MODUL TEKNIK DIGITAL MODUL III GERBANG LOGIKA YAYASAN SANDHYKARA PUTRA TELKOM SMK TELKOM SANDHY PUTRA MALANG 2008 Modul Teknik Digital MODUL III GERBANG LOGIKA & RANGKAIAN KOMBINASIONAL Mata Pelajaran : Teknik Digital Kelas : I (Satu) Semester : 1 (Satu) Alokasi Waktu : 10 x 45 menit (5 x Pertemuan) A. STANDAR KOMPETENSI Menguasai Elektronika Digital B. KOMPETENSI DASAR Gerbang Logika C. TUJUAN PEMBELAJARAN Setelah mengikuti kegiatan Pembelajaran siswa diharapkan dapat : • Mengerti dan memahami gerbang-gerbang logika dasar (AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR) • Mengerti dan memahami ekspresi-ekspresi bolean • Mengerti dan memahami cara membuat rangkaian gerbanggerbang logika dasar (AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR) Laboratorium Teknik Digital SMK Telkom Sandhy Putra Malang Modul Teknik Digital D. URAIAN MATERI Komputer, kalkulator, dan peralatan digital lain kadang dianggap oleh orang awam sebagai sesuatu yang ajaib. Sebenarnya, dalam peralatan opersinya. elektronika Bentuk dasar digital blok dari sangat setip logis rangkaian digital adalah suatu gerbang logika. Gerbang logika akan kita gunakan untuk operasi bilangan biner , sehingga timbul istilah gerbang dibidang gerbang logika elektronika logika biner. Setiap digital biner setiap orang memahami hari. yang dan Ingat, bekerja menggunkan gerbang logika merupakan blok bangunan untuk komputer yang paling rumit sekalipun. Gerbang sederhana, relay, logika dapat transistor, tersusun diode dari atau saklar IC. Oleh penggunaannya yang sangat luas, dan harganya yang rendah, IC akan kita gunakanuntuk menyusun rangkaian digital. Jenis atau variasi dari gerbang logika yang tersedia dalam semua kelompok logika termasuk TTL dan CMOS. A. Operasi-operasi logika dasar Ada beberapa suatu rangkaian suatu perilaku biasanya tabel Benar logika dari ditunjukkan kebenaran. statemen • operasi-operasi yang yang menunjukkan tersebut menggunakan kebenaran berisi suatu statemen- berisi: dilambangkan kependekan dari dilambangkan dengan Laboratorium Teknik Digital SMK Telkom Sandhy Putra Malang untuk pada operasi-operasi dengan Tabel hanya dan dasar “True” angka dengan atau 1. atau huruf bisa “T” juga Modul Teknik Digital • Salah yang dilambangkan kependekan dari dilambangkan B. dengan huruf “F” atau bisa juga “False” dengan angka 0. Gerbang-gerbang logika (Logic Gates) Gerbang-gerbang di logika dalam bentuk yang komputer IC digital, (Integrated transistor-transistor, lainnya. Circuit) diode Gerbang-gerbang bentuk-bentuk khususnya tertentu dibuat yang dan dalam terdiri atas komponen-komponen logika yang operasi-operasi INVERS, AND, OR dipakai ini mempunyai dapat melakukan serta NAND, NOR, dan XOR (Exclusive OR). NAND merupakan gabungan AND dan INVERS sedangkan NOR merupakan gabungan OR dan INVERS. a. Gerbang AND Dan NAND Gerbang AND digunakan untuk menghasilkan logika 1 jika semua masukan dihasilkan mempunyai logika 0. logika Daftar 1, yang jika tidak berisi akan kombinasi semua kemungkinan keadaan masukan dan keluaran yang dihasilkan disebut sebagai Tabel kebenaran dari gerbang yang bersangkutan. Gerbang NAND akan mempunyai keluaran 0 bila semua masukan pada logika 1. Sebaliknya, jika sbeuah logika 0 pada sembarang masukan keluarannya akan bernilai kependekan dari NOT-AND, gerbang AND. Laboratorium Teknik Digital SMK Telkom Sandhy Putra Malang pada 1. yang gerbang Kata NAND, NAND merupakan maka merupakan ingkaran Modul Teknik Digital