Pengertian Gerbang Logika Dasar | Syarat Menjadi Teknisi Elektro

Daftar Isi

Gerbang Logika adalah dasar pembentuk Sistem Elektronika Digital yang dapat mengubah satu atau beberapa Input (masukan) menjadi sebuah sinyal Output (Keluaran)

Gerbang Logika beroperasi berdasarkan sistem bilangan biner

yaitu bilangan yang hanya memiliki 2 kode simbol yakni 0 dan 1 dengan menggunakan Teori Aljabar Boolean

Pelajari Dahulu TentangAljabar Boolean

Aljabar Boolean adalah perhitungan matematika yang berguna untuk menganalisa dan menyederhanakan Gerbang Logika

pada Rangkaian-rangkaian Sistem Elektronika Digital

Tipe Data Boolean:

• True dan Flase
• 0 dan 1
• (High) Tinggi dan (Low) Rendah
• ON dan OFF

Berikut Daftar 3 tipe Hukum Aljabar Boolean

1. Hukum Komulatif

adalah hukum yang artinya ketika kita menukar angka dan jawabannya tetap akan sama untuk operasi penjumlahan atau perkalian.

a + b = b + a (pada operasi penjumlahan)

a × b = b × a (pada operasi perkalian)

Contoh :

pada penjumlahan

1 + 2 = 2 + 1

pada perkalian

5 × 4 = 4 × 5

2. Hukum Asosiatif

adalah hukum yang bisa kita gunakan untuk mengelompokkan operasi bilangan dengan urutan yang berbeda. Tergantung dari yang mana yang akan dihitung pertama.

( a + b ) + c = a + ( b + C ) ( pada operasi penjumlahan )

( a × b ) × c = a × ( b × c ) ( pada operasi perkalian )

Contoh :

pada penjumlahan

( 2 + 4 ) + 3 = 2 + ( 4 + 3 )

6 + 3 = 2 + 7

9 = 9

pada perkalian

( 3 × 4 ) × 2 = 3 × ( 4 × 2 )

12 × 2 = 3 × 8

24 = 24

3. Hukum Distributif

adalah hukum penggabungan dengan cara mengkombinasikan bilangan dari hasil operasi terhadap elemen-elemen kombinasi tersebut.

( a + b ) × c = a × c + b × c

Contoh :

( 3 + 4 ) × 2 = 3 × 2 + 4 × 2

7 × 2= 6 + 8

14 =14

7 Jenis Gerbang Logika dan Simbolnya

1. Gerbang Logika AND
2. Gerbang Logika OR
3. Gerbang Logika NOT
4. Gerbang Logika NAND
5. Gerbang Logika NOR
6. Gerbang Logika X-OR (Exclusive OR)
7. Gerbang Logika X-NOR (Exlusive NOR)

Berikut penjelasan dari daftar diatas

1. Gerbang Logika AND

Gerbang AND memerlukan minimal 2 atau lebih Input untuk menghasilkan hanya 1 Output dalam 1 gerbang logika

Gerbang AND mempunyai prinsip kerja jika semua input bernilai 1 atau ON akan menghasilkan output 1

Sedangkan jika salah satu input terdapat logika 0 atau OFF maka tidak akan menghasilkan output atau nilai outputnya 0 (OFF)

Simbol yang menandakan Operasi Gerbang Logika AND adalah tanda titik (“.”) atau tidak memakai tanda sama sekali.

Contohnya : Z = X.Y atau Z = XY.

Simbol dan Tabel Kebenaran Gerbang Logika AND

Ladder Diagram AND

Rangkaian Listrik Gerbang Logika AND

Ini adalah rangkaian 2 buah saklar secara seri untuk membentuk rangkaian Gerbang Logika AND.

Saklar dirangkai secara seri dengan lampu dan baterai.

Lampu hanya akan menyalah logika 1, jika kedua saklar dalam kondisi logika 1 (ON)

Jika salah satu saklar terbuka, maka lampu akan mati.

