ELEKTRONIKA DIGITAL GERBANG LOGIKA DASAR

(1)

ELEKTRONIKA DIGITAL

GERBANG LOGIKA DASAR

Disusun Oleh:

Risky Wahyu R. 14050514053 Moh. Ali Fauzi 14050514061 Atika Jihan Sadida 14050514062

S1 PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

(2)

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah S.W.T. yang telah menolong hamba-Nya menyelesaikan makalah ini dengan penuh kemudahan.Tanpa pertolongan-Nya,kami mungkin tidak akan sanggup menyelesaikan dengan baik.

Makalah ini disusun agar pembaca dapat melihat makalah kami tentang Gerbang Logika Dasar.Meskipun muncul berbagai rintangan baik itu yang datang dari diri kami maupun yang datang dari luar,namun dengan penuh kesabaran dan terutama pertolongan dari Allah S.W.T. ,akhirnya makalah ini dapat terselesaikan.

Kami ucapkan terima kasih kepada Bu Dr. Lilik Anifah, ST. , MT.selaku dosen pembimbing mata kuliah yang telah membimbing kami agar dapat mengerti dan tahu tentang Gerbang Logika Dasar, karakteristik,serta penerapan komponen tersebut.Kami juga mengucapkan terima kasih kepada keluarga beserta teman- teman yang telah memberikan semangat bagi kami untuk menyusun makalah ini.

Semoga makalah ini dapat memberikan wawasan yang lebih luas kepada pembaca, dan semoga pembaca bisa memahami tentang isi dari makalah yang kami buat ini.Kami mohon maaf yang sebesar-besarnya apabila ada kekurangan,kesalahan penulisan,dan kurang enak di hati para pembaca.

Atas perhatian,kami mengucapkan terima kasih.

Surabaya,11 Maret 2016

Penulis

(3)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ...i

DAFTAR ISI ...ii

Gerbang Logika Dasar...1

A. Gerbang AND...1

B. Gerbang OR...3

C. Gerbang NOT...5

D. Gerbang NAND...7

E. Gerbang NOR...9

F. Gerbang X-OR...11

G.Gerbang X-NOR...13

Aplikasi Gerbang Logika Dasar...15

DAFTAR PUSTAKA 17

(4)

Gerbang Logika Dasar

Gerbang Logika atau dalam bahasa Inggris disebut dengan Logic Gate adalah dasar pembentuk Sistem Elektronika Digital yang berfungsi untuk mengubah satu atau beberapa Input (masukan) menjadi sebuah sinyal Output (Keluaran) Logis.Gerbang Logika beroperasi berdasarkan sistem bilangan biner yaitu bilangan yang hanya memiliki 2 kode simbol yakni 0 dan 1 dengan menggunakan Teori Aljabar Boolean.

Gerbang Logika yang diterapkan dalam Sistem Elektronika Digital pada dasarnya menggunakan Komponen-komponen Elektronika seperti Integrated Circuit (IC),Dioda , Transistor, Relay, Optik maupun Elemen Mekanikal. Terdapat 7 jenis Gerbang Logika Dasar yang membentuk sebuah Sistem Elektronika Digital, yaitu :

1.Gerbang AND. 2.Gerbang OR.

3.Gerbang NOT. 4.Gerbang NAND.

4.Gerbang NOR. 6.Gerbang X-OR (Exclusive OR).

7.Gerbang X-NOR (Exlusive NOR).

Tabel yang berisikan kombinasi-kombinasi Variabel Input (Masukan) yang menghasilkan Output (Keluaran) Logis disebut dengan “Tabel Kebenaran(Truth Table)”.Input dan Output pada Gerbang Logika hanya memiliki 2 level. Kedua Level tersebut pada umumnya dapat dilambangkan dengan :

HIGH (tinggi) dan LOW (rendah).  TRUE (benar) dan FALSE (salah).

ON (Hidup) dan OFF (Mati).  1 dan 0.

