Laporan Praktikum Gerbang Logika Dasar

GERBANG LOGIKA

I. Tujuan Percobaan

1.1 Untuk memahami prinsip kerja gerbang logika dasar
1.2 Untuk memahami prinsip kerja dan mengenal berbagai macam IC

II. Dasar Teori
Aljabar Boolean adalah matematika yang digunakan untuk menganalisis dan menyederhanakan gerbang logika pada rangkaian-rangkaian digital elektronika. Boolean pada dasarnya merupakan tipe data yang hanya terdiri dari dunia nilai yaitu 'True' dan 'False' atau 'Tinggi' dan 'Rendah' yang biasanya dilambangkan dengan angka '1' dan '0' pada gerbang logika ataupun bahasa pemrograman komputer. Aljabar Boolean pertama kali diperkenalkan oleh seorang matematikawan yang berasal dari inggris pada tahun 1854 bernama George Boole(Muhsin,2004).
Gerbang logika merupakan rangkaian dasar yang membentuk komputer. Jutaan transistor didalam mikroprosesor membentuk ribuan gerbang logika. Sebuah gerbang logika sederhana mempunyai satu terminal input. Keluarannya dapat tingi/high (1) atau rendah/low (0), tergantung level digital yang diberikan pada terminal input. Gerbang logika yang kini sering dipakai berasal dari IC logika seperti 74XX atay 40XX. Satu IC yang berisi 4 sampai 8 gerbang logika kini hanya berharga beberapa ribu rupiah, namun IC yang dibuat dengan teknologi tinggi seperti prosesor intel pentium, memiliki berjuta-juta gerbang logika menjadi hanya beberapa rupiah. Semua chip kompleks yang melakukan pemrosesan sinyal digital dapat dipastikan menggunakan gerbang-gerbang logika pada detail desain rangkaiannya(Kurniawan,2005).
Integrated Circuit (IC) adalah komponen aktif yang terdiri dari gabungan ratusan, ribuan, bahkan jutaan transistor, dioda, resistor, dan kapasitor yang diintegrasikan menjadi suatu rangkaian elektronika dalam sebuah kemasan kecil. Bahan utama yang membentuk sebuah IC adalah bahan semikonduktor yaitu silikon. Silikon merupakan bahan semikonduktor yang paling sering digunakan dalam teknologi Fabrikasi IC(Rachman,2005).
Gerbang-gerbang dasar dalam sebuah IC, untuk gerbang AND digunakan IC tipe 7408. Karena dalam hal ini akan digunakan masukkan sebanyak 3 buah dengan menggunakan 2 gerbang dapat diperoleh 3 input yang dimaksud (dengan cara menghubungkan output kaki 3 ke input kaki 4 atau 5). Gerbang dasar hanya mempunyai 2 harga yaitu 0 dan 1. Berharga 0 jika tegangan bernilai 0 - 0,8 volt dan berharga 1 jika tegangan bernilai 2,5 - 5 volt. Jika semua input terhubung dengan ground atau semuanya terlepas maka outputnya akan berharga 0, sehingga lampu LED tidak akan menyala (OFF). Jika hanya satu terlepas dan input lainnya diberi tegangan input sebesar Vcc, lampu LED tetap dalam keadaan OFF. Lampu akan menyala (ON) jika semua input diberi tegangan sebesar Vcc, sehingga berharga 1(Kasmawan,2010).

Sama dengan gerbang AND, gerbang OR (IC 7432) hanya memiliki 2 buah input dan 1 output, sehingga dibutuhkan 2 gerbang untuk menjadikan 3 input dan 1 output. Pada output akan berharga 1 dengan lampu LED menyala (ON) jika salah satu atau semua dari inputnya diberi masukkan sebesar Vcc. Sebaliknya jika semua input diberi masukkan dari ground atau terlepas maka output akan berharga 0 dengan lampu LED tidak menyala (OFF). Dengan menggunakan IC 7404, berbeda dengan gerbang sebelumnya (AND dan OR), gerbang NOT hanya mempunyai 1 input dan 1 output sehingga pada IC terdapat 6 gerbang NOT, dengan 6 input dan 6 output. Gerbang ini merupakan fungsi inverter dan input. Jika input berharga 0 maka outputnya akan berharga 1 dan begitu pula sebaliknya(Gurusinga,2009).

