MODUL 1 : GERBANG LOGIKA
[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]
MODUL I
GERBANG LOGIKA
1. Merangkai dan menguji operasi dari gerbang logika.
2. Merangkai dan menguji gerbang logika dan Aljabar Boelean.
3. Merangkai dan menguji rangkaian Encoder dan Decoder.
4. Merangkai dan menguji rangkaian Multiplexer dan Demultiplexer.
Module Input Output D’Lorenzo
Gambar 2.2 DL2203C Module D’Lorenzo
1. Panel DL 2203C.
2. Panel DL 2203S.
3. Jumper.
4. Laptop.
5. Software Proteus ver minimal 8.17
DASAR TEORI (PARAFRASE)
1. Aljabar Boolean
Aljabar Boolean merupakan sistem matematika berbasis dua nilai (0 dan 1) yang digunakan secara luas dalam perancangan serta analisis sirkuit digital. Nilai 0 mendefinisikan status LOW atau False, sedangkan nilai 1 menunjukkan status HIGH atau True. Dalam ranah perangkat keras digital, kedua status logika ini direpresentasikan melalui tingkat tegangan fisik yang nyata. Sebagai contoh penerapan pada sistem DC 5V, tegangan 0V diterjemahkan sebagai logika 0, dan tegangan 5V merujuk pada logika 1.
2. Gerbang Logika
Gerbang logika (Logic Gate) diposisikan sebagai struktur bangunan utama dalam ranah elektronika digital. Komponen ini dirancang untuk menyaring dan memproses satu atau beberapa sinyal masukan demi menghasilkan keluaran berlandaskan aturan logika tertentu. Aturan ini bersumber dari operasi dasar aljabar Boolean-seperti AND, OR, dan NOT-yang jika dikombinasikan dapat membentuk gerbang turunan lain semacam NAND, NOR, XOR, hingga XNOR.
2.1 Gerbang AND
Cara kerja gerbang AND menganut asas perkalian Boolean. Konsekuensinya, hasil keluaran dari gerbang ini mutlak akan bernilai '1' hanya apabila seluruh saluran masukannya mendapat nilai '1'. Begitu terdapat satu saja masukan dengan nilai '0', otomatis keluarannya akan jatuh ke angka '0'.
Persamaan Boolean: X = A · B
Wujud fisik dari gerbang logika ini direalisasikan dalam bentuk IC (Integrated Circuit) yang mengemas rangkaian operasional. Variasi IC untuk Gerbang AND membentang mulai dari tipe 7408, 74LS08 untuk kelompok TTL, hingga CD4081B untuk rumpun CMOS. Perbedaan tipe ini dipengaruhi oleh konsumsi daya dan kecepatan respons. Pada IC 74LS08 misalnya, fungsi gerbang dikonstruksi memanfaatkan pasangan transistor sakelar, di mana arus output (1) akan diizinkan lewat hanya ketika kedua transistor tersebut mendapat pemicu logika (1).
Tabel Kebenaran Logika AND
A B X (Output)
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
2.2 Gerbang OR
Berlawanan dengan prinsip perkalian, gerbang OR ditopang oleh mekanisme penjumlahan Boolean. Sifat utamanya adalah kemampuannya merilis nilai '1' asalkan terdeteksi minimal satu masukan bernilai '1'. Nilai keluaran '0' secara eksklusif hanya terjadi apabila gerbang ini menerima keseluruhan input '0'.
Persamaan Boolean: X = A + B
Ketersediaan IC fungsional gerbang OR mencakup model 7432, 74LS32 (teknologi TTL), serta CD4071B (teknologi CMOS). IC 74LS32 hadir membawakan empat unit gerbang OR terpisah. Desain sirkuit internalnya secara otomatis memastikan bahwa masuknya satu sinyal logika tinggi akan segera memacu hasil keluaran ke status 1.