Rangkaian Transistor Gerbang Logika AND

2 buah transistor dirangkai sebagai saklar dan diserikan sehingga pin A dan pin B harus bernilai tinggi (1) baru pin Q akan bernilai tinggi (1).

R1 dan R2 berfungsi untuk membatasi arus basis, R3 berfungsi membatasi arus kolektor dan R4 berfungsi sebagai beban.

Jenis IC Gerbang Logika AND

• 74LS08 quad 2 input AND Gate - IC TTL
• 74LS11 triple 3 input AND Gate - IC TTL
• 74LS21 dual 4 input AND Gate - IC TTL
• CD4081 quad 2 input AND Gate - IC CMOS
• CD4073 triple 3 input AND Gate - IC CMOS
• CD4082 dual 4 input AND Gate - IC CMOS

Gambar Konfigurasi Pin IC Gerbang Logika AND

2. Gerbang Logika OR

Dasar dari gerbang OR juga membutuhkan dua atau lebih input untuk menghasilkan satu output. Tidak berbeda jauh dengan gerbang AND.

Gerbang OR akan menghasilkan output 1 apabila salah satu input memiliki nilai yang sama yaitu 1.

Begitu pula sebaliknya, akan menghasilkan nilai output 0 jika ketika semua input memiliki nilai logika 0.

Gerbang logika OR menggunakan simbol tanda plus atau “+”.

Salah satu contoh yang bisa dilihat, Z = X+Y.

Simbol dan Tabel Kebenaran Gerbang Logika OR

Ladder Diagram OR

Rangkaian Listrik Gerbang Logika OR

Saklar S1 dan S2 yang dirangkai secara paralel dan diserikan dengan satu buah lampu dan satu buah sumber tegangan.

Lampu akan padam jika kedua saklar (S1 dan S2) terbuka (bernilai”0″) dan akan menyalah jika salah satu atau kedua-dua saklar tertutup (bernilai “1”).

Selain dengan menggunakan saklar, rangkaian logika OR juga dapat dibuat dengan menggunakan transistor.

Rangkaian Transistor Gerbang Logika OR

2 buah rangkaian transistor yang dirangkai sebagai saklar.

pin A dan pin B berfungsi sebagai input sedangkan pin Q berfungsi sebagai output.

R1 dan R2 berfungsi untuk membatasi arus listrik yang masuk kaki basis transistor, R3 dan R4 berfungsi sebagai pembatas arus listrik yang masuk ke kaki kolektor transistor.

Sedangkan R5 berfungsi sebagai beban. Ketika pin A dan pin B tidak dihubungkan dengan sumber tegangan (berlogika “0”)

Maka kedua transistor tidak akan aktif sehingga arus listrik tidak dapat mengalir melewati transistor.

Akibatnya pin Q akan bernilai rendah (logika “0”). Jika pin A mendapatkan tegangan, maka transistor T1 akan aktif dan menjadi jenuh

Sehingga arus listrik dapat mengalir melewati transistor T1 dan mengakibatkan pin Q akan bernilai tinggi (berlogika “1”).

Demikian juga dengan pin B, jika pin B diberikan tegangan (berlogika “1”) maka transistor T2 akan jenuh sehingga dapat mengalirkan arus listrik dan mengakibatkan pin Q bernilai tinggi.

Jadi pin Q hanya akan bernilai rendah jika kedua pin input A dan B bernilai rendah. Pin Q akan bernilai tinggi jika salah satu atau kedua pin A dan pin B bernilai tinggi.

Jenis IC Gerbang Logika OR

• IC dari keluarga TTL : 74LS32 quad 2 input OR GATE
• IC dari keluarga CMOS : CD4071 quad 2 input OR GATE
• IC dari keluarga CMOS : CD4075 Tripe 3 input OR GATE
• IC dari keluarga CMOS : CD4072 Dual 4 input OR GATE

Konfigurasi PIN IC Gerbang Logika OR

3. Gerbang Logika NOT

Pada dasarnya, Gerbang NOT hanya membutuhkan sebuah input untuk menghasilkan satu output.