Dengan menggunakan IC tipe 7400, gerbang NAND mempunyai 2 input dan 1 output. Gerbang NAND menghendaki semua inputnya bernilai 0 (terhubung dengan ground) atau salahs atunya bernilai 1 agar menghasilkan output yang berharga 1. Sebaiknya jika semua input diberi harga 1 (masukkan dengan Vcc) maka outputnya akan berharga 0. Ini merupakan kebalikan dari operasi gerbang AND. Gerbang NOR (Gerbang NOT dan Gerbang OR) menggunakan IC 7402 yang memuat 4 gerbang keluaran gerbang NOR merupakan kebalikan dari keluaran gerbang OR. Jika output gerbang NOR berharga 1 maka semua input akan berharga 0 (terhubung ke ground) dan akan berharga 0 jika masukkannya atau salah satu masukkannya berharga 0(Gracle dan Deepali,2009).

III. Metodologi Percobaan

3.1 Alat dan Bahan
a. ProtoBoard (1 buah)
b. IC (5 buah)
c. Resistor 100 Ω (1 buah)

d. Lampu LED (1 buah)
e. Kabel konektor (secukupnya)
f. Power Supply (1 buah)

3.2 Gambar Alat dan Bahan
-

3.3 Gambar Rangkaian

3.4 Cara Kerja

IV. Data dan Analisa
4.1 Data Percobaan

Rekomendasi Laporan lain:

4.2 Analisa Data

Percobaan pertama adalah merangkai rangkaian IC 7408 pada 2 bagian, yaitu pada bagian sisi kiri dan kanan. Tabel 1 data percobaan IC 7408 menunjukkan hasil output pada bagian sisi kiri dan kanan yang sama seperti tabel kebenaran gerbang logika AND, yang berarti menunjukkan bahwa IC 7408 mempunyai struktur gerbang logika AND dan mempunyai nilai fungsi yang sama pada bagian sisi kiri dan kanan. Berikut ini adalah gambar strukturnya :

Prinsip kerja dari IC 7408 atau gerbang AND adalah kondisi keluaran (output) akan berlogika 1 bila semua saluran masukan (input) berlogika 1. Selain itu output akan berlogika 0. Pada percobaan bagian sisi kiri IC 7408, kedua kabel input dipasang pada lubang nomor 1 dan 2, LED sebagai output (nyala = logika 1, mati = logika 0) dipasang pada lubang nomor 3 dan diseri dengan hambatan 1 kΩ menuju lubang nomor 7 atau ground, kemudian diberikan Vcc sebesar 5 volt pada lubang nomor 14. Pada bagian sisi kanan IC 7408, kedua kabel input dipasang pada lubang nomor 9 dan 10, LED sebagai output dipasang pada lubang nomor 8 dan diseri dengan hambatan 1 kΩ menuju lubang nomor 7 atau ground, kemudian diberikan Vcc sebesar 5 volt pada lubang nomor 14. Input akan berlogika 0 ketika dihubungkan ke ground (lubang nomor 7) dan akan berlogika 1 ketika dihubungkan ke Vcc (lubang nomor 14). Hasil output dari rangkaian IC 7408 pada bagian kiri dan kanan mempunyai nilai yang sama dan memiliki struktur seperti gambar 4.2.1 yang mana adalah struktur gerbang logika AND.
Percobaan kedua adalah merangkai rangkaian IC 7432 hanya pada 1 bagian, yaitu bagian sisi kiri. Tabel 2 data percobaan IC 7432 menunjukkan hasil output yang sama seperti tabel kebenaran gerbang logika OR, yang berarti menunjukkan bahwa IC 7432 mempunyai struktur gerbang logika OR. Berikut ini adalah gambar strukturnya :

