gerbang logika lanjutan

                                            

              

GERBANG LOGIKA LANJUTAN

Jurusan Pendidikan Fisika Fakultas Tarbiyah UIN Alauddin Makassar

Abstrak

Telah dilakukan Praktikum Elektronika Dasar II dengan judul “Gerbang Logika Lanjutan”. Praktikum ini dilaksanakan di Laboratorium Elektronika Jurusan Pendidikan Fisika. Praktikum ini bertujuan agar praktikan dapat menjelaskan gerbang logika NAND, NOR, X-OR dan X-NOR,  membuat tabel kebenaran dari gerbang logika NAND, NOR, X-OR dan X-NOR, serta praktikan mampu menganalisis prinsip kerja gerbang logika NAND, NOR, X-OR dan X-NOR. Hasil pengamatan yang diperoleh pada gerbang NAND dengan menggunakan dua IC dan indikator LED yaitu apabila kedua inputnya diberikan tengangan tinggi maka output yang dihasilkan adalah tegangan rendah sehingga indikator LED tidak dapat menyalah. Pada gerbang NOR apabila kedua inputnya diberikan tegangan rendah maka output yang dihasilkan adalah tegangan tinggi sehingga indikator LED dapat menyala. Sementara pada gerbang X-OR apabila kedua inputnya di berikan tegangan yang berbeda maka output yang dihasilkan adalah tegangan tinggi sehingga indicator LED dapat menyala. Sedangkan pada gerbang X-NOR jika kedua inputnya diberikan tegangan yang sama maka output yang dihasilkan adalah tegangan tinggi sehingga indicator LED dapat menyala. Dari hasil diatas dapat disimpulkan bahwa indicator LED dapat menyala apabila output yang dihasilkan berupa tegangan tinggi dan apabila output yang dihasilkan berupa tegangan rendah maka indicator LED tidak dapat menyala.

Kata kunci : Gerbang logika NAND, NOR, X-OR dan X-NOR.

TUJUAN

1. Menjelaskan gerbang NAND, NOR, X-OR dan X-NOR
2. Membuat tabel kebenaran dari gerbang NAND, NOR, X-OR dan X-NOR.
3. Menganalisis prinsip kerja gerbang NAND, NOR, X-OR dan X-NOR.

METODOLOGI EKSPERIMEN

Teori Singkat

Pada tahun 1854 George Boole menciptakan logika simbolik yang sekarang dikenal dengan aljabar Boole. Setiap pengubah atau variabel dalam ajaran Boole hanya memiliki dua keadaan atau dua harga, yaitu keadaan benar yang dinyatakan dengan 1 atau keadaan salah yang dinyatakan dengan 0. Aljabar Boole yang diketemukan pada waktu itu belum dapat diterapkan atau memiliki penerapan-penerapan praktis hingga 1938.aljabar Boole diwujudkan berupa sebuah piranti atau sistem yang disebut dengan Gerbang Logika.Gerbang logika diartikan sebagai rangkaian dengan satu atau lebih isyarat masukan tetapi hanya menghasilkan satu isyarat keluaran. Gerbang logika dapat pula diartikan sebagai elemen pengambil keputusan dan penyiap operasi atau rangkaian-rangkaian digital (Widjanarka,2006:22).

   Gerbang Logika atau gerbang logic adalah suatu entitas dalam elektronika dan matematika Boolean yang merubah satu atau beberapa masukan logik menjadi sebuah sinyal keluaran logik. Gerbang yang diterjemahkan dari istilah asing gate, adalah elemen dasar dari semua rangkaian yang menggunakan system digital. Semua fungsi digital pada dasarnya tersusun atas gabungan dari beberapa gerbang logika dasar yang disusun berdasarkan fungsi yang diinginkan (Roger L, 1994: 105).

