Gerbang Logika / Logic Gate

(sumber: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9f/Logic-gate-index.png/800px-Logic-gate-index.png)

Gerbang logika merupakan salah satu dasar dalam mempelajari elektronika digital, karena kombinasi dan keadaan pada elektronika digital terdiri dari kombinasi 0 dan 1 maka dengan gerbang digital operasi-operasi logika dapat dilakukan. Berikut gerbang-gerbang logika dasar yang merupakan dasar proses operasi pada sistem elektronika digital.

1. Gerbang AND

Gerbang logika AND merupakan gerbang logika yang dapat memproses 2 masukan atau lebih dan menghasilkan 1 keluaran.

Simbol gerbang AND sebagai berikut:

SIMBOL AND IEEE-Standard
(sumber : http://imbuepreachers.com/wp-content/uploads/2013/01/Logic-gate-and-us.png)

Simbol OR IEC-Standard
(sumber: http://logic.ly/lessons/and-gate/images/iec-and-gate.png)

Gerbang AND memiliki karakteristik, output gerbang AND akan bernilai 1 jika semua input berlogika 1, dan  outputnya bernilai 0 jika ada input yang berlogika 1. Karakteristik ini dapat dilihat pada table kebenaran gerbang AND sebagai berikut:

(sumber : https://moodle.hampshire.edu/pluginfile.php/50331/mod_page/content/1/and_truth_table.jpg)

Dari tabel kebenaran di atas, terlihat bahwa output gerbang AND akan bernilai 1 hanya jika kedua input (x dan y) bernilai 1, dan output akan bernilai 0 jika ada input yang bernilai 0. Logika ini ekuivalen dengan rangkaian listrik dengan input saklar yang dipasang seri sebagai berikut:

(sumber: http://www.renesas.eu/media/edge_ol/engineer/04/img_02.gif)

Pada gambar di atas, jika input berlogika 1 = saklar ON, sedangkan input berlogika 0 = saklar OFF, dan output berlogika 1 = LED ON dan output berlogika 0 = LED OFF,  maka LED hanya akan menyala jika saklar A dan B berlogika 1 (ON) jika ada salah satu saja saklar yang OFF maka aliran arus akan terputus sehingga LED akan mati (OFF).
Untuk IC digital AND ada bermacam jenis, salah satunya adalah IC TTL 74LS08 yang berisi 4 buah gerbang AND 2 input dengan konfigurasi sebagai berikut:

(Sumber: http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQwaKuXjfEAz335nHr3850kMuqDmnhesmnm7UHQ6sjNP4VMfbXIzg)

2. Gerbang OR

Gerbang logika OR dapat memproses 2 masukan atau lebih dan menghasilkan 1 keluaran.

Simbol gerbang OR adalah sebagai berikut:

(Sumber: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3e/OR_gate_IEC_and_IEEE.svg/800px-OR_gate_IEC_and_IEEE.svg.png)

Pada gerbang logika OR, output logika akan bernilai 1 jika ada salah satu input berlogika 1. Sedangkan jika semua input berlogika 0 maka output dari gerbang OR akan berlogika 0. Tabel kebenaran dari gerbang logika OR adalah sebagai berikut:

(Sumber: http://blog.oureducation.in/wp-content/uploads/2013/05/image0021.gif?f16b79)

Dari tabel kebenaran diatas terlihat bahwa jika salah satu atau semua input berlogika 1 maka keluaran gerbang OR akan berlogika 1, akan tetapi jika semua masukan berlogika 0 maka keluaran gerbang akan berlogika 0. Kondisi logika ini ekuivalen dengan rangkaian listrik dengan saklar paralel seperti gambar berikut:

Pada gambar diatas merupakan rangkaian ekuivalen dari gerbang logika OR. Jika saklar A ditekan (berlogika 1) maka lampu akan menyala (berlogika 1), jika saklar B ditekan (berlogika 1) maka lampuakan menyala (berlogika 1), jika kedua saklar A dan B ditekan (berlogika 1) maka lampu tetap akan menyala (berlogika 1). akan tetapi jika kedua saklar tidak ditekan (berlogika 0), maka lampu tidak akan menyala (berlogika 0).
IC digital OR tersedia dalam berbagai jenis dan tipe, salah satu contoh adalah IC 74LS32 yang berisi 4 gerbang OR 2 input seperti gambar berikut:

(Sumber : http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTlpRdUF1_g6YtjPNcr8W-c_d3XthUloZ11rsiQYPWu3L0_YtcZ)

3. Gerbang Logika NOT
Gerbang NOT merupakan gerbang logika yang berfungsi untuk membalik nilai inputnya.
Simbol gerbang NOT adalah sebagai berikut:

Gerbang NOT simbol IEEE
(Sumber : http://2.bp.blogspot.com/_9J6WIVgcafc/TSrwSSAWO4I/AAAAAAAAAJk/7w-3QjR4p7E/s1600/gerbang+logika+NOT.png)

Gerbang NOT simbol IEC
(Sumber : http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQOb3a_pBnIA7Jj8aL20quUrNa2XP1lP-iuEpQHrTceBRPaGFFM5A)

Pada gerbang NOT, kondisi keluaran gerbang NOT merupakan kebalikan dari masukannya. Semisal jika masukan berlogika 1 maka, keluarannya akan berlogika 0, sebaliknya jika input berlogika 1, maka keluaran akan berlogika 0. Kondisi input dan output gerbang logika NOT dapat dilihat pada tabel kebenaran berikut:

(Sumber : http://jwilkins13.files.wordpress.com/2010/11/not-truth-table.png)