Contoh Penerapannya ke dalam Rangkaian Elektronika yang memakai Transistor TTL (Transistor-transistor Logic), maka 0V dalam Rangkaian akan diasumsikan sebagai “LOW” atau

“0” sedangkan 5V akan diasumsikan sebagai “HIGH” atau “1”.Berikut ini adalah Penjelasan singkat mengenai 7 jenis Gerbang Logika Dasar beserta Simbol dan Tabel Kebenarannya.

A.Gerbang AND (AND Gate)

Gerbang AND memerlukan 2 atau lebih Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang AND akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 1 jika semua masukan (Input) bernilai Logika 1 dan akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 0 jika salah satu dari masukan (Input) bernilai Logika 0. Simbol yang menandakan Operasi Gerbang Logika AND adalah tanda titik (“.”) atau tidak memakai tanda sama sekali. Contohnya : Z = X.Y atau Z

= XY.

(5)

Berikut adalah bentuk IC(Integrated Circuit) dari Gerbang AND:

1. IC 7408.

Pin Layout

Pin Description Pin

Number

Description 1 A Input Gate 1 2 B Input Gate 1 3 Y Output Gate 1 4 A Input Gate 2 5 B Input Gate 2 6 Y Output Gate 2

7 Ground

8 Y Output Gate 3 9 B Input Gate 3 10 A Input Gate 3 11 Y Output Gate 4 12 B Input Gate 4 13 A Input Gate 4 14 Positive Supply

Features

Four 2-Input Logic AND Gates in a 14-pin DIP Package.

Outputs Directly Interface to CMOS, NMOS and TTL

Large Operating Voltage Range Wide Operating Conditions

Not Recommended for New Designs Use 74LS08 or 74HC08

Technical Data

Absolute Maximum Ratings

Supply Voltage 7V

Input Voltage 5.5V

Operating Free Air Temperature 0°C to +70°C Dimensional Drawing

(6)

Storage Temperature Range -65°C to +150°C

Recommended Operating Conditions Symbo

l

Parameter Min Typ Ma

x

Units

Vcc Supply Votage 4.75 5 5.25 V

Vih HIGH Level Input Voltage 2 V

Vil LOW Level Input Voltage 0.8 V

Ioh HIGH Level Output Current -0.4 mA

Iol LOW Level Output Current 16 mA

Ta Free Air Operating

Temperature 0 70 °C

Electrical Characteristics Symbo

l

Parameter Conditions Min Typ Ma

x

Units

Vi Input Clamp Voltage Vcc=Min,Ii=-12Ma -1.5 V

Voh HIGH Level Output Voltage

Vcc=Min,Ioh=MAX,Vil=MAX 2.4 3.4 V

Vol LOW Level Output Voltage

Vcc=Min,Iol=MAX,Vih=MAX 0.2 0.4 V

Ii Input

Current@MAX Input Voltage

Vcc=Max,Vi=5.5V 1 mA

Iih HIGH Level Input Current

Vcc=Max,Vi=2.4V 40 µA

Iil LOW Level Input Current

Vcc=Max,Vi=0.4V -1.6 mA

Ios Short Circuit Output Current

Vcc=Max -18 -55 mA

Icch Supply Current with Outputs HIGH

Vcc=Max 4 8 mA

Iccl Supply Current with

Outputs LOW Vcc=Max 12 22 mA

Switching Characteristics at Vcc=5V,Ta=25 ° C

Symbol Parameter Conditions Min Typ Max Units

tplh Propagation Delay Time LOW-to-

HIGH Level Output Cl=15pF

Rl=400R 22 nS

tphl Propagation Delay Time HIGH-to- LOW Level Output

Cl=15pF Rl=400R

15 nS

B.Gerbang OR (OR Gate)

(7)

Gerbang OR memerlukan 2 atau lebih Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang OR akan menghasilkan Keluaran (Output) 1 jika salah satu dari Masukan (Input) bernilai Logika 1 dan jika ingin menghasilkan Keluaran (Output) Logika 0, maka semua Masukan (Input) harus bernilai Logika 0.Simbol yang menandakan Operasi Logika OR adalah tanda Plus (“+”). Contohnya : Z = X + Y.