1. Gerbang NAND
   Gerbang NAND adalah gerbang memiliki dua atau lebih input dan satu keluaran. Gerbang NAND akan menghasilkan sinyal output berupa tegangan rendah jika semua sinyal masukan yang diberikan berupa tegangan tinggi. (Stephen, 2008: 194).
   
   
    

1.                                               (b)
   (Sumber: © Tim Desen UIN. Penuntun Praktikum Elektronika Lanjutan)
   Gambar 1: (a). Simbol gerbang logika NAND

           (b). Tabel kebenaran gerbang logika NAND

1. Gerbang NOR
   Gerbang NOR atau suatu NOT-OR hanya akan menghasilkan sebuah sinyal output berupa tegangan tinggi (1) ketika semua input yang diberikan berupa tegangan rendah (0)

(Mike, 2006: 186).

     

1.                                                             (b)      
   (Sumber: © Tim Desen UIN. Penuntun Praktikum Elektronika Lanjutan)
   Gambar 2: (a). Simbol gerbang logika NOR

                       (b). Tabel kebenaran gerbang logika NOR

1. Gerbang Ex-OR
         Gerbang Exclusive-OR atau umumnya sering ditulis Ex-OR adalah gerbang yang memiliki dua input dan satu keluaran. Berdasarkan tabel kebenaran dapat diketahui bahwa gerbang Ex-OR akan menghasilkan keluaran tinggi jika kedua input yang diberikan memiliki nilai yang berbeda dan akan menghasilkan keluaran rendah jika input yang diberikan bernilai sama (Anil K, 2007: 76).

 

                                    (a)                                          (b)

(Sumber: © Tim Desen UIN. Penuntun Praktikum Elektronika Lanjutan)

Gambar 3 : (a). Simbol gerbang logika X-OR

                    (b). Tabel kebenaran gerbang logika X-OR

1. Gerbang Ex-NOR

Exclusive-NOR (umumnya sering ditulis Ex-NOR) diartikan kebalikan dari Ex-OR. Gerbang X-NOR akan menghasilkan sinyal keluaran tinggi jika semua masukannya bernilai sama (Anil K, 2007: 80-81).

    

 (Sumber:©Anil K. Digital Electronics Principles Devices and Application)

       Gambar 4: (a). Simbol gerbang logika X-NOR

                  (b). Tabel kebenaran gerbang logika X-NOR   

Alat dan Komponen

1. Alat

1. Power suplay                                                                   1 Buah
2. Bread Board                                                                    1 Buah
3. Kabel Penghubung                                                          2 Buah
4. Kabel Tunggal                                                                 5 Buah

1. Komponen

1. Gerbang NAND
   1. IC 7408                                                                              1 Buah
   2. IC 7404                                                                                1 Buah
   3.  LED                                                                                    1 Buah
2. Gerbang NOR
   1. IC 7432                                                                                1 Buah
   2. IC 7404                                                                                1 Buah
   3. LED                                                                                     1 Buah
3. Gerbang X-OR
   1. IC 7486                                                                                1 Buah
   2. LED                                                                                      1 Buah
4. Gerbang X-NOR
   1. IC 7486                                                                                1 Buah
   2. IC 7404                                                                                1 Buah
   3. LED                                                                                     1 Buah

IdentifikasiVariabel

Kegiatan 1: Gerbang Logika NAND

1. Variabel  manipulasi           : Input gerbangNAND
2. Variabel  respon                 : Output gerbang NAND dan indikator LED.
3. Variabel kontrol                 : Besar tegangan sumber dan IC

Kegiatan 2: Gerbang Logika NOR

1. Variabel manipulasi            : Input gerbang NOR
2. Variabel respon                  : Output gerbang NOR dan indikator LED
3. Variabel kontrol                 : Besar tegangan sumber dan IC

Kegiatan 3: Gerbang Logika EX-OR

1. Variabel manipulasi            : Input gerbang EX-OR
2. Variabel respon                  : Output gerbang EX-OR dan indikator LED
3. Variabel kontrol                 : Besar tegangan sumber

