Sirkuit Logika

PENDAHULUAN

“Pada jaman sekarang ini, teknologi berkembang sangat pesat. Bermacam – macam

alat dihasilkan Sekarang, hampir semua peralatan yang bekerja dengan tegangan listrik sudah

menggunakan rangkaian digital. Saat ini rangkaian elektronika digital sudah bukan barang

asing lagi. Rangkaian digital sudah ada di mana-mana dan bersinergi dengan rangkaian

elektronika analog untuk membentuk rangkaian-rangkaian elektronika yang lebih cermat,

cepat, dan tepat sasaran Sebenarnya, sebuah rangkaian digital tidak harus selalu berupa

rangkaian rumit dengan banyak komponen kecil seperti yang kita lihat di dalam komputer,

handphone, ataupun kalkulator. Sebuah rangkaian dengan kerja sederhana yang menerapkan

prinsip-prinsip digital, juga merupakan sebuah rangkaian digital. Contoh rangkaian digital

sederhana adalah rangkaian pengaman yang ditambahkan pada rangkaian kunci kontak

sepeda motor atau mobil. Pada rangkaian pengaman terdapat kontak (berupa relay atau

transistor) yang aktivitasnya dikontrol oleh pemilik sepeda motor. Kontak pengaman ini

harus dihubungkan seri dengan rangkaian kunci kontak. Akibatnya, walau kunci kontak

terhubung, sepeda motor tidak dapat distarter jika kontak pengaman ini masih terbuka. Cara

ini cukup manjur untuk menghindari pencurian sepeda motor.

Gerbang (gate) dalam rangkaian logika merupakan fungsi yang menggambarkan

hubungan antara masukan dan keluaran. Untuk menyatakan gerbang-gerbang tersebut

biasanya digunakan simbol-simbol tertentu. Ada beberapa standar penggambaran simbol.

Salah satu standar simbol yang populer adalah MIL-STD-806B yang dikeluarkan oleh

Departemen Pertahanan Amerika Serikat untuk keperluan umum pada bulan Februari 1962.

Untuk menunjukkan prinsip kerja tiap gerbang (atau rangkaian logika yang lebih kompleks)

dapat digunakan beberapa cara. Cara yang umum dipakai antara lain adalah tabel kebenaran

(truth table) dan diagram waktu (timing diagram). Karena merupakan rangkaian digital, tentu

saja level kondisi 2 yang ada dalam tabel atau diagram waktu hanya dua macam, yaitu logika

0 (low, atau hight) dan logika 1 (atau False, atau true). Kondisi lain yang mungkin ada adalah

kondisi X (level bebas, bisa logika 1 atau 0), dan kondisi high impedance (impedansi tinggi).

Kondisi X biasanya ada di masukan gerbang dan menyatakan bahwa apa pun logika

masukannya (logika 0 atau 1) tidak akan mempengaruhi logika keluaran yang dihasilkan.(Hodges D. , Jacson, Nasution S).”

“Kondisi impedansi tinggi pada suatu titik (point) menunjukkan titik yang

bersangkutan diisolasi dari rangkaian lain, sehingga tidak ada logika yang akan

mempengaruhi titik tersebut gerbang dan rangkaian logika juga dapat diimplementasikan

dalam bentuk rangkaian dioda, transistor, ataupun rangkaian terpadu yang disebut integrated

circuit (IC). Dengan semakin majunya teknologi pembuatan komponen mikro-elektronika,

perkembangan komponen IC untuk rangkaian digital menjadi pesat. IC logika jenis TTL

(Transistor- Transistor Logic) dan CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

cukup populer di kalangan masyarakat penggemar elektronika. Walaupun sudah mulai

berkurang, jenis IC tersebut masih banyak digunakan hingga saat ini.

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

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.

Penelitian ini dibatasi dengan menguji coba alat elektronik analog, yang dirancang

dan dianalisa oleh mahasiswa Jurusan Teknik Elektro untuk mata ajaran Analisa dan

Perancangan. Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki keakuratan respons yang diperoleh

dari simulasi EWB dibandingkan dengan respons secara fisik dan teoritis dari alat elektronik

yang dipilih, yakni suatu alat elektronik analog dan berapa banyak jenis komponen atau

rangkaian terintegrasi yang terdapat dalam EWB Transmitter vibrasi adalah alat yang dapat

mengukur level dan komponen frekuensi dari vibrasi mesin secara elektronik serta dapat

mengirimkan data-data itu ke ruang pemantauan sejauh 100 m dari alat tersebut. Transmitter

vibrasi ini menggunakan suatu transduser vibrasi yang disebut akselerometer piezoelektrik /