Berapapun jumlah saluran masukan yang dimiliki oleh sebuah gerbang OR, maka tetap memiliki prinsip kerja yang sama dimana kondisi keluarannya akan berlogika 1 bila salah satu atau semua saluran masukannya berlogika 1. Selain itu output berlogika 0. Pada percobaan bagian sisi kiri IC 7432, kedua kabel input dipasang pada lubang nomor 1 dan 2, LED sebagai output (nyala = logika 1, mati = logika 0) dipasang pada lubang nomor 3 dan diseri dengan hambatan 1 kΩ menuju lubang nomor 7 atau ground, kemudian diberikan Vcc sebesar 5 volt pada lubang nomor 14. Input akan berlogika 0 ketika dihubungkan ke ground (lubang nomor 7) dan akan berlogika 1 ketika dihubungkan ke Vcc (lubang nomor 14). Hasil output dari rangkaian IC 7408 memiliki struktur seperti gambar 4.2.2 yang mana adalah struktur gerbang logika OR.
Percobaan ketiga adalah merangkai rangkaian IC 7404 pada 2 bagian, yaitu pada bagian sisi kiri dan kanan. Tabel 3 data percobaan IC 7404 menunjukkan hasil output pada bagian sisi kiri dan kanan yang sama seperti tabel kebenaran gerbang logika NOT, yang berarti menunjukkan bahwa IC 7404 mempunyai struktur gerbang logika NOT dan mempunyai nilai fungsi yang sama pada bagian sisi kiri dan kanan. Berikut ini adalah gambar strukturnya :

Prinsip kerja dari IC 7404 atau gerbang NOT adalah akan selalu menghasilkan nilai logika yang berlawanan dengan kondisi logika pada saluran masukannya. Bila pada saluran masukannya berlogika 1 maka pada saluran keluarannya akan berlogika 0 dan sebaliknya. Pada percobaan bagian sisi kiri IC 7404, kabel input dipasang pada lubang nomor 1, LED sebagai output (nyala = logika 1, mati = logika 0) dipasang pada lubang nomor 2 dan diseri dengan hambatan 1 kΩ menuju lubang nomor 7 atau ground, kemudian diberikan Vcc sebesar 5 volt pada lubang nomor 14. Pada bagian sisi kanan IC 7404, kabel input dipasang pada lubang nomor 9, LED sebagai output dipasang pada lubang nomor 8 dan diseri dengan hambatan 1 kΩ menuju lubang nomor 7 atau ground, kemudian diberikan Vcc sebesar 5 volt pada lubang nomor 14. Hasil output dari rangkaian IC 7403 pada bagian kiri dan kanan mempunyai nilai yang sama dan memiliki struktur seperti gambar 4.2.3 yang mana adalah struktur gerbang logika NOT.
Percobaan keempat adalah merangkai rangkaian IC 7400 pada 1 bagian saja, yaitu pada bagian sisi kiri. Tabel 4 data percobaan IC 7400 menunjukkan hasil output yang sama seperti tabel kebenaran gerbang logika NAND, yang berarti menunjukkan bahwa IC 7400 mempunyai struktur gerbang logika NAND. Berikut ini adalah gambar strukturnya :

Rangkaian gerbang logika NAND yang mana merupakan kombinasi dari gerbang AND dengan gerbang NOT dimana keluaran gerbang AND dihubungkan ke saluran masukan dari gerbang NOT. Karena keluaran dari gerbang AND di ”NOT” kan maka prinsip kerja dari IC 7400 atau gerbang NAND merupakan kebalikan dari gerbang AND. Outputnya merupakan komplemen atau kebalikan dari gerbang AND, yakni memberikan keadaan level logika 0 pada outputnya jika dan hanya jika keadaan semua inputnya berlogika 1. Pada percobaan bagian sisi kiri IC 7400, kedua kabel input dipasang pada lubang nomor 1 dan 2, LED sebagai output (nyala = logika 1, mati = logika 0) dipasang pada lubang nomor 3 dan diseri dengan hambatan 1 kΩ menuju lubang nomor 7 atau ground, kemudian diberikan Vcc sebesar 5 volt pada lubang nomor 14. Hasil output dari rangkaian IC 7400 memiliki struktur seperti gambar 4.2.4 yang mana adalah struktur gerbang logika NAND.
Percobaan kelima adalah merangkai rangkaian IC 7402 pada 2 bagian, yaitu pada bagian sisi kiri dan kanan. Tabel 5 data percobaan IC 7402 menunjukkan hasil output pada bagian sisi kiri dan kanan yang sama seperti tabel kebenaran gerbang logika NOR, yang berarti menunjukkan bahwa IC 7402 mempunyai struktur gerbang logika NOR dan mempunyai nilai fungsi yang sama pada bagian sisi kiri dan kanan. Berikut ini adalah gambar strukturnya :