Berikut adalah bentuk IC(Integrated Circuit) dari Gerbang OR:

1. IC 7432

Pin Layout

Pin Description Pin

Number

Description 1 A Input Gate 1 2 B Input Gate 1 3 Y Output Gate 1 4 A Input Gate 2 5 B Input Gate 2 6 Y Output Gate 2

7 Ground

8 Y Output Gate 3 9 A Input Gate 3 10 B Input Gate 3 11 Y Output Gate 4 12 A Input Gate 4 13 B Input Gate 4 14 Positive Supply

Features

Four 2-Input Logic OR Gates in a 14-Pin DIP Package Outputs Directly Interface to CMOS, NMOS and TTL

Dimensional Drawing

(8)

Technical Data

Supply Voltage 7V

Input Voltage 5.5V

Operating Free Air Temperature 0°C to +70°C Storage Temperature Range -65°C to +150°C

l

x

Units

Electrical Characteristics

Vi Input Clamp Voltage Vcc=Min,Ii=-12mA -1.5 V

Ii Input

Ios Short Circuit Output

Current Vcc=Max -18 -55 mA

Icch Supply Current with

Outputs HIGH Vcc=Max 4 8 mA

Iccl Supply Current with Outputs LOW

Vcc=Max 12 22 mA

Switching Characteristics at Vcc=5V,Ta=25 ° C

tplh Propagation Delay Time LOW-to- HIGH Level Output

Cl=15pF Rl=400R

22 nS

(9)

tphl Propagation Delay Time HIGH-to-

LOW Level Output Cl=15pF

Rl=400R 15 nS

C.Gerbang NOT (NOT Gate)

Gerbang NOT hanya memerlukan sebuah Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang NOT disebut juga dengan Inverter (Pembalik) karena menghasilkan Keluaran (Output) yang berlawanan (kebalikan) dengan Masukan atau Inputnya. Berarti jika kita ingin mendapatkan Keluaran (Output) dengan nilai Logika 0 maka Input atau Masukannya harus bernilai Logika 1. Gerbang NOT biasanya dilambangkan dengan simbol minus (“-“) di atas Variabel Inputnya.

Berikut adalah bentuk IC(Integrated Circuit) dari Gerbang NOT:

1. IC 7404

Pin Layout Features

Six Hex Inverters in a 14-Pin DIP Package Outputs Directly Interface to CMOS, NMOS and TTL

Pin Description Pin

Number

Description 1 A Input Gate 1 2 Y Output Gate 1 3 A Input Gate 2 4 Y Output Gate 2 5 A Input Gate 3 6 Y Output Gate 3

Dimensional Drawing

(10)

8 Y Output Gate 4 9 A Input Gate 4 10 Y Output Gate 5 11 A Input Gate 5 12 Y Output Gate 6 13 A Input Gate 6 14 Positive Supply

Technical Data

Supply Voltage 7V

Input Voltage 5.5V

l

x

Units

Ta Free Air Operating Temperature

0 70 °C

Vi Input Clamp Voltage Vcc=Min,Ii=-12Ma -1.5 V

Ii Input Vcc=Max,Vi=5.5V 1 mA

(11)

Current@MAX Input Voltage Iih HIGH Level Input

Current

Vcc=Max -18 -55 mA

Vcc=Max 4 8 mA

Vcc=Max 12 22 mA

Switching Characteristics at Vcc=5V,Ta=25oC

tplh Propagation Delay Time LOW-to-

HIGH Level Output Cl=15pF

Rl=400R 22 nS

tphl Propagation Delay Time HIGH-to-

LOW Level Output Cl=15pF

Rl=400R 15 nS

D.Gerbang NAND (NAND Gate)

Arti NAND adalah NOT AND,merupakan kombinasi dari Gerbang AND dan Gerbang NOT yang menghasilkan kebalikan dari Keluaran Gerbang AND. Gerbang NAND akan menghasilkan Keluaran Logika 0 apabila semua Masukan (Input) pada Logika 1 dan jika terdapat sebuah Input yang bernilai Logika 0 maka akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 1.

