Gerbang Logika Dasar
INPUT OUTPUT
9) Rangkaian Terpadu CMOS
Complementary Metal Oxide Semikonductor (CMOS) menjadi terkenal sejak tahun 1968 dan
berkembang dengan cepat dengan seri 40XX atau 40XXX. Keuntungan IC CMOS dibanding TTL adalah tingkat derau yang rendah dan fungsi yang digunakan banyak jenisnya. IC Logika jenis C MOS juga mempunyai keluarga yang tidak sedikit. Namun jumlahnya tidak sebanyak IC TTL. Berbeda dengan IC TTL yang bekerja dengan tegangan supply 5 volt. IC CMOS dapat beroperasi pada berbagai tegangan supply DC. Tegangan supplynya bisa mencapai 15 volt. Tetapi CMOS mempunyai kecepatan kerja yang lebih rendah daripada TTL. Setelah IC TTL dan IC CMOS, muncul IC-IC logic PLD (Programmable Logic Device). Kelebihan PLD adalah sifatnya yang programable karena mengandung jenis dan jumlah gerbang lebih banyak pada tiap-tiap chip nya. Pemakaian PLD dapat mengurangi jumlah chip yang digunakan.
Yang termasuk jenis IC PLD antara lain sebagai berikut :
a) PLA (Programmable Logic Array)
Berisi sejumlah gerbang AND, OR, NOT, yang masukan dan keluarannya dapat kita hubungkan sehingga membentuk rangkaian yang diinginkan.
b) PAL (Programmable AND-Array Logic) c) GAL (Generic Array Logic)
d) PALCE (PAL Configurable and Erasable)
Yang koneksinya dapat diprogram dan dihapus berulang kali. GAL dan PALCE dilengkapi dengan flip-flop yang memudahkan kita untuk menyusun rangkaian logika sekuensial seperti Counter dan Shift Register.
e) FPGA (Field Programmable Gate Array)
Merupakan jenis PLD terbaru yang mulai populer saat ini. FPGA mempunyai beberapa kelebihan, diantaranya adalah jenis dan jumlah gerbangnya yang sangat banyak (ribuan hingga ratusan ribu). Kecepatannya sangat tinggi, mudah diprogram dan dapat diprogram berkali-kali.
B. Rangkuman
Gerbang (gate) dalam rangkaian logika merupakan fungsi yang menggambarkan hubungan antara masukan dan keluaran. Untuk menyatakan gerbang-gerbang tersebut digunakan simbol-simbol tertentu. Untuk menunjukan prinsip kerja tiap gerbang (rangkaian logika yang lebih kompleks) dapat digunakan beberapa cara. Cara yang umum dipakai antara lain adalah tabel kebearan (truth table) dan diagram waktu (timing chart). Karena merupakan rangkaian digital, tentu saja level kondisi yang ada dalam tabel atau diagram waktu hanya 2 macam yaitu logika 0
(low atau false) dan logika 1 (high atau true). Jenis gerbang yang dipakai dalam rangkaian logika
Modul_KK1_RPL/SMKN2Kra/2011 Hal 40 dasar itu adalah gerbang AND, OR dan NOT. Seperti contoh sebelumnya, gerbang AND identik dengan rangkaian seri dari beberapa saklar (yang berfungsi sebagai masukan) dan sebuah lampu (yang berfungsi sebagai keluaran). Pada rangkaian seri, lampu hanya dapat menyala (berlogika 1) jika semua saklar dalam keadaan tertutup (berlogika 1). Jika ada satu saklar (berlogika 0), lampu akan padam (berlogika 0).
Dengan penggambaran diatas gerbang AND memiliki minimal 2 masukan dan hanya satu keluaran. Gerbang OR identik dengan rangkaian paralel dari beberapa saklar. Pada rangkaian paralel, lampu sudah dapat menyala (berlogika 1), jika salah satu saklar ditutup (berlogika 1). Lampu hanya padam (berlogika 0), jika semua saklar dalam kondisi terbuka (berlogika 0). Jadi gerbang OR juga memiliki minimal 2 masukan dan hanya satu keluaran.
Gerbang NOT sedikit berbeda dengan 2 gerbang sebelumnya. Ia hanya memiliki satu masukan dan satu keluaran. Jika masukan berlogika, keluaranya akan berlogika 0. Sebaliknya jika masukan berlogika 0, keluaranya akan berlogika 1. Kaarena itulah gerbang NOT sering disebut sebagai gerbang pembalik (inverter) logika.
