A. Konsep dan Fungsi Gerbang Logika
gerbang logika yang
khususnya dipakai di
dalam komputer digital,
dibuat dalam bentuk
IC (Integrated Circuit)
yang terdiri atas
transistor-transistor, diode dan
komponen-komponen lainnya. Gerbang-gerbang logika ini mempunyai bentuk-bentuk
tertentu yang dapat
melakukan operasi-operasi INVERS,
AND, OR serta NAND, NOR, dan XOR
(Exclusive OR). NAND merupakan gabungan AND
dan INVERS sedangkan NOR merupakan gabungan OR dan INVERS.
- Fungsi Gerbang Logika
A. Gerbang
ORGerbang OR merupakan
salah satu gerbang
logika dasar yang
memiliki dua buah saluran
masukan atau lebih
dan sebuah saluran
keluaran. Suatu gerbang OR akan menghasilkan sebuah keluaran
logika 1 apabila salah satu atau semua saluran masukannya mendapatkan nilai
logika 1. Rangkaian yang ditunjukkan oleh gambar dibawah ini akan membantu
dalam memahami konsep gerbang logika OR.Bila salah satu sakelar A atau B
ditutup, maka lampu L1 akan menyala. Sebuah
tabel kebenaran dari
gerbang OR dapat
digambarkan berdasarkan kombinasi
dari sakelar A dan B
Suatu simbol logika digunakan untuk menunjukkan sebuah
gerbang OR seperti terlihat pada gambar dibawah ini.Sebuah gerbang
OR dapat terdiri
lebih dari dua
saluran masukan. Sebagai contoh, sebuah
gerbang OR terdiri
dari tiga saluran
masukan seperti simbol logika yang ditunjukkan oleh gambar
dan pada tabel kebenarannya. Namun berapapun
jumlah saluran masukan
yang d imiliki oleh
sebuah gerbang OR, maka
tetap memiliki prinsip
kerja yang sama,
dimana bahwa kondisi keluarannya
akan 1 bila
salah satu atau
semua saluran masukannya berlogika 1.
Suatu rangkaian diskrit yang ditunjukkan pada gambar dibawah
ini merupakan sebuah rangkaian gerbang OR yang dibangun menggunakan dua buah
dioda dan sebuah resistor dan menggunakan sinyal binerBila kedua titik A dan B
dihubungkan ke ground, maka dioda D1 dan D2 berada pada kondisi
reverse biased, sehingga
tidak ada arus
listrik yang mengalir. Dengan demikian
tidak ada drop
tegangan pada R1
dan kondisi pada
titik C akan rendah. Bila suatu
nilai logika 1 (+Vcc) diberikan pada salah satu titik A atau B,
maka akan ada
arus listrik mengalir
melalui dioda dan
R1 menuju ground. Dengan
demikian akan ada
drop tegangan pada
R1 dan akan menyebabkan titik C berada pada kondisi
tinggi (Vcc-Vdioda).
B. Gerbang
ANDGerbang AND merupakan salah satu gerbang logika dasar yang memiliki dua buah
saluran masukan (input) atau lebih dan sebuah saluran keluaran (output). Suatu
gerbang AND akan menghas ilkan sebuah keluaran biner tergantung dari kondisi
masukan dan fungsinya. Rangkaian yang ditunjukkan oleh gambar dibawah iniakan
membantu dalam memahami konsep gerbang logika AND.Sakelar A dan
B harus berada
pada kondisi tertutup
guna menyalakan lampu L1. Dalam rangkaian logika, kita
gunakan notasi-notasi yang telah umum guna menunjukkan kondisi-kondisi yang
ada seperti berikut:
Sakelar tertutup(= 1); Sakelar terbuka (= 0) Lampu menyala (=1);
Lampu padam (= 0)
Perhatikan Tabel Kebenaran tersebut bahwa L1=1 hanya apabila kondisi A dan B = 1.
Total kombinasi yang
memungkinkan adalah 2N,
dimana N merupakan jumlah input,
dalam hal ini maka N = 2 sehingga 22 =
4.Suatu simbol logika
digunakan untuk menunjukkan
sebuah gerbang AND seperti terlihat pada gambar dibawah ini.
Suatu rangkaian diskrit yang ditunjukkan pada dibawah ini
merupakan sebuah rangkaian gerbang AND
yang dibangun menggunakan
dua buah dioda
dan sebuah resistor dan
menggunakan sinyal biner.
Sebelum kita melakukan percobaan rangkaian ini, kita
harus ingat harga-harga suatu nilai logika. Untuk rangkaian TTL
yang menggunakan Vcc
sebesar 5,0 V,
maka nilai logika
1 berada antara 2,4
V s/d 5,0
V, dan untuk
nilai logika 0
berada antara0 V (ground)
s/d 0,8 V.
Sedangkan harga tegangan antara
0,8V s/d 2,4V
disebut sebagai kondisi yang
tidak diperbolehkan (invalid).
Keadaan logika 1 juga
ditunjukkan sebagai keadaan
tinggi, high, hi, H, 1,
benar atau ya.
