laporan modul 1 praktikum elektronika 2 fisika universitas indonesia
DESCRIPTION
Bagi mahasiswa Departemen Fisika Universitas Indonesia pasti tahu ini laporan apa selama mereka menggunakan kurikulum tahun 2012TRANSCRIPT
-
MODUL 1
DIGITAL INTEGRATED CIRCUITS:
AND, OR GATES
A. TUJUAN
1. Mengetahui karakteristik dan simbol dari gerbang AND dan gerbang OR
2. Menentukan tabel kebenaran dari percobaan kombinasi antara gerbang AND
dan gerbang OR.
3. Menentukan tabel kebenaran dari percobaan kombinasi antara gerbang
AND/gerbang OR.
B. TEORI DASAR
Pada praktikum sebelumnya praktikan menggunakan IC linear. Pada
praktikum di semester ini, praktikan akan menggunakan IC digital. IC digital adalah
sebuah sirkuit logika, kumpulan computer digital dan kalkulator. Sebagai pengantar
untuk mempelajari IC digital maka praktikan akan mempelajari sirkuit digital dasar.
1. Sirkuit Logika
Pada rangkaian digital, gerbang logika adalah sirkuit logika dengan satu
output dan beberapa input, sebuah sinyal output dapat dihasilkan dari kombinasi
beberapa sinyal input. Pada praktikum kali ini yang akan dipelajari adalah
gerbang AND dan gerbang OR.
Sirkuit logika dapat berada di salah satu dari dua keadaan yaitu HIGH (1)
atau LOW (0). Contoh sederhana dari alat dengan dua keadaan adalah saklar.
Dengan sirkuit logika, suatu sistem digital dapat dibuat untuk mengevaluasi input
digital untuk menghasilkan suatu output digital yang spesifik yang bergantung
pada desain dari sirkuit logika.
-
2. Gerbang AND
Kerja dari gerbang AND dapat dinyatakan sebagai berikut : Ouput X
akan HIGH jika input A AND input B sama-sama HIGH. Jika A = 1 dan B = 1
maka X = 1. Jika A atau B atau keduanya LOW, maka output akan LOW.
Gambar 1. Skematik gerbang AND
Terdapat tabel yang dapat mengilustrasikan bagaimana nilai output yang
dihasilkan gerbang dari semua kemungkinan nilai input, tabel itu adalah tabel
kebenaran atau Truth Table.
Tabel 1. AND Gate Truth Table
Dari tabel kebenaran di atas, dapat dilihat bahwa output X akan HIGH hanya jika
input A AND input B HIGH. Jika gerbang logika ini adalah IC TTL (Transistor-
Transistor Logic), HIGH berarti +5 V dan LOW berarti 0 V.
Salah satu contoh aplikasi dari gerbang AND adalah sistem alarm anti maling di
bank. Output dari gerbang AND akan bernilai HIGH untuk menyalakan alarm
jika kode pengaktif alarm dalam posisi ON AND pintu depan terbuka.
-
Gambar 3. AND Gate : (a) Sistem alarm anti maling; (b) kombinasi dari kunci
ON (K) dan pintu OPEN (D).
Ilustrasi lain dari gerbang AND adalah rangkaian listrik menggunakan saklar
manual ataupun saklar dari transistor. Output di X akan bernilai HIGH jika kedua
saklar A AND B bernilai HIGH.
Gambar 4. Analogi dari gerbang AND : (a) dengan saklar manual; (b) saklar
dari transistor.
Gerbang AND dapat mempunyai input lebih dari dua. Seperti yang ditunjukkan
pada gambar di bawah ini dengan tabel kebenaran untuk gerbang AND empat
input.
Gambar 5. Simbol AND Gate untuk : (a) 4-input; (b) 3-input yang dibentuk dari
2 gerbang input; (c) 8-input.
-
Tabel 2. Truth Table untuk Gerbang AND 4-input.
Untuk menentukan jumlah angka atau kombinasi yang dimasukkan dalam tabel
kebenaran dapat menggunakan persamaan dibawah ini :
jumlah kombinasi = 2N, N = Jumlah input
3. Gerbang OR
Cara kerja dari gerbang OR didefinisikan sebagai berikut : Output X
akan bernilai HIGH ketika input A OR input B HIGH atau keduanya HIGH.