Gerbang NOT ini juga disebut sebagai inverter atau pambalik.

Hal tersebut dikarenakan dapat menghasilkan output yang berkebalikan atau berlawanan dengan input atau masukannya.

Itu berarti jika kita ingin memperoleh output dengan nilai logika 0

Maka inputnya harus bernilai logika 1.

Gerbang NOT dilambangkan dengan simbol minus atau “-” di atas variabel inputnya.

Simbol dan Tabel Kebenaran Gerbang Logika NOT

Ladder Diagram NOT

Rangkaian Listrik Gerbang Logika NOT

Rangkaian Transistor Gerbang Logika NOT

Jenis IC Gerbang Logika NOT

• IC dari keluarga TTL : 74 LS04 Hex Inverting NOT Gate
• IC dari keluarga TTL : 74LS14 Hex Schmitt Inverting NOT Gate
• IC dari keluarga TTL : 74LS004 Hex Inverting Drivers
• IC dari keluarga CMOS : CD4009 Hex Inverting NOT Gate
• IC dari keluarga CMOS :CD4069 Hex Inverting NOT Gate

Konfigurasi PIN IC Gerbang Logika OR

4.Gerbang Logika NAND

NAND adalah NOT AND atau BUKAN AND

Gerbang NAND merupakan kombinasi dari Gerbang AND dan Gerbang NOT yang menghasilkan kebalikan dari Output Gerbang AND.

Gerbang NAND akan menghasilkan output Logika 0 apabila semua input pada Logika 1

Jika terdapat sebuah Input yang bernilai Logika 0 maka akan menghasilkan Output Logika 1

Simbol dan Tabel Kebenaran Gerbang Logika NAND

Ladder Diagram NAND

Rangkaian Gerbang Logika NAND

2 buah saklar yang dirangkai secara seri dan dirangkai secara paralel dengan lampu.

Terdapat juga satu buah resistor R1 yang dirangkai seri dengan sumber tegangan dan saklar.

Ketika kedua saklar atau salah satu saklar dalam kondisi terbuka (logika “0”), maka lampu akan menyala (logika “0”)

Tetapi ketika kedua saklar ditutup (logika “1”), maka lampu akan padam (logika “0”).

Kondisi ini sama dengan logika NAND. Selain dapat dibuat dengan menggunakan rangkaian saklar

logika NAND juga dapat dibuat dengan mengggunakan rangkaian transistor.

Rangkaian Transistor Gerbang Logika NAND

R1 dan R2 berfungsi untuk membatasi arus listrik yang masuk ke kaki basis, R3 Berfungsi untuk membatasi arus yang masuk ke kaki kolektor transistor,

R4 adalah optional, boleh digunakan boleh juga tidak digunakan.

Output diambil dari kaki kolektor kedua transistor T1.

Pada saat pin input A dan pin input B tidak diberikan tegangan (logika “0”), maka transistor tidak aktif sehingga arus tidak dapat mengalir melewati transistor, akibatnya output Q akan mendapatkan tegangan dari resistor R3 dan bernilai “1”.

Ketika pin A dan pin B mendapatkan tegangan (logika “1”), maka transistor akan aktif dan mengalirkan arus listrik dari kolektor ke emitor, akibatnya output Q akan turun menjadi “0”.

Cara kerja ini sama dengan logika NAND.

Jenis IC Gerbang Logika NAND

1. IC TTL tipe 74LS00, 74LS10, 74LS20, 74LS30
2. IC CMOS tipe CD4011, CD4023, CD4012

Konfigurasi PIN IC Gerbang Logika NAND

5.Gerbang Logika NOR

NOR adalah NOT OR atau BUKAN OR

Gerbang NOR merupakan perbaduan dari Gerbang OR dan Gerbang NOT yang menghasilkan kebalikan dari Output Gerbang OR.

Gerbang NOR akan menghasilkan Output Logika 0 jika salah satu dari Input bernilai Logika 1

Jika ingin mendapatkan Output Logika 1, maka semua Input harus bernilai Logika 0.