Dalam bentuk nyata rangkaian dapat disusun dari sebuah relay dengan kontak NC (Normally Closed/dalam keadaan normal tertutup) yang kontaknya tertutup saat arus listrik tidak melalui kumparan relay. Saat saklar dibuka (berlogika 0), kontak relay NC akan tertutup, sehingga arus listrik mengalir ke lampu dan membuatnya menyala (berlogika 1). Sebaliknya saat di tutup (berlogika 1), kumparan relay yang dialiri arus akan menarik kontak NC dan membuatnya terbuk. Akibatnya tidak ada arus yag mengalir ke lampu dan lampu menjadi padam (berlogika 0).
Ketiga gerbang tersebut diatas dapat digabung-gabungkan menjadi gerbang lain, misalnya gerbang NAND, NOR, EX-OR, EX-NOR dan lain sebagaiya. Untuk rangkaian yang lebih kompleks, gerbang-gerbang dasar dapat disusun menjadi rangkaian Adder (penjumlah), Demultiplekser (pengubah data dari serial input menjadi paralel output, Multiplekser (pengubah data dari paralel input menjadi serial output). Selain itu rangkaian logika juga dapat di implementasikan dalam bentuk IC (Integrated Circuit) dalam jenis TTL (Transistor-transistor Logik) maupun CMOS
(Complementary Metal Oxide Semikonduktor). Tiap-tiap anggota keluarga mempunyai konfigurasi
sendiri-sendiri. Misalnya IC TTL 7404 mengandung 6 gerbang NOT, IC TTL 7432 mengandung 4 gerbang OR. Selain gerbang-gerbang tunggal semacam itu ada juga yag konfigurasinya lebih komplek dan berisi rangkaian-rangkaian seperti Flip-flop, Counter, Encoder, Decoder, yang masing-masing mempunyai banyak varian dengan masing-masing-masing-masing spesifikasinya.
C. Tugas
1. Buatlah tabel kebenaran untuk gerbang AND 3 input ?
2. Buktikan persamaan Boolean dengan tabel kebenaranya untuk persamaan A . B = A + B ? 3. Bedakan antara gerbang NAND dengan gerbang NOR ?
4. Sederhanakan persamaan di bawah ini dengan menggunakan peta Karnaugh Map dan Aljabar Boolean :
Y = A B C D + A B C D + A B C D + A B C D + A B C D + A B C D + A B C D 5. Perhatikan dan analisalah rangkaian berikut:
Rencanakan sebuah Half Adder dengan menggunakan gabungan gerbang logika dasar? Jumlahkan data biner 1 1 0 1 dengan 0 1 1 0 ?
6. Sebutkan 3 jenis IC TTL lengkap dengan kharakteristiknya masing-masing?
7. Seb utkan 5 buah tipe dari IC TTL yang merupakan implementasi gerbang logika dasar! 8. Sebutkan perbedaan antara IC TTL dengan CMOS?
Modul_KK1_RPL/SMKN2Kra/2011 Hal 41
D. Tes Formatif
1. Perhatikan gambar dibawah ini :
Jelaskan prinsip kerjanya dan fungsi logika apa yang dijalankan?
2. Dengan menggunakan sifat-sifat Aljabar Boolean buktikan bahwa output dari rangkaian ini adalah Y = A + B !
3. Bagaimanakah deretan pulsa yang terlihat pada keluaran gerbang EX-OR gambar di bawah ini : S1 S2 S3 A B Y A 01100111 B 11000100 C 00101101 Y
Modul_KK1_RPL/SMKN2Kra/2011 Hal 42
BAB IV PENUTUP
Setelah menyelesaikan modul ini, maka Anda berhak untuk mengikuti tes praktik untuk menguji kompetensi yang telah dipelajari. Dan apabila Anda dinyatakan memenuhi syarat kelulusan dari hasil evalusi dalam modul ini, maka Anda berhak untuk melanjutkan ke topik/modul berikutnya. Mintalah pada pengajar/instruktur untuk melakukan uji kompetensi dengan sistem penilaiannya dilakukan langsung dari pihak dunia industri atau asosiasi profesi yang berkompeten apabila Anda telah menyelesaikan suatu kompetensi tertentu. Atau apabila Anda telah menyelesaikan seluruh evaluasi dari setiap modul, maka hasil yang berupa nilai dari instruktur atau berupa porto folio dapat dijadikan sebagai bahan verifikasi bagi pihak industri atau asosiasi profesi. Kemudian selanjutnya hasil tersebut dapat dijadikan sebagai penentu standard pemenuhan kompetensi tertentu dan bila memenuhi syarat Anda berhak mendapatkan sertifikat kompetensi yang dikeluarkan oleh dunia industri atau asosiasi profesi.
Semoga dengan diterbitkannya modul ini dapat bermanfaat bagi pembaca, khususnya siswa-siswi SMK N 2 Karanganyar Bidang Keahlian Rekayasa Perangkat Lunak.
Modul_KK1_RPL/SMKN2Kra/2011 Hal 43