AP (piezoelectric accelerometer) dan terdiri dari penguat depan muatan, penguat

instrumentasi, penguat tegangan tak membalik dua tingkat, filter lolos bawah, filter lolos pita,

dan pengubah tegangan ke arus. Dengan software tersebut, kita dapat merancang dan

menyimulasi rangkaian di komputer PC, Perancangan rangkaian dapat kita lakukan dengan

cara skematis, yang menggunakan simbol-simbol layaknya menggambar rangkaian digital di

kertas. Atau dengan bahasa VHDL (Visual Hardware Description Language) dan Verilog

yang lebih sulit.”. (Boylestad, Robert dan Louis Nashelsky)

1.1. Latar Belakang

“Gerbang yang diterjemahkan dari istilah asing gate, adalah elemen dasar dari semua

rangkaian yang menggunakan sistem digital. Boleh jadi mereka mengena l istilah pencacah

(counter), multiplekser ataupun encoder dan decoder dalam teknik digital, tetapi adakalanya

mereka tidak tahu dari apa dan bagaimana alat-alat tersebut dibentuk. Ini dikarenakan oleh

mudahnya mendapatkan fungsi tersebut dalam bentuk satu serpih IC (Integrated Circuit).

Bagi yang telah mengetahui dari apa dan bagaimana suatu fungsi digital seperti halnya

pencacah dibentuk hal ini tak akan menjadi masalah, namun bagi pemula dan autodidak yang

terbiasa menggunakan serpih IC berdasarkan penggunaannya akan menjadi memiliki

pendapat yang salah mengenai teknik digital. Untuk itulah artikel berikut yang ditujukan bagi

pemula ditulis. Semua fungsi digital pada dasarnya tersusun atas gabungan beberapa gerbang

logika dasar yang disusun berdasarkan fungsi yang diinginkan. Gerbang-gerbang dasar ini

bekerja atas dasar logika tegangan yang digunakan dalam teknik digital. Logika tegangan

adalah asas dasar bagi gerbang-gerbang logika”. (Hodges D. , Jacson, Nasution S).”

1.2. Perumusan Masalah

Permasalahan yang dibahas dalam makalah ini adalah mempelajari dan memahami

tentang gerbang logika AND, NOT, OR dan NAND dengan menggunakan program

Electronics Workbench (EWB) kemudian merealisasikannya dengan membangun sendiri

sebuah premasalahan mengunakan gerbang NOT OR dan matrik AND. Dimana sebagai

implementasi gerbang NAND dan di lanjutkan dengan menggunakan IC dan penerapan

Dekoder.

1.3. Deskripsi Tentang Materi Praktek

1.3.1. Gerbang Logika

“Gerbang logika atau gerbang logik adalah suatu entitas dalam elektronika dan

matematika boolean yang mengubah satu atau beberapa masukan logik menjadi sebuah

sinyal keluaran logik. Gerbang logika terutama diimplementasikan secara elektronis

menggunakan dioda atau transistor, akan tetapi dapat pula dibangun menggunakan susunan

komponen-komponen yang memanfaatkan sifat-sifat elektromagnetik (relay). Logika

merupakan dasar dari semua penalaran (reasoning). Untuk menyatukan beberapa logika,

kita membutuhkan operator logika dan untuk membuktikan kebenaran dari logika, kita

dapat menggunakan tabel kebenaran. Tabel kebenaran menampilkan hubungan antara nilai

kebenaran dari proposisi atomik. Dengan tabel kebenaran, suatu persamaan logika ataupun

proposisi bisa dicari nilai kebenarannya. Tabel kebenaran pasti mempunyai banyak aplikasi

yang dapat diterapkan karena mempunyai fungsi tersebut. Salah satu dari aplikasi tersebut

yaitu dengan menggunakan tabel kebenaran kita dapat mendesain suatu rangkaian logika.

Dalam makalah ini akan dijelaskan bagaimana peran dan kegunaan tabel kebenaran dalam

proses pendesainan suatu rangkaian logika.

Gerbang yang diterjemahkan dari istilah asing gate, adalah elemen dasar dari semua

rangkaian yang menggunakan sistem digital. Semua fungsi digital pada dasarnya tersusun

atas gabungan beberapa gerbang logika dasar yang disusun berdasarkan fungsi yang

diinginkan. Gerbang -gerbang dasar ini bekerja atas dasar logika tegangan yang digunakan

dalam teknik digital.Logika tegangan adalah asas dasar bagi gerbang-gerbang logika.

