2. GATE – GATE LOGIKA I. Tujuan 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 (Transistor-Transistor Logic - TTL). Kelompok logika lain dinamakan berdasar konfigurasi rangkaiannya dan tersedia sebagai suatu IC (Integrated Circuit). Contohnya P-MOS (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. 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 Petunjuk praktikum Rangkaian Logika / Gate-gate logika
6
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
A
B
F
0
0
0
A
0
0
0
A
0
1
1
B
0
1
0
B
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
Tabel kebenaran
F
Simbol Logika OR
Tabel kebenaran
F
Simbol Logika AND
Gambar 3. 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. 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
Petunjuk praktikum Rangkaian Logika / Gate-gate logika
7
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
Tabel kebenaran
Simbol logika NOT
A
B
F
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
Tabel kebenaran
Simbol logika NOR
A B
Tabel kebenaran
F
F
Simbol logika NAND
Gambar 4. 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 berbeda (gambar 5). Oleh karena itu keadaan outputnya dapat ditulis sebagai berikut :
F = A⊕ B A
B
F
A
B
F
0
0
0
0
0
1
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
Tabel kebenaran
A B
F
Simbol logika EX-OR
Tabel kebenaran
A B
F
Simbol logika EX-NOR
Gambar 5. Petunjuk praktikum Rangkaian Logika / Gate-gate logika
8
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 5. III. Diagram Rangkaian
(a)
(b)
(c) Gambar 6.
IV. Peralatan dan Komponen 1. Catu daya 5V
: 1 buah
2. Volmeter
: 1 buah
3. Modul socket IC
: 1 buah
4. Modul LED
: 1 buah
5. IC
:
7400 : 1 buah 7402 : 1 buah 7404 : 1 buah 7408 : 1 buah 7432 : 1 buah 7486 : 1 buah
6. Kabel penghubung secukupnya.
Petunjuk praktikum Rangkaian Logika / Gate-gate logika
9
V. Langkah Kerja 1. Catu daya dalam keadaan mati, buatlah rangkaian seperti diagram rangkaian gambar 6a. 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 EX-OR. 6. Buatlah rangkaian seperti diagram rangkaian gambar 6b dan 6c. 7. Ulangi prosedur (2) s/d (4) dan catat hasilnya pada tabel. 8. Buka rangkaian dan kembalikan peralatan dan komponen. VI. 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!
Petunjuk praktikum Rangkaian Logika / Gate-gate logika
10
VII. Data Hasil Percobaan Tabel Pengamatan – 3 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
B
0
0
0
0
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
A
A
0
Vo(volt)
B
F
Tabel kebenaran OR Gate A
Tabel untuk gambar 6 (b)
Vo(volt)
Vo(volt)
F
Tabel untuk gambar 6 (c) 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. Analisa ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Petunjuk praktikum Rangkaian Logika / Gate-gate logika
11
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------IX.
Kesimpulan
Petunjuk praktikum Rangkaian Logika / Gate-gate logika
12
X.
Daftar Pustaka
Petunjuk praktikum Rangkaian Logika / Gate-gate logika
13