AND NAND A A & F B A & F B F B A F B Gambar Simbol AND dan NAND Tabel Kebenaran dari Gerbang AND dan NAND Masukan A Keluaran B AND NAND 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 b. Gerbang OR Dan NOR Gerbang OR akan memberikan keluaran 1 jika salah satu dari masukannya pada keadaan 1. Jika diinginkan keluaran bernilai 0, maka semua masukan harus dalam keadaan 0 . Gerbang salah satu diinginkan NOR dari akan memberikan masukkannya keluaran bernilai pada 1, keluaran keadaan maka semua 0 jika 1. Jika masukan harus dalam keadaan 0. Kata NOR merupakan kependekan dari NOT-OR, yang merupakan ingkaran dari gerbang OR. Laboratorium Teknik Digital SMK Telkom Sandhy Putra Malang Modul Teknik Digital A OR B ≥ 1 F ≥ 1 F A NOR B Gambar Simbol Gerbang OR dan NOR Tabel Kebenaran dari Gerbang OR dan NOR Masukan Keluaran A B OR NOR 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 c. Gerbang NOT Gerbang NOT merupakan gerbang satu-masukan yang berfungsi sebagai pembalik (inverter). Jika masukannya tinggi, maka keluarannya rendah, dan sebaliknya. Tabel kebenaran dari gerbang NOT tersaji pada Tabel 6. A F Simbol Gerbang NOT Laboratorium Teknik Digital SMK Telkom Sandhy Putra Malang Modul Teknik Digital Tabel Kebenaran Gerbang NOT Masukan A Keluaran F 0 1 1 0 d. Gerbang XOR Gerbang XOR (dari kata exclusive-or) akan memberikan keluaran 1 jika masukan-masukannya mempunyai keadaan yang berbeda. Dari Tabel tersebut dapat dilihat bahwa keluaran pada gerbang XOR merupakan penjumlahan biner dari masukannya. XOR XNOR Gerbang XOR dan XNOR Tabel 7. Tabel Kebenaran dari Gerbang XORdan XNOR Masukan Keluaran (F) A B XOR XNOR 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 Laboratorium Teknik Digital SMK Telkom Sandhy Putra Malang Modul Teknik Digital C. Tabel Kebenaran Tabel kebenaran menunjukkan pada kombinasi suatu sekali adalah kasus untuk kalanya suatu fungsi logika bel input beserta logika. TABEL menganalisa kasus logika atau suatu mempermudah pemahaman ta suatu outputnya KEBENARAN fungsi ditunjukkan tabel yang berguna logika. oleh kebenaran. suatu Untuk perhatikan contoh berikut. Contoh: Tunjukkan nilai kebenaran dari suatu fungsi: F = AB'C + ABC' Tabel kebenarannya dapat digambarkan sebagai berikut: AB'C + A B C B' C' 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 Laboratorium Teknik Digital SMK Telkom Sandhy Putra Malang AB'C ABC' ABC' Ada Modul Teknik Digital d. Rangkaian ekivalen Dalam mendesain rangkaian untuk menggunakan diminta NOR saja. Untuk tersebut , gerbang NAND maka dan logika seringkali gerbang-gerbang NAND atau memudahkan pelaksanaan diberikan rangkaian NOR sebagai berikut: yaitu kita desain ekivalen NAND sama dengan INVERS – OR NOR sama dengan INVERS – AND kesamaan INVERS contoh 1.1: Ubahlah rangkaian dibawah ini menjadi rangkaian yang hanya terdiri dari gerbang Laboratorium Teknik Digital SMK Telkom Sandhy Putra Malang NAND saja. dari Modul Teknik Digital jawab: karena kesetaraan gerbang INVERS maka rangkaian menjadi: contoh Ubahlah 1.2: rangkaian dibawah ini menjadi rangkaian yang hanya terdiri dari gerbang jawab: Laboratorium Teknik Digital SMK Telkom Sandhy Putra Malang NOR saja. Modul Teknik Digital Gerbang fungsi AND OR NAND NOR setara AND OR NAND NOR f. Sekilas tentang IC Selama suatu gerbang gerbang-gerbang (integrated ini kita logika. logika hanya Di ini mengenal dalam dikemas simbol-simbol prakteknya dalam suatu suatu IC circuits). Banyak sekali kelompok-kelompok IC digital