Kegiatan 4: Gerbang Logika EX-NOR

1. Variabel manipulasi            : Input gerbang EX-NOR
2. Variabel respon                  : Output gerbang EX-NOR dan indikator LED
3. Variabel kontrol                 : Besar tegangan sumber dan IC        

Definisi Operasional Variabel

1. Variabel Manipulasi:

1. Input gerbang NAND, NOR, EX-OR dan EX-NOR adalah suatu sinyal masukan yang diberikan baik tegangan tinggi (1) ataupun tegangan rendah (0) yang akan menghasilkan keluaran sesuai dengan masukan yang diberikan.

1. Variabel Respon:

1. Output gerbang NAND, NOR, EX-OR dan EX-NOR adalah suatu sinyal keluaran yang hasilnya disesuaikan dengan input yang diberikan pada masing-masing gerbang.
2. Indikator LED adalah suatu komponen yang digunakan sebagai perespon pembanding, apabila output yang dihasilkan adalah tegangan rendah atau tegangan tinggi.

1. Variabel Kontrol:

1. Besar tegangan sumber adalah besar tegangan yang terukur dari sumber tegangan yang digunakan melalui baterai sebesar 3 volt.
2. I_C adalah komponen aktif elektronika yang digunakan pada percobaan gerbang logika lanjutan untuk membuat tabel kebenaran, dimana IC yang digunakan pada gerbang NAND adalah IC 7404 dan 7408, gerbang NOR adalah IC 7432 dan 7408, gerbang X-OR adalah IC  7486 serta gerbang X-NOR adalah I_C 7404 dan 7486.

Prosedur Kerja

Prosedur kerja pada percobaan ini adalah:

1. Gerbang Logika NAND

1. Membuat rangkaian seperti gambar dengan menggunakan IC 7408 dan IC 7404
   Gambar 5: Rangkaian Gerbang NAND
2. Memberikan sumber tegangan pada IC sebesar 3 volt
3. Memberikan pulsa dua input yaitu A dan B
4. Melakukan pengambilan data dengan cara

• Menghubungkan Input A pada potensial rendah dan input B pada potensial rendah.
• Menghubungkan Input A pada potensial rendah dan input B pada potensial tinggi.
• Menghubungkan Input A pada potensial tinggi dan input B pada potensial rendah. 
• Menghubungkan Input A pada potensial tinggi dan input B pada potensial tinggi.

1. Mengamati output pada gerbang dan mencatat pada tabel kebenaran berikut.

Tabel 1: Tabel Kebenaran pada gerbang NAND

Masukan		Keluaran
A	B	NAND
0	0
0	1
1	0
1	1

1. Gerbang Logika NOR

1. Membuat rangkaian seperti gambar dengan menggunakan IC 7432 dan 7404

                                                       

Gambar 6: Rangkaian Gerbang NOR

1. Memberikan sumber tegangan pada IC sebesar 3 volt
2. Memberikan pulsa dua input yaitu A dan B
3. Melakukan pengambilan data dengan cara

• Menghubungkan Input A pada potensial rendah dan input B pada potensial rendah.
• Menghubungkan Input A pada potensial rendah dan input B pada potensial tinggi.
• Menghubungkan Input A pada potensial tinggi dan input B pada potensial rendah.
• Menghubungkan Input A pada potensial tinggi dan input B pada potensial tinggi

1. Mengamati output pada gerbang dan mencatat pada tabel kebenaran berikut.

Tabel 2: Tabel kebenaran pada gerbang NOR

Masukan		Keluaran
A	B	NOR
0	0
0	1
1	0
1	1

1. Gerbang Logika X-OR

1. Membuat rangkaian seperti gambar dengan menggunakan IC 7486
                      

Gambar 7: Rangkaian Gerbang EX-OR

1. Memberikan sumber tegangan pada IC sebesar 3 volt
2. Memberikan pulsa dua input yaitu A dan B
3. Melakukan pengambilan data dengan cara

• Menghubungkan Input A pada potensial rendah dan input B pada potensial rendah.
• Menghubungkan Input A pada potensial rendah dan input B pada potensial tinggi.
• Menghubungkan Input A pada potensial tinggi dan input B pada potensial rendah.
• Menghubungkan Input A pada potensial tinggi dan input B pada potensial tinggi.