Dalam teknik digital apa yang dinamakan logika tegangan adalah dua kondisi tegangan

yang saling berlawanan. Kondisi tegangan “ada tegangan” mempunyai istilah lain

“berlogika satu” (1) atau “berlogika tinggi” (high), sedangkan “tidak ada tegangan”

memiliki istilah lain “berlogika nol” (0) atau “berlogika rendah” (low). Dalam membuat

rangkaian logika kita menggunakan gerbang-gerbang logika yang sesuai dengan yang

dibutuhkan. Rangkaian digital adalah sistem yang mempresentasikan sinyal sebagai nilai

diskrit. Dalam sebuah sirkuit digital,sinyal direpresentasikan dengan satu dari dua macam

kondisi yaitu 1 (high, active, true,) dan 0 (low, nonactive,false).” (Sendra, Smith, Keneth

C)

1.3.2. Rangkaian Terpadu (IC) Untuk Gerbang -Gerbang Dasar

“Setelah mengenal gerbang-gerbang dasar yang digunakan dalam teknik digital, bagi

para pemula mengkin saja timbul pertanyaan dimana gerbang-gerbang ini dapat diperoleh?

Jawabannya mudah sekali, karena gerbang- gerbang ini telah dijual secara luas dipasaran

dalam IC tunggal (single chip). Yang perlu diperhatikan sekarang adalah dari jenis apa dan

bagaimana penggunaan dari kaki-kaki IC yang telah didapat. Sebenarnya informasi dari IC-IC

yang ada dapat dengan mudah ditemukan dalam buku data sheet IC yang sekarang ini banyak

dijual. Namun sedikit contoh berikut mungkin akan me mpermudah pencarian. Berikut adalah

keterangan mengenai IC-IC yang mengandung gerbang-gerbang logika dasar yang dengan

mudah dapat dijumpai dipasaran.

Catatan:

Ada dua golongan besar IC yang umum digunakan yaitu TTL dan CMOS.

IC dari jenis TTL memiliki mutu yang relatif lebih baik daripada CMOS dalam hal daya

yang dibutuhkan dan kekebalannya akan desah.

IC TTL membutuhkan catu tegangan sebesar 5 V sedangkan CMOS dapat diberi catu

tegangan mulai 8 V sampai 15 V. Hali ini harus diingat benar-benar karena kesalahan

pemberian catu akan merusakkan IC.

Karena adanya perbedaan tegangan catu maka tingkat tegangan logika juga akan berbeda.

Untuk TTL logika satu diwakili oleh tegangan sebesar maksimal 5 V sedangkan untuk

CMOS diwakili oleh tegangan yang maksimalnya sebesar catu yang diberikan, bila catu

yang diberikan adalah 15 V maka logika satu akan diwakili oleh tegangan maksimal

sebesar 15 V. Logika pada TTL dan CMOS adalah suatu tegangan yang harganya

mendekati nol.

Untuk TTL nama IC yang biasanya terdiri atas susunan angka dimulai dengan angka 74

atau 54 sedangkan untuk CMOS angka ini diawali dengan 40.”(Ian Robertson Sinclair,

Suryawan)

2.1. RANGKAIAN DASAR GERBANG LOGIKA

2.1.1. Gerbang Not (Not Gate)

“Gerbang NOT atau juga bisa disebut dengan pembalik (inverter) memiliki fungsi

membalik logika tegangan inputnya pada outputnya. Sebuah inverter (pembalik) adalah

gerbang dengan satu sinyal masukan dan satu sinyal keluaran dimana keadaan keluaranya

selalu berlawanan dengan keadaan masukan. Membalik dalam hal ini adalah mengubah

menjadi lawannya. Karena dalam logika tegangan hanya ada dua kondisi yaitu tinggi dan

rendah atau “1” dan “0”, maka membalik logika tegangan berarti mengubah “1” menjadi

"0” atau sebaliknya mengubah nol menjadi satu. Simbul atau tanda gambar pintu NOT

ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

2.1.2. GERBANG AND (AND GATE)

Gerbang AND (AND GATE) atau dapat pula disebut gate AND ,adalah suatu

rangkaian logika yang mempunyai beberapa jalan masuk (input) dan hanya mempunyai

satu jalan keluar (output). Gerbang AND mempunyai dua atau lebih dari dua sinyal

masukan tetapi hanya satu sinyal keluaran. Dalam gerbang AND, untuk menghasilkan

sinyal keluaran tinggi maka semua sinyal masukan harus bernilai tinggi.

2.1.3. GERBANG OR (OR GATE)

Gerbang OR berbeda dengan gerbang NOT yang hanya memiliki satu input, gerbang

ini memiliki paling sedikit 2 jalur input. Artinya inputnya bisa lebih dari dua, misalnya

empat atau delapan. Yang jelas adalah semua gerbang logika selalu mempunyai hanya

satu output. Gerbang OR akan memberikan sinyal keluaran tinggi jika salah satu atau

semua sinyal masukan bernilai tinggi, sehingga dapat dikatakan bahwa gerbang OR hanya

memiliki sinyal keluaran rendah jika semua sinyal masukan bernilai rendah.

2.1.4. Gerbang NAND

Gerbang NAND adalah suatu NOT-AND, atau suatu fungsi AND yang dibalikkan. Dengan

kata lain bahwa gerbang NAND akan menghasilkan sinyal keluaran rendah jika semua sinyal

masukan bernilai tinggi.