Gambar 6. Gerbang OR dengan 2-input: (a) simbol; (b) kombinasi input.
-
Tabel 3. OR Gate Truth Table.
Dari tabel kebenaran dapat dilihat bahwa X bernilai 1 ketika A OR B bernilai 1
atau keduanya bernilai 1. Dengan saklar manual ataupun dari transistor sebagai
analogi gerbang OR, terlihat bahwa output X bernilai 1 jika A atau B, atau
keduanya bernilai HIGH (1).
Gambar 7. Analogi Gerbang OR: (a) dengan saklar manual; (b) saklar dari
transistor.
Gerbang OR juga dapat memiliki jumlah input lebih dari dua. Gambar dibawah
ini menunjukkan gerbang OR dengan jumlah input lebih dari dua beserta tabel
kebenarannya.
Gambar 8. Gerbang OR 3-input: (a) simbol; (b) gerbang tiga input yang
dibentuk dari dua gerbang input.
-
Gambar 9. Gerbang OR 8-input.
Tabel 4. 3-input OR Gate Truth Table.
4. Kombinasi Gerbang AND-OR
Kombinasi dari gerbang AND dan OR dapat digunakan untuk membuat
operasi logika kompleks di komputer. Gambar dibawah ini menunjukkan
kombinasi dari gerbang AND dan OR
Gambar 10. AND-OR Combination Gate
Dalam menganalisa sirkuit ini, perhatikan kemungkinan input yang terjadi
seperti semua LOW, satu LOW, dll. Singkatnya, jika semua input LOW,
gerbang AND memiliki LOW output; oleh karena itu, kedua input menuju
gerbang OR bernilai LOW dan final output menjadi LOW.
-
Selanjutnya, pertimbangkan A LOW, B LOW, dan C HIGH. Gerbang OR
memiliki nilai input HIGH; oleh karena itu, final output menjadi HIGH.
Dengan menganalisa kombinasi input selanjutnya, praktikan akan
menemukan hasil analisa yang sama dengan tabel kebenaran di bawah ini.
Tabel 5. AND-OR Circuit Truth Table
5. Gerbang IC
Saat ini, kebanyakan sirkuit logika tersedia dalam bentuk IC. Salah
satunya adalah Transistor-transistor logic (TTL) yang dipasarkan sejak
tahun 1964. Sejak saat itu, TTL menjadi terkenal dalam jenis IC yang sering
digunakan. Pada praktikum ini, praktikan akan menggunakan gerbang TTL.
Gambar 11-a menunjukkan IC 7408, salah satu IC dalam jenis IC TTL.
Seperti yang terlihat pada gambar, jalur ganda pada IC memiliki 4 buah
gerbang AND. Oleh karena itu, namanya menjadi quad two-input AND gate.
Perhatikan bahwa pin ke-14 adalah supply pin. Agar TTL dapat bekerja
dengan baik, tegangan masukan harus diantara +4.75 sampai +5.25 V. Dari
kondisi tersebut, +5 V menjadi nilai tegangan masukan yang khusus untuk
TTL IC. Perhatikan juga pin ke-7 digunakan sebagai ground. Pin-pin yang
lainnya digunakan sebagai input dan output.
Keempat gerbang AND ini independen satu sama lain. Dengan kata lain,
keempat gerbang tersebut dapat terhubung dengan satu sama lain atau
dengan TTL IC lainnya seperti quad two-input OR gate yang ada di gambar
-
11-b. Sekali lagi, yang harus diperhatikan adalah pin ke-14 dihubungkan
dengan tegangan masukan dan pin ke-7 dengan ground.
Gambar 11. (a) Quad two-input AND gates; (b) quad two-input OR gates.