1. IC 7400 Pin Layout

Pin Description

Features

Four 2-Input NAND Gates in a 14-Pin DIP Package Outputs Directly Interface to CMOS, NMOS and TTL

Not Recommended for New Designs Use 74LS00 or

(12)

1 A Input Gate 1 2 B Input Gate 1 3 Y Output Gate 1 4 A Input Gate 2 5 B Input Gate 2 6 Y Output Gate 2

7 Ground

8 Y Output Gate 3 9 B Input Gate 3 10 A Input Gate 3 11 Y Output Gate 4 12 B Input Gate 4 13 A Input Gate 4 14 Positive Supply

Technical Data

Absolute Maximum Ratings Supply

Voltage

7V

Input Voltage 5.5V Operating Free

Air Temperature

0°C to +70°C

Storage Temperature

Range

-65°C to +150°C

Recommended Operating Conditions

Parameter Min Typ

Supply Votage 4.75 5

HIGH Level Input Voltage 2 LOW Level Input Voltage

HIGH Level Output Current LOW Level Output Current

Free Air Operating Temperature 0 Electrical Characteristics Symbo

l Parameter Conditions

Vi Input Clamp Vcc=Min,Ii=-12mA

Dimensional Drawing

(13)

Voltage Voh HIGH Level

Output Voltage

Vcc=Min,Ioh=MAX,Vil=MA X

2.4 3.4 V

Vcc=Min,Iol=MAX,Vih=MA X

0.2 0.4 V

Ii Input

Current@MA X Input Voltage

Vcc=Max -18 -55 mA

Icch Supply Current with Outputs

HIGH

Vcc=Max 4 8 mA

Iccl Supply Current with Outputs

LOW

Vcc=Max 12 22 mA

Switching Characteristics at Vcc=5V,Ta=25°C

tplh Propagation Delay Time LOW-to-HIGH Level Output

Cl=15pF Rl=400R

22 nS

tphl Propagation Delay Time HIGH-to-LOW Level Output

Cl=15pF Rl=400R

15 nS

E.Gerbang NOR (NOR Gate)

Arti NOR adalah NOT OR atau BUKAN OR, Gerbang NOR merupakan kombinasi dari Gerbang OR dan Gerbang NOT yang menghasilkan kebalikan dari Keluaran (Output) Gerbang OR. Gerbang NOR akan menghasilkan Keluaran Logika 0 jika salah satu dari Masukan (Input) bernilai Logika 1 dan jika ingin mendapatkan Keluaran Logika 1, maka semua Masukan (Input) harus bernilai Logika 0.

(14)

1. IC 7402

Pin Layout Features

Four 2-Input NOR Gates in a 14-Pin DIP Package Outputs Directly Interface to CMOS, NMOS and TTL

Pin Description Pin

Number Description 1 Y Output Gate 1 2 A Input Gate 1 3 B Input Gate 1 4 Y Output Gate 2 5 A Input Gate 2 6 B Input Gate 2

7 Ground

8 A Input Gate 3 9 B Input Gate 3 10 Y Output Gate 3 11 A Input Gate 4 12 B Input Gate 4 13 Y Output Gate 4 14 Positive Supply

Dimensional Drawing

Technical Data

Supply Voltage 7V

Input Voltage 5.5V

l

x

Units

(15)

Ii Input

Vcc=Max -18 -55 mA

Icch Supply Current with

Outputs HIGH Vcc=Max 4 8 mA

Iccl Supply Current with

Outputs LOW Vcc=Max 12 22 mA

Cl=15pF Rl=400R

22 nS

Cl=15pF Rl=400R

15 nS

F.Gerbang X-OR (X-OR Gate)

X-OR adalah singkatan dari Exclusive OR yang terdiri dari 2 Masukan (Input) dan 1 Keluaran (Output) Logika. Gerbang X-OR akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 1 jika semua Masukan-masukannya (Input) mempunyai nilai Logika yang berbeda. Jika nilai Logika Inputnya sama, maka akan memberikan hasil Keluaran Logika 0.