1. Mengamati output pada gerbang dan mencatat pada tabel kebenaran berikut.

Tabel 3: Tabel Kebenaran pada gerbang X-OR

Masukan		Keluaran
A	B	X-OR
0	0
0	1
1	0
1	1

1. Gerbang Logika X-NOR

1. Membuat rangkaian seperti gambar dengan menggunakan IC 7404 dan IC 7486      
                                  Gambar 8: Rangkaian Gerbang X-NOR
2. Memberikan sumber tegangan pada IC sebesar 3 volt
3. Memberikan pulsa dua input yaitu A dan B
4. Melakukan pengambilan data dengan cara

• Menghubungkan Input A pada potensial rendah dan input B pada potensial rendah.
• Menghubungkan Input A pada potensial rendah dan input B pada potensial tinggi.
• Menghubungkan Input A pada potensial tinggi dan input B pada potensial rendah.
• Menghubungkan Input A pada potensial tinggi dan input B pada potensial tinggi juga.

1. Mengamati output pada gerbang dan mencatat pada tabel kebenaran berikut.

Tabel 4: Tabel Kebenaran pada gerbang X-NOR

Masukan		Keluaran
A	B	X-NOR
0	0
0	1
1	0
1	1

HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA

Hasil Pengamatan

1. Kegiatan 1 : Gerbang NAND
   Tabel 5      : Tabel kebenaran gerbang NAND

IC = 7408

IC = 7404

Vs = 3 volt

Masukan		Keluaran
A	B	Y = A.B
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

1. Kegiatan 2: Gerbang NOR

Tabel 6      : Tabel kebenarangerbang NOR

IC = 7404

IC = 7432

Vs = 3 volt

Masukan		Keluaran
A	B	Y = A+B
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

1. Kegiatan  3  :  Gerbang X-OR
   Tabel 7         : Tabel kebenaran gerbang X-OR

 IC = 7486

Vs = 3 volt

Masukan		Keluaran
A	B	Y = A  B
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

1. Kegiatan 4: Gerbang X-NOR
   Tabel 8      : Tabel kebenaran gerbang X-NOR

 IC = 7486 (X-NOR)

 IC = 7404 (NOT)

 Vs = 3 volt

Masukan		Keluaran
A	B	Y = A  B
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	1

PEMBAHASAN

Kegiatan 1: Gerbang NAND

            Dalam percobaan ini, kami menggunakan sebuah gerbang NAND dengan IC 7400 untuk membuat table kebenaran gerbang NAND. Pada saat input A dan B dihubungkan dengan kaki 7 (potensial rendah) pada IC, terlihat bahwa LED  menyala. Hal ini berarti bahwa pada saat input A dan B berlogika 0 akan menghasilkan output yang berlogika 1. Pada saat input A dihubungkan dengan kaki 7 (potensial rendah) pada IC dan input B dihubungkan dengan kaki 14 (potensial tinggi) pada IC, terlihat bahwa LED  menyala. Hal ini berarti bahwa pada saat input A berlogika 0 dan input B berlogika 1 akan menghasilkan output yang berlogika 1. Pada saat input A  dihubungkan dengan kaki 14 (potensial tinggi) pada IC dan input  B dihubungkan dengan kaki 7 (potensial rendah) pada IC, terlihat bahwa LED  menyala. Hal ini berarti bahwa pada saat input A berlogika 1 dan input B berlogika 0 akan menghasilkan output yang berlogika 1. Pada saat input A dan B dihubungkan dengan kaki 14 (potensial tinggi) pada IC, terlihat bahwa LED  tidak menyala. Hal ini berarti bahwa pada saat input A dan B berlogika 1 akan menghasilkan output yang berlogika 0.