Tabel Kebenaran Logika OR
A B X (Output)
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
2.3 Gerbang NOT (Inverter)
Gerbang NOT sering disebut sebagai inverter atau pembalik logika. Tugasnya sangat fundamental: menginversi status sinyal asli. Masukan 1 akan dibalik menjadi 0, dan sebaliknya nilai 0 akan diputar menjadi 1.
Persamaan Boolean: X = A'
Beragam IC diaplikasikan untuk inverter ini, di antaranya 7404 dan 74LS04 untuk varian TTL, serta CD4069UB di kelas CMOS. Di pasaran, IC 74LS04 umumnya dibekali dengan enam gerbang inverter independen di dalamnya.
A X (Output)
0 1
1 0
2.4 Gerbang NOR
Identitas gerbang NOR dibentuk berkat kombinasi gerbang OR dan NOT. Gerbang ini sejatinya membalikkan hasil akhir dari operasi OR. Karena itu, ia hanya sanggup memproduksi sinyal '1' pada saat seluruh port masukannya disuplai nilai '0'.
Persamaan Boolean: X = (A + B)'
Komponen IC andalan yang mengusung operasi NOR melingkupi 7402, 74LS02 (TTL), dan CD4001BE (CMOS). Chip 74LS02 menawarkan empat buah gerbang NOR ber-input ganda.
A B X (Output)
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
2.5 Gerbang NAND
Sama halnya dengan NOR, gerbang NAND merupakan fusi antara gerbang AND yang telah ditambahkan gerbang NOT. Operasinya rilis logika '0' hanya saat seluruh input berada pada titik '1'. Kehadiran minimal satu masukan '0' sudah lebih dari cukup untuk membuat hasil output menjadi '1'.
Persamaan Boolean: X = (A · B)'
Opsi fabrikasi IC untuk fungsi ini mencakup 7400 dan 74LS00 dari golongan TTL, atau CD4011BE untuk efisiensi CMOS. Tipe 74LS00 lazimnya dirakit dengan empat sirkuit NAND mandiri di dalam satu kemasan mikro.
Tabel Kebenaran Logika NAND
A B Y (Output)
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
2.6 Gerbang XOR (Exclusive OR)
Sesuai nama depannya 'Eksklusif', gerbang XOR hanya memancarkan keluaran '1' apabila kedua pintu masukannya memegang nilai logika yang berlawanan. Jika ia disuplai sandi yang seragam (keduanya 0 atau keduanya 1), keluarannya tertahan di nilai '0'.
Persamaan Boolean: X = A ⊕ B = A'B + AB'
Representasi peranti keras gerbang XOR dapat ditemui pada IC 7486, 74LS86 (TTL), dan CD4030BE (CMOS). Apabila ditelisik arsitekturnya, logika XOR di dalam IC 74LS86 sejatinya direkayasa dari gabungan empat tahapan gerbang NAND dasar.
Tabel Kebenaran Logika XOR
A B X (Output)
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
2.7 Gerbang XNOR (Exclusive NOR)
Bekerja setolak-belakang dengan XOR, gerbang XNOR (Exclusive NOR) difungsikan untuk melahirkan keluaran bernilai '1' pada saat masukan-masukannya memiliki nilai kembar atau identik (sama-sama 0, atau sama-sama 1).
Persamaan Boolean: X = (A ⊕ B)' = AB + A'B'
IC yang menjalankan prinsip XNOR meliputi seri 74266, 74LS266 (TTL), dan chip CD4077BE (CMOS). Menyerupai pasangannya, fungsi XOR yang kompleks ini dapat dirangkai memakai logika NAND turunan.
Kebenaran Logika XNOR
A B X (Output)
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1
3. Encoder dan Decoder
Dalam jagat pemrosesan data, instrumen Encoder dan Decoder mengambil kendali vital atas pengkodean serta interpretasi arus informasi, menopang sistem navigasi komunikasi antar-mesin digital.
Encoder
Perangkat Encoder ditugaskan mengubah sinyal analog, posisi aktuator, atau informasi mentah masukan ke dalam bahasa biner. Lewat operasi inilah data terjemahan menjadi ringkas dan bisa dikalkulasi sistem komputasi. Modul IC 74147 maupun 74LS147 merupakah sedikit dari tipe encoder yang umum dipergunakan.