(16)

1. IC 7486

Pin Layout Features

Four 2-Input Exclusive OR Gates in a 14 Pin DIP Package Outputs Directly Interface to CMOS, NMOS and TTL

Pin Description Pin

Number Description 1 A Input Gate 1 2 B Input Gate 1 3 Y Output Gate 1 4 A Input Gate 2 5 B Input Gate 2 6 Y Output Gate 2

7 Ground

8 Y Output Gate 3 9 A Input Gate 3 10 B Input Gate 3 11 Y Output Gate 4 12 A Input Gate 4 13 B Input Gate 4 14 Positive Supply

Dimensional Drawing

Technical Data

Supply Voltage 7V

(17)

Input Voltage 5.5V Operating Free Air Temperature 0°C to +70°C

Storage Temperature Range -65°C to +150°C Recommended Operating Conditions Symbo

l

x

Units

Ii Input

Iil LOW Level Input

Current Vcc=Max,Vi=0.4V -1.6 mA

Current Vcc=Max -18 -55 mA

Vcc=Max 4 8 mA

Vcc=Max 12 22 mA

Cl=15pF Rl=400R

22 nS

Cl=15pF Rl=400R

15 nS

(18)

Seperti Gerbang X-OR, Gerban X-NOR juga terdiri dari 2 Masukan (Input) dan 1 Keluaran (Output). X-NOR adalah singkatan dari Exclusive NOR dan merupakan kombinasi dari Gerbang X-OR dan Gerbang NOT. Gerbang X-NOR akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 1 jika semua Masukan atau Inputnya bernilai Logika yang sama dan akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 0 jika semua Masukan atau Inputnya bernilai Logika yang berbeda. Hal ini merupakan kebalikan dari Gerbang X-OR (Exclusive OR).

1. IC 74266 Pin Layout

Pin Number Description

1 Input A1

2 Input B1

3 Output Q1

4 Output Q2

5 Input B2

6 Input A2

7 Vss (GND)

8 Input A3

9 Input B3

10 Output Q3

11 Output Q4

12 Input B4

13 Input A4

14 Vdd (Vcc)

Dimensional Drawing

(19)

Technical Data

Supply Voltage 7V

Input Voltage 7V

l

x

Units

Voh HIGH Level Output Voltage 5.5 V

Ta Free Air Operating Temperature

0 70 °C

Symbol Parameter Conditions Min Typ

(note 2)

Max Units

Vi Input Clamp Voltage Vcc=Min,Ii= -18mA -1.5 V

ICEX HIGH Level Output

Current Vcc=Min,Vo=5.5V,Vil=Max 100 µA

Vol LOW Level Output

Voltage Vcc=Min,Iol=Max,Vih=Min 0.5 V

Iol= 4 mA,Vcc=Min 0.4

Ii Input Current@MAX Input Voltage

Vcc=Max,Vi=7V 0.2 mA

Iil LOW Level Input

Current Vcc=Max,Vi=0.4V -0.8 mA

Current Vcc=Max (note 3) -20 -109 mA

Icc Supply Current Vcc=Max 13 mA

Note 2:All typicals are at Vcc = 5V,Ta=25°C.

Note 3:Not more than one output should be shorted at a time, and the duration should not exceed one second.

tplh Propagation Delay Time LOW-to-HIGH Cl=15pF 23 nS

(20)

tphl Propagation Delay Time HIGH-to-LOW Level Output

Cl=15pF Rl=2 kΩ

23 nS

Aplikasi Gerbang Logika Dasar 1.Flip-flop dengan Logika NAND

Apakah Anda pernah mendengar istilah RAM atau Random Access Memory pada komputer.

Jika mengenalnya, maka Anda sudah mengenal sebuah aplikasi dari rangkaian gerbang digital.

RAM biasanya dibuat dari sebuah rangkaian gerbang digital yang membentuk sebuah sistem bernama Flip-flop. Flip-flop terdiri dari rangkaian gerbang logika yang dirancang sedemikian rupa sehingga apa yang masuk ke dalamnya akan selalu diingat dan berada di dalam rangkaian gerbang logika tersebut, selama ada aliran listrik yang mendukung kerjanya. Fungsi inilah yang merupakan cikal-bakal dari RAM.