6. Persamaan Boolean
Aljabar Boolean adalah aljabar khusus yang digunakan di sirkuit
logika. Pada aljabar Boolean, variabelnya hanya memiliki satu dar dua nilai
yang ada: 0 atau 1. Aljabar Boolean juga memiliki arti tersendiri untuk tanda
(+) dan (.). Tanda (+) digunakan untuk operasi OR, sebagai contoh, bila
input A dan B dioperasikan dalam bentuk OR, maka :
Y = A + B
Begitu juga untuk tanda (.) yang digunakan pada operasi AND. Jika inputnya
adalah A dan B, maka :
Y = A . B
atau dapat ditulis
Y = AB
Kombinasi dari keduanya pun bisa terjadi, seperti pada gambar 10.
Persamaannya adalah sebagai berikut :
Y = AB + C
-
7. Cara Kerja
AND Gate
1) Rangkailah rangkaian seperti pada gambar 12
2) Atur saklar untuk mendapat input yang berbeda seperti pada
tabel 6. Catat keadaan outputnya apakah bernilai 0 atau 1
untuk setiap kemungkinan input.
Gambar 12. Two-input AND Gate.
Tabel 6. Two-input AND Gate Truth Table.
OR Gate
1) Rangkai rangkaian seperti pada gambar 13.
2) Ukur tegangan keluaran dari masing-masing kombinasi input
sesuai degan tabel 7. Catat hasilnya dalam bilangan biner 0
atau 1. Jelaskan alasan timbulnya perbedaan yang muncul
antara tabel 6 dan tabel 7.
-
Gambar 13. Two-input OR Gate.
Tabel 7. Two-input OR Gate Truth Table.
Kombinasi OR-AND Gate
1) Rangkai rangkaian seperti pada gambar 14.
2) Atur saklar untuk setiap input pada tabel 8. Catat nilai
outputnya, 0 atau 1.
3) Rancang sirkuit 3-input dengan kombinasi gate apapun untuk
mendapatkan output HIGH hanya ketika semua input HIGH.
Gambarlah sirkuitnya.
4) Uji cobakan sirkuit tersebut. Catat hasilnya dalam tabel
kebenaran. Apakah persamaan Boolean untuk sirkuit
tersebut?
5) Rancang sirkuit 4-input OR Gate dengan kombinasi gate
apapun. Gambarkan sirkuitnya.
6) Uji cobakan sirkuit tersebut dan catat hasilnya dalam bentuk
tabel kebenaran. Apakah persamaan Boolean untuk sirkuit
tersebut?
-
Gambar 14. OR-AND Gate Combination.
Tabel 8. AND-OR Circuit Truth Table
8. Self-Test
1) Apakah sirkuit digital sama dengan sirkuit linear ?
Tidak, sirkuit linear berkaitan dengan sinyal yang berubah secara
kontinyu (halus atau sedikit demi sedikit) sesuai dengan informasi yang
dikandungnya. Sedangkan pada sirkuit digital sinyal listrik yang dipakai
berubah secara diskrit (tinggi atau rendah) sesuai dengan nilai logika (1
atau 0) dari informasi yang akan diproses.
2) Pada 3-input gerbang HIGH, semua input harus HIGH agar output
bernilai HIGH.
-
3) Pada 4-input gerbang OR, setidaknya satu input harus HIGH agar
mendapat nilai output HIGH.
4) Dengan logika positif, bilangan biner 0 mereprentasikan keadaan low
voltage dan bilangan biner 1 merepresentasikan keadaan high voltage.
5) TTL adalah salah satu IC digital yang popular, contohnya adalah IC
7408 dan IC 7432. Yang pertama adalah quad two-input AND gate dan
yang kedua adalah quad two-input OR gate.
6) Nilai tegangan masukan untuk TTL adalah +5 V.
7) Berdasarkan gambar dibawah ini isikan bagian tabel kebenaran yang
masih kosong dan buat persamaan Boolean nya!
-
9. Simulasi Rangkaian
a) Two-input AND Gate
Input Output Gambar
A B
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
-
b) Two-input OR Gate
Input Output Gambar
A B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
-
c) Double AND Gate
Input Output Gambar
A B C
0 0 0 0
0 0 1 0
0 1 0 0
0 1 1 0
1 0 0 0
-
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 0
d) Four-input OR Gate
Input Output Gambar
A B C D
0 0 0 0
0 0 0 1
-
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
-
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 0 1
1 1 1 0
1 1 1 1