2.1.5. Gerbang NOR

Gerbang NOR adalah suatu NOT-OR, atau suatu fungsi OR yang dibalikkan sehingga dapat

dikatakan bahwa gerbang NOR akan menghasilkan sinyal keluaran tinggi jika semua sinyal

masukanya bernilai rendah.

2.1.6. Gerbang X-OR

Gerbang X-OR akan menghasilkan sinyal keluaran rendah jika semua sinyal masukan

bernilai rendah atau semua masukan bernilai tinggi atau dengan kata lain bahwa X-OR akan

menghasilkan sinyal keluaran rendah jika sinyal masukan bernilai sama semua.

2.1.7. Gerbang X-NOR

Gerbang X-NOR akan menghasilkan sinyal keluaran tinggi jika semua sinyal masukan

bernilai sama (kebalikan dari gerbang X-OR).

CONTOH PENERAPAN GERBANG LOGIKA

Contoh1: F = A + B.C

Gambar1: Rangkain gerbang logika.

Contoh2: F = A’ + B’.C’

Gambar2 Rangkain gerbang logika.”

(David Bucchlah, Wayne McLahan,)

2.2. RANGKAIAN GERBANG KOMBINASI

“Semua rangkaian logika dapat digolongkan atas dua jenis, yaitu rangkaian kombinasi

(combinational circuit) dan rangkaian berurut (sequential circuit). Perbedaan kedua jenis rangkaian

ini terletak pada sifat keluarannya. Keluaran suatu rangkaian kombinasi setiap saat hanya ditentukan

oleh masukan yang diberikan saat itu. Keluaran rangkaian berurut pada setiap saat, selain ditentukan

oleh masukannya saat itu, juga ditentukan oleh keadaan keluaran saat sebelumnya, jadi juga oleh

masukan sebelumnya. Jadi, rangkaian berurut tetap mengingat keluaran sebelumnya dan dikatakan

bahwa rangkaian ini mempunyai ingatan (memory). Kemampuan mengingat pada rangkaian berurut

ini diperoleh dengan memberikan tundaan waktu pada lintasan balik (umpan balik) dari keluaran ke

masukan. Secara diagram blok, kedua jenis rangkaian logika ini dapat digambarkan seperti pada

Gambar 1.” (Albert Paul Malvino, Ph.D.)

Gambar 3. Model Umum Rangkaian Logika

(a) Rangkaian Kombinasi (b) Rangkaian Berurut

2.2.1. PERANCANGAN RANGKAIAN KOMBINASI

“Rangkaian kombinasi mempunyai komponen-komponen masukan, rangkaian logika, dan

keluaran, tanpa umpan balik. Persoalan yang dihadapi dalam perancangan (design) suatu rangkaian

kombinasi adalah memperoleh fungsi Boole beserta diagram rangkaiannya dalam bentuk susunan

gerbang-gerbang. Seperti telah diterangkan sebelumnya, fungsi Boole merupakan hubungan aljabar

antara masukan dan keluaran yang diinginkan. Langkah pertama dalam merancang setiap rangkaian

logika adalah menentukan apa yang hendak direalisasikan oleh rangkaian itu yang biasanya dalam

bentuk uraian kata-kata (verbal). Berdasarkan uraian kebutuhan ini ditetapkan jumlah masukan yang

dibutuhkan serta jumlah keluaran yang akan dihasilkan. Masing-masing masukan dan keluaran diberi

nama simbolis. Dengan membuat tabel kebenaran yang menyatakan hubungan masukan dan

keluaran yang diinginkan, maka keluaran sebagai fungsi masukan dapat dirumuskan dan

disederhanakan dengan cara-cara yang telah diuraikan dalam bab-bab sebelumnya.

Berdasarkan persamaan yang diperoleh ini, yang merupakan fungsi Boole dari pada

rangkaian yang dicari, dapat digambarkan diagram rangkaian logikanya Ada kalanya fungsi Boole

yang sudah disederhanakan tersebut masih harus diubah untuk memenuhi kendala yang ada seperti

jumlah gerbang dan jenisnya yang tersedia, jumlah masukan setiap gerbang, waktu perambatan

melalui keseluruhan gerbang (tundaan waktu), interkoneksi antar bagian-bagian rangkaian, dan

kemampuan setiap gerbang untuk mencatu (drive) gerbang berikutnya. Harga rangkaian logika

umumnya dihitung menurut cacah gerbang dan cacah masukan keseluruhannya. Ini berkaitan

dengan cacah gerbang yang dikemas dalam setiap kemasan.