Kegiatan 2: Gerbang NOR

            Dalam percobaan ini, kami menggunakan sebuah gerbang NOR  dengan IC 7402 untuk membuat table kebenaran gerbang NOR. Pada saat input A dan B dihubungkan dengan kaki 7 (potensial rendah) pada IC, terlihat bahwa LED  menyala. Hal ini berarti bahwa pada saat input A dan B berlogika 0 akan menghasilkan output yang berlogika 1. Pada saat input A dihubungkan dengan kaki 7 (potensial rendah) pada IC dan input B dihubungkan dengan kaki 14 (potensial tinggi) pada IC, terlihat bahwa LED  tidak  menyala. Hal ini berarti bahwa pada saat input A berlogika 0 dan input B berlogika 1 akan menghasilkan output yang berlogika 0. Pada saat input A  dihubungkan dengan kaki 14 (potensial tinggi) pada IC dan input  B dihubungkan dengan kaki 7 (potensial rendah) pada IC, terlihat bahwa LED  tidak menyala. Hal ini berarti bahwa pada saat input A berlogika 1 dan input B berlogika 0 akan menghasilkan output yang berlogika 0. Pada saat input A dan B dihubungkan dengan kaki 14 (potensial tinggi) pada IC, terlihat bahwa LED  tidak  menyala. Hal ini berarti bahwa pada saat input A dan B berlogika 1 akan menghasilkan output yang berlogika 0.

Kegiatan 3: Gerbang X-OR

            Dalam percobaan ini, kami menggunakan sebuah gerbang X-OR dengan IC 7486 untuk membuat table kebenaran gerbang X-OR. Pada saat input A dan B dihubungkan dengan kaki 7 (potensial rendah) pada IC, terlihat bahwa LED  tidak menyala. Hal ini berarti bahwa pada saat input A dan B berlogika 0 akan menghasilkan output yang berlogika 0. Pada saat input A dihubungkan dengan kaki 7 (potensial rendah) pada IC dan input B dihubungkan dengan kaki 14 (potensial tinggi) pada IC, terlihat bahwa LED  menyala. Hal ini berarti bahwa pada saat input A berlogika 0 dan input B berlogika 1 akan menghasilkan output yang berlogika 1. Pada saat input A  dihubungkan dengan kaki 14 (potensial tinggi) pada IC dan input  B dihubungkan dengan kaki 7 (potensial rendah) pada IC, terlihat bahwa LED  menyala. Hal ini berarti bahwa pada saat input A berlogika 1 dan input B berlogika 0 akan menghasilkan output yang berlogika 1. Pada saat input A dan B dihubungkan dengan kaki 14 (potensial tinggi) pada IC, terlihat bahwa LED  tidak menyala. Hal ini berarti bahwa pada saat input A dan B berlogika 1 akan menghasilkan output yang berlogika 0.

Kegiatan 4: Gerbang X-NOR

            Dalam percobaan ini, kami menggunakan dua buah gerbang, yaitu gerbang NOT dengan IC 7404 dan gerbang X-OR dengan IC 7486  untuk membuat table kebenaran gerbang X-NOR. Pada saat input A dan B dihubungkan dengan kaki 7 (potensial rendah) pada IC, terlihat bahwa LED  menyala. Hal ini berarti bahwa pada saat input A dan B berlogika 0 akan menghasilkan output yang berlogika 1. Pada saat input A dihubungkan dengan kaki 7 (potensial rendah) pada IC dan input B dihubungkan dengan kaki 14 (potensial tinggi) pada IC, terlihat bahwa LED  tidak menyala. Hal ini berarti bahwa pada saat input A berlogika 0 dan input B berlogika 1 akan menghasilkan output yang berlogika 0. Pada saat input A  dihubungkan dengan kaki 14 (potensial tinggi) pada IC dan input  B dihubungkan dengan kaki 7 (potensial rendah) pada IC, terlihat bahwa LED  tidak menyala. Hal ini berarti bahwa pada saat input A berlogika 1 dan input B berlogika 0 akan menghasilkan output yang berlogika 0. Pada saat input A dan B dihubungkan dengan kaki 14 (potensial tinggi) pada IC, terlihat bahwa LED  tidak menyala. Hal ini berarti bahwa pada saat input A dan B berlogika 1 akan menghasilkan output yang berlogika 0.