Decoder
Sebaliknya, Decoder berperan selaku pemecah sandi yang menyaring barisan biner menjadi respons fisik spesifik guna memicu sirkuit berikutnya. Jenis IC 4028, CD4028BE, serta 74LS138 lumrah difungsikan dalam merakit rangkaian dekoder.
4. Multiplexer dan Demultiplexer
Sistem manajemen kelancaran jalur data dikepalai oleh Multiplexer dan Demultiplexer, dua komponen krusial yang berfungsi merutekan pengiriman sinyal elektronika.
Multiplexer (MUX)
MUX sering diidentikkan sebagai pemilih (data selector) lantaran kepiawaiannya menyeleksi beberapa masukan data ke satu rute transmisi seragam. Pemilihan ini diatur lewat perintah pin kendali kontrol (selector). IC CD4052BE kerap disorot sebagai salah satu multiplexer analog bermuatan ganda tipe 4-channel.
Demultiplexer (DEMUX)
Fungsi distribusi data dikuasai penuh oleh DEMUX. Rangkaian ini membedah data dari sebuah sumber tunggal ke salah satu dari banyak gerbang keluaran berdasarkan kendali logis di terminal pemilihnya. Untuk skala konfigurasi 4-to-16, perakit biasanya memanfaatkan keandalan IC 74HC154.
1.1.1 Percobaan 1 Gerbang logika dasar
A. Gerbang Logika
1. Buat rangkaian seperti pada gambar dibawah ini.
Gambar 4.1 Rangkaian percobaan 1
2. Set switch B0 dan B1 sesuai dengan jurnal, catat output H yang terjadi pada tabel kebenaran.
B. Aljabar Boolean Diberikan fungsi :
Dengan menggunakan Peta Karnaugh dan aljabar Boolean fungsi di atas dapat disederhanakan menjadi
Keduanya dapat pula ditulis sebagai :
Prosedur Percobaan:
1. Buat rangkaian seperti gambar berikut: Diagram logika dari rangkaian yang menyatakan dua bentuk ekivalen dari fungsi yang telah disederhanakan ditunjukkan pada gambar dibawah ini
Gambar 4.2 Rangkaian percobaan 1
(Bentuk gerbang dari dua fungsi logika yang memiliki hasil yang sama)
2. Catat hasil yang didapat tersebut dalam bentuk tabel pada jurnal. Bandingkan hasil di dapat dengan persamaaan awal.
1.1.2 Percobaan 2 Encoder Decoder
A. Encoder
1. Buatlah sebuah rangkain 10-4 encoder input dan output aktif low menggunankan IC 74147 seperti pada gambar
Gambar 4.3 Rangkaian percobaan 2
2. Set Switch D0-D9 sesuai dengan jurnal dan catat hasil pada tabel percobaan
B. Decoder
1. Buatlah sebuah rangkaian decoder 4-10 aktif HIGH menggunakan IC 4028
Gambar 4.4 Rangkaian percobaan 2
2. Set switch A, B, C, dan D sesuai dengan jurnal dan catat hasil output pada tabel hasil percobaan
1.1.3 Percobaan 3 Multiplexer dan Demultiplexer
A. Multiplexer
1. Buatlah rangkaian Multiplexer Dual 4-1 dengan menggunakan IC 4052 seperti pada gambar berikut
Gambar 4.5 Rangkaian percobaan 3
2. Set Switch X1-4 dan Y1-4 serta S0 dan S1 sesuai dengan jurnal dan catat hasil pada tabel percobaan
B. Demultiplexer
1. Buatlah sebuah rangkaian Demultiplexer 4-16 dengan menggunakan IC 74154.
Gambar 4.6 Rangkaian percobaan 3
2. Set Switch A-D serta E1 dan E2 sesuai dengan jurnal dan catat hasil pada tabel percobaan
Komentar
Posting Komentar