Gerbang-gerbang logika yang tersedia di pasaran pada umumnya dibuat dengan teknologi

rangkaian terpadu (Integrated Circuit, IC). Pemaduan (integrasi) gerbang-gerbang dasar seperti NOT,

AND, OR, NAND, NOR, XOR pada umumnya dibuat dalam skala kecil (Small Scale Integration, SSI)

yang mengandung 2 sampai 6 gerbang dalam setiap kemasan. Kemasan yang paling banyak

digunakan dalam rangkaian logika sederhana berbentuk DIP (Dual- In-line Package), yaitu kemasan

dengan pen-pen hubungan ke luar disusun dalam dua baris sejajar. Kemasan gerbang-gerbang dasar

umunya mempunyai 14-16 pen, termasuk pen untuk catu daya positif dan nol (Vcc dan Ground).

Setiap gerbang dengan 2 masukan membutuhkan 3 pen (1 pen untuk keluaran) sedangkan gerbang 3

masukan dibutuhkan 4 pen. Karena itu, satu kemasan 14 pen dapat menampung hanya 4 gerbang 2

masukan atau 3 gerbang 3 masukan.

Dalam praktek kita sering terpaksa menggunakan gerbang-gerbang yang tersedia di pasaran

yang kadang-kadang berbeda dengan kebutuhan rancangan kita. Gerbang yang paling banyak

tersedia di pasaran adalah gerbang-gerbang dengan 2 atau 3 masukan. Umpamanya, dalam

rancangan kita membutuhkan gerbang dengan 4 atau 5 masukan dan kita akan mengalami kesulitan

memperoleh gerbang seperti itu. Karena itu kita harus mengubah rancangan sedemikian sehingga

rancangan itu dapat direalisasikan dengan gerbang-gerbang dengan 2 atau 3 masukan. Kemampuan

pencatuan daya masing-masing gerbang juga membutuhkan perhatian. Setiap gerbang mampu

mencatu hanya sejumlah tertentu gerbang lain di keluarannya (disebut sebagai fan-out). Ini

berhubungan dengan kemampuan setiap gerbang dalam menyerap dan mencatu arus listrik. Dalam

perancangan harus kita yakinkan bahwa tidak ada gerbang yang harus mencatu terlalu banyak

gerbang lain di keluarannya. Ini sering membutuhkan modifikasi rangakaian realisasi yang berbeda

dari rancangan semula. Mengenai karakteristik elektronik gerbang-gerbang logika dibahas dalam

Lampiran A.” (Albert Paul Malvino, Ph.D.)

2.3. IMPLEMENTASI RANGKAIAN GERBANG LOGIKA DENGAN GERBANG NAND

2.3.1. Gerbang NAND (NOT And)

“Gerbang NAND dan NOR merupakan gerbanguniversal, artinya hanya dengan

menggunakan jenisgerbang NAND saja atau NOR sajadapat menggantikan fungsi dari 3 gerbang

dasar yang lain (AND, OR, NOT). Multilevel, artinya: denganmengimplementasikan gerbang NAND

atau NOR, akan ada banyak level / tingkatan mulai dari sisitem input sampai kesisi output.

Keuntungan pemakaian NAND saja atau NOR saja dalam sebuah rangkaian digital adalah dapat

mengoptimalkan pemakaian seluruh gerbang yang terdapat dalam sebuah IC, sehingga menghemat

biaya

Gerbang NAND adalah pengembangan dari gerbang AND. Gerbang ini sebenarnya

adalah gerbang AND yang pada outputnya dipasang gerbang NOT. Gerbang yang paling sering

digunakan untuk membentuk rangkaian kombinasi adalah gerbang NAND dan NOR, dibanding

dengan AND dan OR. Dari sisi aplikasi perangkat luar, gerbang NAND dan NOR lebih umum

sehingga gerbang-gerbang tersebut dikenal sebagai gerbang yang “universal”. Gerbang-gerbang

NOT, AND dan OR dapat di-substitusi ke dalam bentuk NAND saja, dengan hubungan seperti

gambar 2.

Gambar 4. Substitusi Beberapa Gerbang Dasar Menjadi NAND

Rangkaian Asal Rangkaian Dengan NAND saja

Gambar 5, impelemtasi Gergang NAND

Untuk mendapatkan persamaan dengan menggunakan NAND saja, maka persamaan asal

harus dimodifikasi sedemikian rupa, sehingga hasil akhir yang didapatkan adalah persamaan

dengan NAND saja. Gerbang NAND sangat banyak di pakai dalam computer modern dan

mengeti pemakaiannya sangat berharga bagi kita, untuk merancang jaringan gerbang NAND ke