Simbol dan Tabel Kebenaran Gerbang Logika NOR

Ladder Diagram NOR

Rangkaian Gerbang Logika NOR

2 buah saklar yang dirangkai secara paralel dengan lampu dan sumber tegangan.

Terdapat juga satu buah resistor Rc yang dirangkai seri dengan sumber tegangan dan saklar.

Ketika kedua saklar dalam kondisi terbuka (logika “0”), maka lampu akan menyala (logika “1”)

Tetapi ketika salah satu atau kedua saklar ditutup (logika “1”), maka lampu akan padam (logika “0”).

Kondisi ini sama dengan logika NOR.

Selain dapat dibuat dengan menggunakan rangkaian saklar, logika NOR juga dapat dibuat dengan mengggunakan rangkaian transistor.

Rangkaian Transistor Gerbang Logika NOR

R1 dan R2 berfungsi untuk membatasi arus listrik yang masuk ke kaki basis

R3 Berfungsi untuk membatasi arus yang masuk ke kaki kolektor kedua transistor

R4 adalah optional, boleh digunakan boleh juga tidak digunakan.

Output diambil dari kaki kolektor kedua transistor T1 dan T2.

Pada saat pin input A dan pin input B tidak diberikan tegangan (logika “0”)

maka transistor tidak aktif sehingga arus tidak dapat mengalir melewati transistor,

akibatnya output Q akan mendapatkan tegangan dari resistor R3 dan bernilai “1”.

Ketika pin A atau pin B atau kedua pin A dan B mendapatkan tegangan (logika “1”)

maka transistor akan aktif dan mengalirkan arus listrik dari kolektor ke emitor, akibatnya output Q akan turun menjadi “0”

Jenis IC Gerbang Logika NOR

1. IC TTL tipe 74LS02, 74LS27, 74LS60
2. IC CMOS tipe CD4001, CD4025, CD4002

Konfigurasi PIN IC Gerbang Logika NOR

6. Gerbang Logika XOR

X-OR adalah singkatan dari Exclusive OR yang memiliki 2 Input dan 1 Output Logika.

Gerbang X-OR akan menghasilkan Output Logika 1 jika semua Input mempunyai nilai Logika yang berbeda.

Jika nilai Logika Inputnya sama, maka akan memberikan hasil Output Logika 0.

Simbol dan Tabel Kebenaran Gerbang Logika X-OR

Ladder Diagram X-OR

Rangkaian Gerbang Logika X-OR

Jenis IC Gerbang Logika X-OR

1. IC TTL seri 74LS86 Quad 2 input Ex-OR
2. IC CMOS seri 4030 Quad 2 input EX-OR

Konfigurasi PIN IC Gerbang Logika XOR

7. Gerbang LogikaX-NOR

Gerbang X-NOR memiliki 2 Input dan 1 Output.

X-NOR adalah singkatan dari Exclusive NOR dan merupakan kombinasi dari Gerbang X-OR dan Gerbang NOT.

Gerbang X-NOR akan menghasilkan Output Logika 1 jika semua Intput bernilai Logika yang sama dan akan menghasilkan Output Logika 0

jika semua Inputnya bernilai Logika yang berbeda. Hal ini merupakan kebalikan dari Gerbang X-OR (Exclusive OR).

Daftar Soal Tentang Gerbang Logika

Software Simulasi Gerbang Logika

Simbol dan Tabel Kebenaran Gerbang LogikaX-NOR

Ladder DiagramX-NOR

Rangkaian Gerbang LogikaX-NOR

Jenis IC Gerbang LogikaX-NOR

1. IC TTL seri 74LS66 quad 2 input Ex-NOR
2. IC CMOS seri 4077 quad 2 input Ex-NOR

Konfigurasi PIN IC Gerbang Logika XNOR

5 Software Simulator Gerbang Logika

Dengan adanya software Simulator anda akan mudah memahami Gerbang Logika secara real time dan prakterk.