Gerbang logika NOR yang mana merupakan kombinasi dari gerbang OR dengan gerbang NOT dimana keluaran gerbang OR dihubungkan ke saluran masukan dari gerbang NOT. Karena keluaran dari gerbang OR di ”NOT” kan maka prinsip kerja dari gerbang NOR merupakan kebalikan dari gerbang OR. Outputnya merupakan komplemen atau kebalikan dari gerbang OR, yakni memberikan keadaan level logika 0 pada outputnya jika salah satu atau lebih inputnya berlogika 1. Pada percobaan bagian sisi kiri IC 7402, kedua kabel input dipasang pada lubang nomor 2 dan 3, LED sebagai output (nyala = logika 1, mati = logika 0) dipasang pada lubang nomor 1 dan diseri dengan hambatan 1 kΩ menuju lubang nomor 7 atau ground, kemudian diberikan Vcc sebesar 5 volt pada lubang nomor 14. Pada bagian sisi kanan IC 7402, kedua kabel input dipasang pada lubang nomor 8 dan 9, LED sebagai output dipasang pada lubang nomor 10 dan diseri dengan hambatan 1 kΩ menuju lubang nomor 7 atau ground, kemudian diberikan Vcc sebesar 5 volt pada lubang nomor 14. Hasil output dari rangkaian IC 7402 pada bagian kiri dan kanan mempunyai nilai yang sama dan memiliki struktur seperti gambar 4.2.5 yang mana adalah struktur gerbang logika NOR.

V. Kesimpulan
5.1 Prinsip kerja gerbang logika :
a. AND, output akan bernilai 1 jika semua inputnya bernilai 1
b. OR, output akan bernilai 0 jika semua inputnya bernilai 0
c. NOT, jika input 0 maka outputnya 1 dan sebaliknya
d. NAND, kebalikan dari gerbang AND dimana output akan bernilai 0 jika semua masukkannya bernilai 1
e. NOR, kebalikan dari gerbang OR dimana output akan bernilai 1 jika semua masukkan bernilai 0

5.2 Prinsip kerja IC adalah seperti gerbang logika yang mengubah input menjadi output berdasarkan fungsi gerbang penyusun IC, hanya saja dalam IC dapat memuat lebih dari 1 gerbang logika yang sama
a. IC 7408 digunakan untuk gerbang AND
b. IC 7432 digunakan untuk gerbang OR
c. IC 7404 digunakan untuk gerbang NOT
d. IC 7400 digunakan untuk gerbang NAND
e. IC 7402 digunakan untuk gerbang NOR

VI. Daftar Pustaka
Gracle, P dan Deepali, A.2009. Digital Logics Circuit. India : Technical Publications Pune.
Gurusinga, P.2009. Pembuatan Tabel Kebenaran Gerbang Logika dengan Menggunakan Sistem Kecerdasan Buatan. Jurnal Limits. Vol 25(5) : 38.
Kasmawan, A.2010. Penuntuk Praktikum Elektronika 2. Jimbaran : UNUD.
Kurniawan, F.2005. Sistem Digital Konsep dan Aplikasinya. Yogyakarta : Gava Media.
Muhsin.2004. Elektronika Digital Teori dan Penyelesainnya. Yogyakarta : Graha Ilmu.
Rachman, S.2005. Gerbang Logika. Yogyakarta : FMIPA UNY.

VII. Bagian Pengesahan
-

VIII. Lampiran