NAND, gunakan prosedur tabel kombinasi untuk ungkapan jumlah hasil kali,

Dalam perancangan logika, gerbang logika siskrit tidak selalu digunakan ttapi biasanya

beisi banyak gerbang, karena itu, biasanya lebih disukai untuk memanfaatkan satu jenis gerbang,

dan bukan campuran beberapa gerbang untuk alasan ini konversi gerbang digunakan untuk

menyatukan suatu fungsi gerbang tertentu dengan cara mengombinasikan beberapa gerbang yang

bertipe sama, suatu misal implementasi gerbang NAND ke dalam gerbang NO, gerbang AND dan

gerbang OR (Kf Ibrahim, “Tehnik Digital”)

Pertimbangan lain nya dalam impelemtasi fungis boole berkaitan dengan jenis gate yang

digunakan, seringkali di rasakan perlu nya untuk mengimplimentasikan fungsi boole dengan

hanya menggunakan gate-gate NAND saja, walaupun mungkin tidak merupakan implementasi

gate minimum, teknik tersebut memiliki keuntungan dan keteraturan yang dapat

menyederhanakan proses pembuatan nya di pabrik. (wiliam steling).

2.4. Decoder

“Decoder adalah suatu rangkaian logika kombinasional yang mampu mengubah masukan kode biner

n-bit ke m-saluran keluaran sedemikian rupa sehingga setiap saluran keluaran hanya satu yang akan

aktif dari beberapa kemungkinan kombinasi masukan. Gambar 2.14 memperlihatkan diagram dari

decoder dengan masukam n = 2 dan keluaran m = 4 ( decoder 2 ke 4). Setiap n masukan dapat berisi

logika 1 atau 0, ada 2N kemungkinan kombinasi dari masukan atau kode-kode. Untuk setiap

kombinasi masukan ini hanya satu dari m keluaran yang akan aktif (berlogika 1), sedangkan keluaran

yang lain adalah berlogika 0. Beberapa decoder didisain untuk menghasilkan keluaran low pada

keadan aktif, dimana hanya keluaran low yang dipilih akan aktif sementara keluaran yang lain adalah

berlogika 1. Dari keadaaan aktif keluaranya, decoder dapat dibedakan atas “non inverted output”

dan “inverted output”. (David Bucchlah, Wayne McLahan)

3.2. Langkah Kegiatan Kombinasi Sirkuit Logika

Sistem logika biasanya melibatkan lebih dari satu gerbang yang membentuk

asuatukombinasi untuk melakukan suatu fungsi tertentu. Sebangai contoh kombinasi sederhana dari

sebuah gerbang AND dan sebuah gerbang Not yang akan di sajikan pada langkah – langkah kegiatan

yang di gabungkan dengan Rangkaian gerbang OR Kemudaian bagaimana gerbang – gerbang

tersebut akan di terapkan menjadi IC sesuai dengan gerbang – gerbang yang di gunakan.

Pada gambar di bawah ini akan di jelaskan.

Gambar 29. Gerbang logika dan model IC

Dari gambar di atas kita dapat mengetahui model IC gerbang AND dan Gerbang OR dan

Gerbang Not, adapun dari gambar di atas dapat di jelaskan sebagai berikut :

1. Macam – macam gerbang (logic gate)

2. Pilihan IC gerbang

3. VCC yang ada pada IC ( tempat di sambungkan nya Power atau catu daya )

4. A dan B adalah Inputan

5. Y adalah Output dari Inputan

6. GND adalah Keluaran sebagai Ground

7. Tipe IC yang di gunakan

8. Model IC yang mana yang akan di gunakan dan berapa Inputan yang akan di gunakan

Dari penjelasand di atas kita dapat merangkai sebuah permasalahan F = B A' + A ( B'C' + B C )

yang akan di ubah menggunakan gerbang Model IC

Gambar 30. Rangkaian Kombinasi Gerbang dengan Model IC

Dari gambar di atas kita dapat mengetahui Rangkaian gerbang dengan model IC, yang

menggunakan Gerbang NOT, OR dan AND, kombinasi gerbang ketiga tersebut di jadikan sebuah

rangkaian IC yang dapat di buktikan pada gambar berikutnya.

Gambar 31, Percobaan Dengan tiga inputan

Dari gambar di atas kita dapat melihan bahwa inputan A itu berniai 1 dan imputan B dan C

bernilai 0, jadi output dari inputan A yang benilai 1 adalah lampu menyala dan Pengukuman.

Volt meter berjalan

Gambar 32, inputan C bernilai 1

Dari gambar di atas kita dapat melihat bahwa lampu tidak menyala karna dari hasil

kombinasi gerbang di atas mengeluarkan output 0 sehingga lampu tidak menyala, lampu menyala

jika imputan A dan imputan B itu bernilai 1.

Gambar 33, inputan A dan B berniali 1.

Dari kombinasi inputan A dan B bernilai 1 sehingga lampu menyala karna setelah dip roses output

nya bernilai 1, gerbang kombinasi And jika di hubungkan dengan Gerbang OR maka kombinasi

tersebut akan di kalikan.