yang terbagi menurut devais pembentuknya maupun spesifikasi cara Laboratorium Teknik Digital SMK Telkom Sandhy Putra Malang Modul Teknik Digital kerjanya. Didalam modul ini dibatasi dua kelompok keluarga IC digital yang besar. Yaitu IC TTL dan IC CMOS. Tabel berikut ini memberikan sekilas tentang perbedaan IC TTL dan IC CMOS. NO IC TTL IC CMOS Tersusun atas transistor Tersusun atas FET (Field 1 bipolar Efect Transistor) 2 Fan out kecil Fan out besar 3 Pemakaian daya relatif kecil Pemakaian daya besar 4 Delay lebih singkat Delay lama Kemampuan mengalirkan arus Kemampuan mengalirkan arus 5 out lebih besar out kecil 6 Catu daya tegangan kecil Catu daya tegangan besar 0 - 5 V 3 - 15 V Range taraf tegangan rendah Range taraf tegangan rendah 0 - 0,8 V 0 - 30 % 7 8 9 Range taraf tegangan tinggi 2,4 - 5 V 70 - 100 % Tidak tahan noise Tahan noise Salah TTL satu diantaranya (transistor-transistor mempunyai oleh Range taraf tegangan tinggi seri-seri pabrik. Untuk salah satu data book dari TTL Laboratorium Teknik Digital SMK Telkom Sandhy Putra Malang logic). tersendiri lebih yang Setiap yang jelasnya terkenal IC sudah berikut adalah TTL ini ditetapkan ini adalah seri 74 yaitu SN74LS32 . Modul Teknik Digital SN74LS32 Seri 74LS diodes), (low untuk power seri dengan yang sama Scottky-clamp seperti seri 74L (low power) seri 74H (high power) dan seri 74S (fast speed). Penggunaan dengan rangkaian transistor paling banyak memberikan transistor switching tercepat karena scottky waktu diodes propagasinya terpendek, sedangkan 74H memboroskan tenaga terbesar dan menangani arus output terbesar. jika minus sumber pin-pin dan power Vcc tegangan. Laboratorium Teknik Digital SMK Telkom Sandhy Putra Malang untuk IC IC TTL ini tersebut arus plus) hanya (GND akan bekerja untuk dihubungkan arus dengan Modul Teknik Digital Lembar Kerja Alat dan Bahan a. AVOmeter b. Adaptor 3-12 V c. Papan Socket IC d. Switch 3 kaki e. IC SN74LS32 f. LED g. Kabel penghubung secukupnya Prosedur Praktikum • Pada awal pertemuan guru menerangkan teori dan cara kerja penggunaan • Memperkenalkan IC dan papan socket IC. kegunaan dan fungsi masing-masing komponen yang akan digunakan praktikum. • Merancang bersama-sama sebuah rangkaian yang telah diberikan dengan panduan guru. Langkah Kerja 1. Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan 2. Periksalah semua alat dan bahan sebelum digunakan dan pastikan semua alat dan bahan dalam keadaan baik. 3. Buat rangkaian untuk membuktikan tabel kebenaran masing-masing gerbang logika diatas 4. Amati keluaran pada LED Laboratorium Teknik Digital SMK Telkom Sandhy Putra Malang Modul Teknik Digital Percobaan 1. Rancanglah untuk dengan menggunakan IC SN74LS32 membuat rangkaian berikut ini: buatlah fungsi buatlah logika tabel untuk kebenarannya. F dan Kemudian cocokkan dengan hasil percobaan anda. 2. Rancanglah dengan menggunakan SN74LS08, SN74LS04 untuk IC SN74LS32, membuat rangkaian berikut ini: F = /A.B + A./B buatlah fungsi buatlah tabel logika untuk kebenarannya. cocokkan dengan hasil percobaan anda. Laboratorium Teknik Digital SMK Telkom Sandhy Putra Malang F dan Kemudian Modul Teknik Digital Latihan Buatlah ini fungsi logika kemudian Implementasikan menggunakan kesesuaian buatlah rangkaian IC tabel yang anda buat. Laboratorium Teknik Digital SMK Telkom Sandhy Putra Malang untuk rangkaian tabel tersebut berikut kebenarannya. hanya SN74LS32 dan IC SN74LS04 dengan Periksa anda dengan output pada rangkaian