Sedangkan keadaan logika 0 ditunjukkan sebagai keadaan rendah, low, lo,
L, 0, salah atau tidak. Sekarang perhatikan gambar dibawah ini.
Bila masukan A dan B berada pada kondisi high (+Vcc), maka
tidak akan ada arus listrik yang
mengalir melalui D1
atau D2 sebab
dioda-dioda ini berada pada keadaan reverse bias. Dengan
demikian maka pada R1 tidak akan ada drop tegangan, sehingga pada titik C akan
berada pada kondisi high (+5V). Bila salah satu masukan A atau B dihubungkan ke
ground, maka akan ada arus listrik yang mengalir melalui
R1 menuju ground,
sehingga pada titik
C akan dipaksa
ke keadaan rendah (low).
Level tegangan pada
titik C tidak
akan benar-benar 0 Volt karena
adanya drop tegangan pada dioda,
namun level tegangan ini akan kurang dari 0,8V sehingga berada sebagai kondisi
logika rendah.
C. Gerbang
NOTGerbang NOT juga
sering disebut dengan
gerbang inverter. Gerbang
ini merupakan gerbang logika yang
paling mudah diingat. Gerbang NOT memiliki satu buah saluran masukan dan satu
buah saluran keluaran. Gerbang NOT akan selalu menghasilkan nilai logika yang
berlawanan dengan kondisi logika pada saluran masukannya. Bila pada saluran
masukannya mendapatkan nilai logika 1, maka pada saluran keluarannya akan
dihasilkan nilai logika 0, dan sebaliknya. Gambar dibawah ini menunjukkan rangkaian
diskrit gerbang NOT
yang dibangun menggunakan sebuah
transistor dan dua buah resistor.
Bila sakelar masukan A dihubungkan ke logika 1 (+Vcc), maka
transistor akan konduksi sehingga akan
ada arus mengalir
dari Vcc melalui
R2 dan titik
C-E transistor dan selanjutnya menuju ground. Dengan demikian maka pada
titik C akan berada pada
kondisi rendah (VC-E).
Tetapi bila sakelar
masukan A dihubungkan ke
ground, maka transistor
berada pada kondisi OFF/terbuka
, sehingga titik C akan berada pada kondisi tinggi (Vcc).
D. Gerbang
NORSebuah gerbang NOR
(NOT OR) merupakan
kombinasi dari gerbang
OR dengan gerbang NOT
dimana keluaran gerbang
OR dihubungkan ke
saluran masukan dari gerbang NOT seperti ditunjukkan pada gambar dibawah
ini.Gambar diatas menunjukkan
sebuah gerbang NOR
dengan dua buah
saluran masukan A dan B dan saluran keluaran C dimana diperoleh
persamaan Boolean adalah C=A+B (dibaca
A OR B
NOT). Karena keluaran
dari gerbang OR di”NOT”kan maka prinsip kerja dari gerbang
NOR merupakan kebalikan dari gerbang
OR. Untuk mempermudah
penjelasan tersebut, perhatikan
rangkaian analog yang ditunjukkan oleh gambar dibawah
ini.Berdasarkan prinsip kerja
dari diatas., maka dapat
ditentukan table kebenaran gerbang
NOR seperti ditunjukkan pada tabel dibawah ini.
Berdasarkan tabel kebenaran diatas tersebut
dapat disimpulkan bahwa
keluaran gerbang NOR akan 1 bila
semua saluran masukannya mendapatkan logika 0.Untuk gerbang
NOR yang memiliki
saluran masukan lebih
dari dua buah, mempunyai operasi
yang sama. Simbol
gerbang NOR dengan
tiga saluran masukan ditunjukkan
oleh gambar dibawah ini.Tabel kebenaran untuk gerbang NOR dengan tiga saluran
masukan ditunjukkan oleh tabel kebenaran dibawah ini.
E. Gerbang
NANDSebuah gerbang NAND (NOT AND) merupakan kombinasi dari gerbang AND dengan
gerbang NOT dimana keluaran gerbang AND dihubungkan ke saluran masukan dari
gerbang NOT seperti ditunjukkan pada dibawah ini.Gambar diatas menunjukkan sebuah
gerbang NAND dengan
dua buah saluran masukan A d an
B dan saluran keluaran
C dimana diperoleh
persamaan Boolean adalah C = A.B (dibaca A AND B NOT). Karena
keluaran dari gerbang AND di”NOT”kan maka prinsip kerja dari gerbang NAND
merupakan kebalikan dari gerbang AND. Untuk mempermudah penjelasan tersebut,
perhatikan rangkaian analog yang ditunjukkan oleh dibawah ini. Berdasarkan prinsip
kerja dari gambar diatas . maka
dapat ditentukan tabel kebenaran gerbang NAND seperti
ditunjukkan pada tabel dibawah ini.
F. Gerbang
X-ORGerbang X-OR Adalah komponen logika yang keluarannya bernilai 1 bila
terminal masukannya tidak sama, atau dengan persamaan ditulis X = B + A.G. Gerbang X-NORGerbang X-NOR Adalah
komponen logika yang keluarannya bernilai 1 bila terminal masukannya sama, atau
dengan persamaan ditulis X = AB + .