SIMPULAN DAN DISKUSI

Simpulan

            Berdasarkan percobaan yang kami lakukan simpulan yang dapat diperoleh adalah sebagai berikut:

1.   Gerbang logika lajutan terdiri atas gerbang NAND, NOR, X-OR dan X-NOR

1. Gerbang NAND adalah suatu fungsi AND yang dibalikkan (NOT). Gerbang NAND akan menghasilkan sinyal keluaran rendah jika semua sinyal masukannya bernilai tinggi.
2. Gerbang NOR adalah suatu fungsi OR yang dibalikkan (NOT). Gerbang NOR akan menghasilkan sinyal keluaran tinggi jika semua sinyal masukannya bernilai rendah.
3. Gerbang X-OR adalah suatu fungsi yang akan menghasilkan sinyal keluaran rendah jika semua sinyal masukannya bernilai sama.
4. Gerbang X-NOR adalah suatu fungsi yang akan menghasilkan sinyal keluaran tinggi jika semua sinyal masukannya bernilai sama.

2.   Tabel kebenaran untuk setiap gerbang logika lanjutan adalah sebagai berikut:

1. Tabel kebenaran gerbang NAND adalah

Masukan		Keluaran
A	B	Y = A.B
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

1. Tabel kebenaran gerbang NOR adalah

Masukan		Keluaran
A	B	Y = A+B
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

1. Tabel kebenaran gerbang X-OR adalah

Masukan		Keluaran
A	B	Y = A  B
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

1. Tabel kebenaran gerbang X-NOR

Masukan		Keluaran
A	B	Y = A  B
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	1

3.   Prinsip kerja dari gerbang NAND, NOR, X-OR dan X-NOR adalah sebagai berikut:

1. Prinsip kerja gerbang NAND adalah jika semua sinyal masukannya berupa tegangan  tinggi akan menghasilkan sinyal keluaran rendah.
2. Prinsip kerja gerbang NOR adalah jika semua sinyal masukannya berupa tegangan  rendah akan menghasilkan sinyal keluaran tinggi.
3. Prinsip kerja gerbang X-OR adalah jika semua sinyal masukannya sama maka akan menghasilkan sinyal keluaran rendah.
4. Prinsip kerja gerbang X-NOR adalah jika semua sinyal masukannya sama maka akan menghasilkan sinyal keluaran tinggi.

Diskusi

            Sebaiknya komponen-komponen yang akan digunakan dalam praktikum dalam kaadaan baik sehingga praktikum yang dilakukan dapat berjalan dengan baik.

DAFTAR RUJUKAN

Fardo, Stephen W dan Dale R. Patrick. 2008. Electricity and Electronics Fundamentals. USA: CRC Press.

Maini, Anil K. 2007. Digital Electronics Principles, Devices and Applications. England: Wiley.

Tim Dosen UIN. 2014. Penuntun Praktikum Elektronika Dasar II. Makassar: UIN Press.

Tokheim, Roger L. 1994. Digital Principles. USA: McGraw-Hill.

Tooley, Mike. 2006. Electronic Circuit Fundamental and Applications. USA: Newnes.

Widjanarka, Wijaya. 2006. Teknik Digital. Jakarta: Erlangga.