Gambar 34. Inputan A dan C berniali 1.

Gambar 35, inputan A, B dan C bernilai 1

Dari gambar di atas kita dapat melihat bahwa ketiga imputan tersebut adalah bernilai 1

sehingga lampu tersebut menyala, dari semua pecobaan di atas kita dapat memahami bahwa

kombinasi gerbang AND, NOT dan OR itu memiliki outpun yang berpariasi tergantung dengan

rangkaian yang kita buat.

3.3. Langkah Kegiatan III Implementasi Gerbang NAND

Sistem logika biasanya melibatkan lebih dari satu gerbang yang membentuk suatu kombinasi

untuk melakukan suatu fungsi tertentu. Sebangai contoh kombinasi sederhana dari sebuah gerbang

AND dan sebuah gerbang Not yang akan di sajikan pada langkah – langkah kegiatan yang di

gabungkan dengan Rangkaian gerbang OR Kemudaian bagaimana gerbang – gerbang tersebut akan

di terapkan menjadi IC sesuai dengan gerbang – gerbang yang di gunakan.

Pada gambar di bawah ini akan di jelaskan. Bagaimana impelemetasi gerbang NAND dari

kombinasi gerbang AND, OR dan NOT. Suatu contoh permasalah di bawah ini akan di buat kombinasi

gerbang dan implementasi gerbang NAND.

Gambar, 36 pemilihan Gerbang atau IC yang digunakan

Dari gambar di atas kita dapat mengetahui bagaimna gambar tersebut menerapkan suatu

pemilihan gerbang yang akan di gunakan dan model IC yang di gunakan, adapun IC itu memiliki

pilihan – pilihan berapa imputan yang akan di gunakan seperti contoh tipe IC 7408 (Quad 2-in AND)

adalah type 2 inputan untuk gerbang AND.

Gambar 37, Rangkaian Kombinasi gerbang dan Model IC

Dari gambar di atas kita dapat mengetahui rangkaian kombinasi gerbang logic dan IC yang

belum di masukkan suatu inputan.

Gambar 38, semua Imputan Bernilai 1

Dari gambar di atas kita dapat mengetahui semua inputan di atas itu bernilai 1 dan

lampu nya menyala, ini membuktikan bahwa dari hasil kombinasi di atas itu menghasil kan output 1.

Rankaian di atas itu membutuhkan 3 model gerbang dan ini cukup boros untuk proses kinerja suatu

gerbang yang di rancang, dari itu kita akan menerapkan suatu implementasi gerbang NAND yang

hanya cukup mengguankan 1 gerbang saja, seperti gambar di bawah ini.

Gambar 39, implementasi gerbang NAND

Dari gambar di atas kita dapat mengetahui suatu implementasi Gerbang NAND dari

beberapa gerbang yaitu AND, OR dan NOT. Implementasi itu berfungsi untuk mempermudah dan

menghemat gerbang karna penggunaan tiga model gerbang itu lebih boros dari penggunaan satu

model gerbang. Setelah di konversikan hasil nya pun sama seperti yang di jelaskan pada gambar

berikutnya. Dengan adanya model penerapan inpelemtnasi gerbang maka perusahaan akan mengirit

biaya untuk perancangan model IC, dan juga dapat memperkecil suatu desing yang di gunakan.

Gambar 40, implementasi gerbang NAND denga inputan 1

Dari gambar di atas dapat di ketahui bahwa imputan imlementasi gerbang NAND bernilai 1

sehingga outputnya berniai 1. Dari uji coba di atas dapat di ketahui bahwa fungsi dari kombinasi

gerbang AND, OR dan NOT itu sama hasilnya dengan implementasi gerbang NAND. Jadi dengan

mudah di pahami bahwa rangakian NAND adalah gambungan dari gerbang – gerbang dasar yaitu

AND, OR dan NOT.

3.4. Langkah Kegiatan IV DECODER

Dalam penjelasan decoder ini, kita tidak akan memulai langkah secara mendetail, kita cukup

hanya dengan menjelaskan bentuk rangkainnya. Pada penjelasan-penjelasan sebelumnya kita sudah

mengerti bagaimana mengakses program EWB tersebut, dan bagaimana pula kita menggunakan

tools yang pernah kita lakukan sebelumnya. Hanya dalam penjelasan ini diterangakan bagaimana

bentuk pengaksesan decoder tersebut.

Dalam hal ini kita akan menyelesaikan sebuah masalah yaitu berikut ini.

diketahui : 8 bit chip => D0-D7

00 - 5F decoder l chip enable=high

00--5F

0 1 0 1 – 1 1 1 1

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

Dimana D5—D0= 0-1

Berdasarkan bentuk persoalan di atas maka kita dapat merancang suatu tabel kebenaran seperti di

bawah ini :

D7 D6 D5 D4 OUT

0 0 0 0 1

0 0 0 1 1

0 0 1 0 1

0 0 1 1 1

0 0 0 0 1

0 0 1 0 1

0 1 0 0 1

0 1 1 0 0

0 0 0 0 1

0 1 0 0 1

1 0 0 0 0

1 1 0 0 0

Berdasarkan table tersebut, gerbang yang cocok untuk output diatas adalah gerbang NAND.