Untuk rangkaian ekuivalen dari gerbang NOT dapat dilihat pada rangkaian transistor berikut:

(Sumber : http://t3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRC_vXKbnxecnL0zuvfXMf9nuLJ7Wa6CK2JB0H4R9NJC9--1rmu)

Pada gambar rangkaian transistor di atas, jika tidak ada input pada kaki Basis (berlogika 0) maka transistor akan tersumbat dan tegangan akan keluar pada kaki output (output berlogika 1). Akan tetapi jika ada tegangan pada kaki basis (berlogika 1), maka transistor akan aktif dan menghubungkan Kolektor dengan Emitor sehingga arus akan mengalir ke ground dan tegangan pada kaki output akan bernilai 0 (berlogika 0).
Salah satu jenis IC digital yang berisi gerbang NOT adalah IC 74LS04 dengan konfigurasi sebagai berikut:

(Sumber : https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhte_Iqc5Fq0DP7k751lBxO7mW3yoigRonIDMoT4QpW3Aa2TXYS8HKlRjpomaUGXTKLmgglofZlS0KC9uvtff0jrrX9B45caCC-DEeOYZHJbE06Po8jK3JfIrjXaCLCSvlua7B_9b3PODs/s1600/7404.gif)

4. Gerbang Logika EXOR (Exclusive OR)
Gerbang logika EXOR merupakan gerbang logika yang unik karena gerbang logika ini akan mengeluarkan output berlogika 1 apabila kondisi inputnya berbeda. Simbol dari gerbang EXOR dapat dilihat pada gambar berikut:

Simbol Gerbang EXOR IEEE
(Sumber : http://rpmedia.ask.com/ts?u=/wikipedia/commons/thumb/0/01/XOR_ANSI.svg/220px-XOR_ANSI.svg.png)

Simbol Gerbang EXOR IEC
(Sumber : http://logic.ly/lessons/xor-gate/images/iec-xor-gate.png)

EXOR merupakan gerbang yang akan mengeluarkan output berlogika 1 apabila kondisi 2 inputnya berbeda, artinya jika input A berlogika 0 dan input B berlogik 1 maka outputnya akan berlogika 1, atau sebaliknya jika input A berlogika 1 dan input B berlogik 0 maka output gerbang akan berlogika 1. Akan tetapi jika kondisi inputnya berlogika sama misal A=0 dan B=0 atau A=1 dan B=1 maka output gerbang EXOR akan berlogika 0. Kondisi ini terlihat pada tabel kebenaran berikut:

(Sumber : http://t3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSORrsXlQiq4-D5dvN4OLr4LWvGqyeHuHn-7UTaK9DZ-O_W2XqBDg)

Rangkaian ekuivalen untuk gerbang logika EXOR dapat dilihat pada rangkaian listrik berikut:

(Sumber : http://design-technology-in-stem.x10.mx/07%20Digital%20Electronics/01%20Basic%20Logic/Digital%20FU%201/FU1%20EXOR%20GATE%20SWITCH%20CIRCUIT.png)

Pada gambar di atas, jika input A berlogika 1 dan B berlogika 1, maka Lampu Z tidak akan menyala (berlogika 0) karena arus tidak dapat mengalir, atau jika A berlogika 0 dan B juga berlogika 0 maka arus juga tidak akan dapat mengalir sehingga lampu Z tidak menyala (berlogika 0). Akan tetapi saat input A berlogika 1 dan B berlogika 0, atau sebaliknya maka arus akan mengalir melewati lampu Z dan lampu akan menyala (berlogika 1).
Gerbang EXOR juga tersedia dalam IC digital salah satunya adalah IC 74LS86 dengan konfigurasi sebagai berikut:

(Sumber : http://electronics-diy.com/schematics/74LS86.jpg)

Selain gerbang-gerbang di atas ada juga gerbang logika NAND, NOR, EX-NOR. Ketiga gerbang logika tersebut merupakan gabungan dari gerbang AND dan NOT menjadi NAND, gabungan OR dan NOT menjadi NOR, dan gabungan EXOR dengan NOT menjadi EX-NOR. Adapun Simbol gerbang-gerbang tersebut adalah sebagai berikut:
Gerbang NAND:

Simbol gerbang NAND IEEE
(Sumber : http://t1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTIYE_7NR1oDP2knhVo1nCkYjEEQQw424lK4TjzQT3l-9-eF9Hy)

Simbol gerbang NAND IEC
(Sumber : http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQPUCVaG9I14XUGEPaKH5wBn-gWag-FGg9ULRjsX_Ounan4vYKnYw)

Gerbang NOR

Simbol gerbang NOR IEEE
(Sumber : http://api.ning.com/files/4O3HllTJ*6fosqfTJG7GpGmmCROHPuEuw7zq*8jBZLr8geYrfmPeBioEoN0CGkQYzdktRT9rfaEn67zlLGsWfvv5LY2Q3zWB/Logicgatenorus.png)

Simbol gerbang NOR IEC
(Sumber : http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSvt-gKawDkDt4YcyKt-TFWGVTzPIiRd7nNE9fYTfNOUyy0BQ8wxQ)

Gerbang EX-NOR

Simbol gerbang EXNOR IEEE
(Sumber : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9b/Logic-gate-xnor-us.png)

Simbol gerbang EXNOR IEC
(Sumber : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/59/IEC_XNOR.svg/128px-IEC_XNOR.svg.png)

Tabel kebenaran dari gerbang-gerbang diatas didapat dari tabel kebenaran gerbang logika aslinya kemudian outputnya di NOT kan.

Posted in: Elektronika Digital