Salah satu aplikasi dari flip-flop adalah shift register,Rangkaian shift register alternatif dibuat untuk menutupi kelemahan yang terdapat padarangkaian shift register generik, dimana rangkaian baru ini memilikikemampuan untuk menggeser data dalam satu detak clock,berapapun besar langkah yang diinginkan. Disamping itu, rangkaian shift register alternatif yang diuraikan di sini memiliki fleksibilitas dalam penentuan arah

2.Counter

Salah satu sistem yang paling banyak digunakan dalam perangkat-perangkat digital adalah Counter. Fungsi dari sistem ini adalah jelas sebagai penghitung, baik maju ataupun mundur.

Timer, jam digital, stopwatch, dan banyak lagi merupakan aplikasi dari counter ini. Banyak sekali jenis counter, namun pada dasarnya prinsip kerjanya sama, yaitu mengandalkan pulsa- pulsa transisi dari clock yang diberikan. Pulsa-pulsa transisi tadi yang akan menggerakan perhitungan counter.

Gerbang digital memang mudah untuk dipelajari, sederhana dan jelas fungsinya. Namun, kepintaran manusialah yang bisa memanfaatkan gerbang-gerbang sederhana tersebut menjadi berbagai macam teknologi saat ini. Mulai dari teknologi sederhana seperti stopwatch, jam, hingga dunia internet, satelit, pesawat terbang, dan sebagainya. Semua itu tidak akan luput dari peran serta gerbang-gerbang logika ini.

3.Elektronics Workbench(EWB)

Dalam mengimplementasikan rangkaian digital, kita juga dapat mengunakan Electronics Workbench (EWB) diteliti untuk diaplikasikan sebagai program simulasi bagi alat-alat elektronik yang dirancang. Dalam hal ini diteliti mengenai seberapa akurat respons yang diperoleh dari simulasi EWB dibandingkan dengan respons dari beberapa alat elektronik real dan juga seberapa banyak jenis alat elektronik yang dapat disimulasikan atau seberapa banyak jenis komponen atau rangkaian terintegrasi yang terdapat dalam EWB.

Aplikasi EWB ini diharapkan dapat menjembatani kesenjangan antara teori dan praktek seperti disebut di atas. Biasanya pada suatu karya tulis ilmiah mengenai perancangan dan penganalisaan suatu alat elektronik hanyalah didasarkan pada studi literatur dan tidak melalui

(21)

suatu pembuktian praktis. Pembuktian dengan komponen-komponen dan rangkaian-rangkaian terintegrasi fisik selain membutuhkan biaya pengadaan yang tinggi (untuk jenis dan jumlah besar), juga sering terjadi kerusakan pada komponen-komponen fisik tersebut. Penggunaan EWB dapat mengatasi kelemahan-kelemahan perangkat keras di atas dan membangkitkan kepercayaan diri para mahasiswa bahwa alat elektronik yang dirancang dapat bekerja seperti yang dikehendaki.

DAFTAR PUSTAKA

1.Fadillah,dio ahmadi. 2014.IC dan Gerbang Logika.

(https://www.academia.edu/9816171/IC_dan_Gerbang_Logika , diakses tanggal 11 Maret 2016 pukul 20.14 , dirumah).

2.Handy,handiswan. 2014.Jenis-jenis Gerbang Logika.

(http://elektronika-dasar.web.id/gerbang-logika-dasar-elektronika-digital/ , diakses tanggal 11 Maret 2016 pukul 19.56 , dirumah).

3.Kho,Dickson.2013. Pengertian Gerbang Logika Dasar dan Jenisnya.

(https://fayezfeztiawan.wordpress.com/2013/03/26/gerbang-logika-dasar-logic-gate/ , diakses tanggal 11 Maret 2016 pukul 19.44 , dirumah).

4.Mandala,daya prisandi.2013.Macam-macam Gerbang Logika.

(http://www.slideshare.net/dayaprisandi/macam-macam-gerbang-logika?from_action=save , diakses tanggal 11 Maret 2016 pukul 20.02 , dirumah).

5.Wawan.2014.Mengenal Gerbang Logika Dasar.

(http://www.gatewan.com/2014/12/mengenal-gerbang-logika-dasar.html , diakses tanggal 11 Maret 2016 pukul 20.09 , dirumah).

(22)