol logika dan table kebenaran gerbang AND dan OR
Berbeda dengan gate yang lain, NOT gate hanya mempunyai 1 input dan 1
output gate ini selalu akan berkebalikan dengan logika inputnya. Apabila inputnya
berlogika 1 maka outputnya berlogika 0. Simbol dari tabel kebenaran untuk gate
ini diperlihatkan pada gambar 4a.
9
Operasi logika NOR gate sama dengan kebalikan operasi OR gate karena
gate ini merupakan kombinasi dari gate dasar NOT dan OR gate oleh karena itu
output NOR gate akan berlogika 0 apabila salah satu inputnya berlogika ”1”.
Tabel kebenaran dan simbolnya diperlihatkan pada gambar 4b.
NAND gate merupakan kombinasi dari NOT dan AND gate. Karena itu
operasi NAND gate adalah sama dengan operasi AND gate dan diikuti operasi
NOT gate. Jadi dapat dinyatakan bahwa output dari NAND gate akan berlogika
”1” apabila salah satu inputnya berlogika 0.
Simbol NAND gate diperlihatkan pada gambar 4c.
A
B
A
B
F
0
1
0
0
1
A
1
0
0
1
0
B
1
0
0
1
1
0
A
B
Simbol logika
NOT
Tabel
kebenaran
Tabel kebenaran
A
B
F
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
F
Simbol logika
NOR
A
B
F
Simbol logika
NAND
Tabel
kebenaran
Gambar 2.2 Simbol Logika dan table kebenaran gerbang NOT, NOR dan NAND
Dua rangkaian logika yang lain adalah EX-OR dan EX-NOR. Kedua gate
ini merupakan kombinasi dari gate-gate dasar dan hanya mempunyai dua input.
Output EX-OR berlogika 0 apabila kedua inputnya berlogika sama 0 atau 1,
atau dengan kata lain output EX-OR gate berlogika 1 apabila kedua inputnya
10
berbeda (gambar 2.3). Oleh karena itu keadaan outputnya dapat ditulis sebagai
berikut :
F  A B
A
B
F
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
A
B
F
Simbol logika EXOR
Tabel
kebenaran
A
B
F
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
A
B
F
Simbol logika EXNOR
Tabel
kebenaran
Gambar 2.3 Simbol logika dan table kebenaran gerbang XOR dan XNOR
Operasi logika EX-NOR gate berkebalikan dengan operasi EX-OR gate.
Apabila kedua inputnya berlogika berbeda maka outputnya berlogika 0,
sebaliknya bila kedua inputnya sama 0 atau 1 maka outputnya berlogika 1, seperti
terlihat pada gambar 2.3.
III.
Daftar alat dan bahan
1. Catu daya 5V
: 1 buah
2. Volmeter
: 1 buah
3. Modul socket IC
: 1 buah
4. Modul LED
: 1 buah
5. IC
:
SN74LS00
: 1 buah
SN74LS02
: 1 buah
SN74LS04
: 1 buah
SN74LS08
: 1 buah
SN74LS32
: 1 buah
SN74LS86
: 1 buah
6. Kabel penghubung secukupnya.
11
IV.
Diagram Rangkaian
5V
A
B
Vo
(a)
A
B
A
B
F
F
(b)
(c)
Gambar 2.4 Rangkaian percobaan gate-gate logika
V.
Keselamatan Kerja
1. Pastikan seluruh hubungan ataupun kabel yang digunakan tidak ada yang
terkelupas, terbuka dan tidak longgar.
2. Hubungkan catu daya dengan rangkaian secara benar dan pastikan nilai
tegangan yang diatur sesuai dengan spesifikasi kebutuhan rangkaian dan
komponen yang digunakan.
3. Perhatikan polaritas tegangan yang digunakan, baik sumber tegangan DC
maupun tegangan AC.
4. Pastikan pentanahan telah dilakukan dengan benar.
5. Laporkan kepada instruktur setelah selesai merakit rangkaian untuk
diperiksa kembali pengawatan yang telah dilakukan.
6. Atur posisi alat ukur seperti multimeter, osiloskop, dan generator fungsi
sesuai dengan skala besaran yang digunakan.
7. Matikan seluruh panel dan sumber tegangan setelah melakukan praktikum.
12
VI.
Langkah Kerja
1. Catu daya dalam keadaan mati, buatlah rangkaian seperti diagram
rangkaian gambar 2.4a.
2. Bila telah benar laporkan kepada instruktur
3. Hidupkan catu daya
4. Berikan data input sesuai dengan tabel pengamatan dan amati tegangan
output Vo dan indikator LED.
5. Ulangi prosedur (1) s/d (4) untuk gate AND, NAND, NOR, NOT, dan EXOR.
6. Buatlah rangkaian seperti diagram rangkaian gambar 2.4b dan 2.4c.
7. Ulangi prosedur (2) s/d (4) dan catat hasilnya pada tabel.
8. Buka rangkaian dan kembalikan peralatan dan komponen.
VII.
Data Hasil Percobaan
Tabel Pengamatan – 2.1 Tabel data hasil percobaan gate-gate logika
Tabel kebenaran AND Gate
A
B
0
Vo(volt)
F
Tabel kebenaran NOR Gate
A
B
0
0
0
0
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
Tabel kebenaran NAND Gate
A
B
0
Vo(volt)
F
Vo(volt)
F
Tabel kebenaran OR Gate
A
B
0
0
0
0
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
Vo(volt)
F
13
Tabel untuk gambar 6 (b)
A
A
0
Vo(volt)
Tabel untuk gambar 6 (c)
B
A
B
0
0
0
0
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
Vo(volt)
F
Tabel kebenaran NOT Gate
A
Vo(volt)
B
0
1
VIII. Tugas dan Pertanyaan
1. Tuliskan kode IC yang digunakan dan jelaskan artinya secara singkat!
2. Dari data hasil pengamatan, berapakah tegangan logika rata-rata untuk
logika ”0” dan ”1” dari semua gate?
3. Tulislah persamaan output dari gambar-6b dan 6c!
4. Dapatkah suatu NAND gate digunakan sebagai NOT gate?, gambarkan!
5. Berapa jumlah NAND gate 2 input dibutuhkan untuk membuat fungsi OR
gate 2 input? gambarkan!
14