Berikut daftar Software buat simulasinya

1.CEDAR Logic Simulator

CEDAR LS adalah simulator logika digital interaktif yang akan digunakan untuk pengajaran desain logika atau pengujian desain digital sederhana.

Ini fitur gerbang logika tingkat rendah serta komponen tingkat tinggi, termasuk register dan emulat mikroprosesor Z80

Link :CEDAR Logic 1.5

2. Logisim

Logisim adalah Alat pendidikan untuk merancang dan mensimulasikan sirkuit logika digital, yang menampilkan antarmuka yang mudah dipelajari, sirkuit hierarki, bundel kabel, dan perpustakaan komponen besar.

Sebagai aplikasi Java, ia dapat berjalan di banyak platform.

Link :Logisim 2.7.1

3. FreeMat

FreeMat adalah software yang gratis untuk mempercepat rekayasa, membuat prototipe ilmiah dan pemrosesan data.

Mirip dengan sistem komersial seperti Matlab dari MathWorks, dan IDL dari System Research, namun ini open source. FreeMat berada dibawah lisensi GPL.

Link :FreeMat-4.2-Setup.exe

4.Logic Gate Simulator

Logic Gate Simulator adalah alat open source untuk bereksperimen dan belajar tentang gerbang logika.

Fiturnya termasuk drag & drop tata letak gerbang dan kabel, dan penciptaan “Integrated circuit”.

Link :GateSimSetup-1.4.msi

5. Maxima

Maxima adalah sistem aljabar komputer yang cukup lengkap ditulis dalam Common Lisp dengan penekanan pada perhitungan simbolik.

Link :maxima-clisp-sbcl-5.44.0-win64.exe

Contoh Soal Gerbang Logika Beserta Jawabanya

1. Buatlah Gambar Rangkaian dan Tabel Kebenaran dari soal berikut:

Z = A + ( B . C )

Jawab:

-Rangkaian

Rangkaian Gerbang Logika Z = A + ( B . C )

- Tabel Kebenaran

Tabel Kebenaran Gerbang Logika Z = A + ( B . C )

2. Buatlah Gambar Rangkaian dan Tabel Kebenaran dari soal berikut:

Z = ( A + B ) . C

Jawab:

-Rangkaian

Rangkaian Gerbang Logika Z = ( A + B ) . C

- Tabel Kebenaran

Tabel Kebenaran Z = ( A + B ) . C

3. Buatlah Gambar Rangkaian dan Tabel Kebenaran dari soal berikut:

Z = ( A + B ) . A ‘

Jawab:

- Rangkaian

Rangkaian Gerbang Logika Z = ( A + B ) . A ‘

- - Tabel Kebenaran

Tabel Kebenaran Z = ( A + B ) . A ‘

4. Buatlah Gambar Rangkaian dan Tabel Kebenaran dari soal berikut:

Z = ( A . B ) + B

Jawab:

- Rangkaian

Rangkaian Gerbang Logika Z = ( A . B ) + B

- Tabel Kebenaran

Tabel Kebenaran Z = ( A . B ) + B

5. Susunlah gerbang AND, 4 masukan dengan menggunakan gerbang AND, 2 masukan

Jawab :

Rangkaian Gerbang Logika 4 Input

6. Buatlah rangkaian dengan Gerbang Logika

X . ( X’ + Y )

Jawaban:

Rangkaian Gerbang Logika X . ( X’ + Y )

7. Sederhanakan Rangkaian Gerbang Logika berikut:

a

Rangkaian Gerbang Logika

Jawab:

Y Y = A + (A + B) . B C

Y Y = A + A B C + B B C

Y Y = A + A B C + B C

Y Y = A + B C (A + 1)

Y Y = A + B C

Hasil Rangkaian PenyederhanaanY = A + B C

8. Buatlah Gambar Rangkaian dan Tabel Kebenaran dari soal berikut:

F = AB' + A'B + AB

Jawab:

- Rangkaian

- Tabel Kebenaran