Karena apabila nilai D5 dan D6 bernilail 1 maka rangkain yang terjadi adalah enable low sedangkan

rangkaian yang diminta adalah enable High. Jadi jelaslah table tersebut gerbang NAND karna sifat

gerbang ini adalah 1 jika salah satu dan keduanya berniali 0.

Karena jawaban untuk table tersebut sudah ditemukan maka langkah yang kita lakukan adalah

menggabungkan rangkain-rangkaian tersebut. Maka hasil dari rangkain tersebut adalah sebagai

berikut.

3.4.1. Rangkaian Gerbang Nand dari Decoder

Setelah kita mengetahui gerbang apa yang akan di gunakan pada persoalan DECODER ini

maka kita akan mencoba untuk merancang suatu Gerbang logika dengan menggunakan gerbang

NAND untuk membuktikan dari hasil tabel kebenaran di atas,.

Gambar 41, Gerbang Logika

Gambar di atas adalah pengguanaan gerbang NAND dan OR pada persoalan decoder

tersebut dan kita akan mecoba untuk memberikan inputan pada masing variable, terlebih dahulu

pastikan sofwere dalam keadaan menyala untuk menguji suatu permasalahan seperti pada gambar

di bawah ini.

Gambar 42, Proses Pengetesan

Gambar diatas adalah ipuntan A, B dan C bernilai 0, tetapi lampu sudah menyala, karna

output yang di hasilkan adalah enable hight. Selanjutnya kita akan mencoba untuk memasukkan

inputan pada gambar berikutnya.

Gambar di atas adalah pengguanaan gerbang NAND dan OR pada persoalan decoder

tersebut dan kita akan mecoba untuk memberikan inputan pada masing variable, terlebih dahulu

pastikan sofwere dalam keadaan menyala untuk menguji suatu permasalahan seperti pada gambar

di bawah ini.

Gambar 42, Proses Pengetesan

Gambar diatas adalah ipuntan A, B dan C bernilai 0, tetapi lampu sudah menyala, karna

output yang di hasilkan adalah enable hight. Selanjutnya kita akan mencoba untuk memasukkan

inputan pada gambar berikutnya.

Gambar di atas adalah pengguanaan gerbang NAND dan OR pada persoalan decoder

tersebut dan kita akan mecoba untuk memberikan inputan pada masing variable, terlebih dahulu

pastikan sofwere dalam keadaan menyala untuk menguji suatu permasalahan seperti pada gambar

di bawah ini.

Gambar 42, Proses Pengetesan

Gambar diatas adalah ipuntan A, B dan C bernilai 0, tetapi lampu sudah menyala, karna

output yang di hasilkan adalah enable hight. Selanjutnya kita akan mencoba untuk memasukkan

inputan pada gambar berikutnya.

Gambar 43, inputan 1 pada Variabel A

Gambar di atas adalah inputan A berilai 1, pada D5 sehingga lampu masih menyala karna

antara D4 dan D5 itu mengeluarkan output enable HIGHT. Selanjunya kita akan mencoba untuk

memasukkan nilai 1 pada variable B, seperti gambar di bawah ini

Gambar 44, inputan pada Variabel

Gambar di atas adalah imputan variable B berniali 1, kita dapat melihat bahwa lampu masih

menyala dan juga pada inputan variable C berniali 1, lampu tetap menyala karna output yang di

ahsilkan itu bernilai 1 artinya enable HIGHT. Selanjutnya akan di jelaskan pada gambar di bawah ini.

Gambar 45, inputan pada 2 Variabel

Gambar di atas adalah inputan variable A dan B bernilai 1 dan inputan pada variable A dan C

berniai 1 juga, sehigga output yang di hasilkan adalah enable Hight. Selanjutnya kita akan mencoba

kepada semua variable bernilai 1, akan di jelaskan pada gambar di bawah ini.

Gambar 46, inputan 1 pada semua variable.

Dari gambar di atas kita dapat mengetahui bahwa inputan A, B dan C itu bernilai 1 dan

lampu nya pun tidak menyala, karna setelah di proses pada ketiga gerbang tersebut itu

menghasilkan output enable LOW, sehingga lampu nya tidak menyala, seperti yang telah di jelaskan

pada tabel kebenaran sebelum nya, bahwa jika ketiga imputan tersebut bernilai variable 1 maka

output nya akan berniali 0 atau di sebut enable LOW.

Created by Sa’duddin22 Juni 2010