Gerbang logika dasar: AND, OR, NOT, NAND, NOR,XOR dan XNOR - Gerbang logika (Logic Gates) adalah sebuah rangkaian terpadu (Integrated Circuit) yang disusun dari komponen Transistor Logic (TTL) untuk melakukan pengolahan data dari beberapa input dan menghasilkan minimal 1 output.

Gerbang Logika dioperasikan berdasarkan metode sistem bilangan biner yaitu bilangan yang hanya memiliki 2 simbol angka yakni 0 dan 1 dengan menggunakan pendekatan Aljabar Boolean . Digunakannya metode sistem bilangan biner karena kemudahan dalam mengkonversi kondisi tegangan yang naik turun (high and low) dengan persamaan 0 dan 1

Gerbang Logika yang digunakan dalam teknik Digital pada dasarnya menggunakan komponen Elektronika seperti Integrated Circuit (IC), Dioda, Transistor, dan bahan semikonduktor lainnya

Gerbang logika dasar: AND, OR, NOT, NAND, NOR,XOR dan XNOR

1. Pengertian gerbang logika dasar

Pengertian Gerbang Logika dasar adalah dasar sistem elektronika Digital yang berfungsi untuk mengubah satu atau beberapa Input (masukan) menjadi sinyal Output (keluaran). Output gerbang logika dasar akan dipengaruhi oleh tipe-tipe gerbang.

2. Relasi gerbang logika dengan teknik elektronika digital

Gerbang logika dasar secara fisik adalah komponen elektronika yang bekerja berdasarkan logika sistem bilangan biner 0 dan 1 (diidentikan kondisi sinyal listrik LOW dan HIGH atau OFF dan ON atau TUTUP dan BUKA (mana saja yang anda suka, tapi itulah logika).

Pada mulanya komponen semikonduktor yang dipakai adalah transistor sebagai switch (saklar elektronika). Kondisi output 0 dan 1 dapat dipicu berdasarkan input dengan sinyal level tertentu.



Hal ini sangat menarik ilmuwan meneliti berbagai kemungkinan logika yang bisa terjadi, hingga akhirnya ditemukan istilah Digital (digit) untuk menggambarkan kondisi elektronika dengan Bit dalam istilah matematika biner.

Supaya gerbang logika ini berfungsi sesuai harapan, maka digunakanlah ilmu matematika yang disebut TeoreMa Aljabar Boolean dimana sinyal LOW atau HIGH diwakili angka 0 dan 1 sehingga proses perancangan rangkaian logika digital dapat menghasilkan output yang bermakna.

Ketika berbicara tentang komputer dan turunannya, rasanya kurang afdol kalau tidak berbicara tentang sinyal listrik analog dan digital.

Digital sendiri berkonotasi sebagai sinyal listrik yang dari awal mulanya berbentuk sinus (analog) kemudian dirubah menjadi sinyal listrik berbentuk kotak (square) dimana perubahan sinyal naik turunnya mewakili hanya 2 kondisi, yaitu LOW dan HIGH.



Kata kunci disini adalah Konversi dari sinyal listrik analog ke sinyal digital. Fungsi utama merubah sinyal analog ke digital adalah tingkat akurasi yang tinggi karena sinyal selalu tetap dan konstan sehingga kondisi 0 dan 1 dapat dimanipulasi menjadi data yang bermakna.

Supaya menjadi data yang bermakna, maka perlu adanya sebuah rangkaian logika yang dapat diprogram agar output (keluaran) sesuai harapan. Oleh sebab itu, hari ini kita belajar gerbang logika.

Transistor yang dulu digunakan untuk proses manipulasi logika disebut Transistor Transistor Logic, dimana TTL ini memiliki jumlah yang sangat banyak untuk memproses logika.



Sekarang, TTL sudah digantikan oleh IC (Integrated Circuit) dimana proses logika dan switchingnya lebih cepat, lebih kecil dan hemat daya dan lebih powerfull.

Sebagai perbandingan, Procesor i7-7900XE, buatan tahun 2017 didalamnya terdapat sekitar 10 Milyar transistor. Bayangin???

3. Tujuh (7) Gerbang logika dasar

Ada 7 gerbang logika dasar sebagai cikal bakal berkembangnya teknologi digital seperti sekarang ini. Gerbang-gerbang logika dasar inilah yang akan mengolah sinyal listrik yang tak berarti apa-apa menjadi sebuah data.

1. AND
2. OR
3. NOT
4. NAND
5. NOR
6. XOR
7. XNOR

4. Gerbang logika dasar: AND

Gerbang AND adalah gerbang logika yang terdiri dari 2 atau lebih sinyal INPUT tetapi hanya satu sinyal OUTPUT dengan memiliki sifat seperti perkalian.

4.1. Sifat gerbang logika AND

Gerbang AND mempunyai sifat bila sinyal OUTPUT ingin HIGH (1) maka semua sinyal INPUT harus dalam keadaan HIGH (1). Jika ada salah satu input bernilai 0, maka OUTPUT akan LOW (0).

4.2. Cara kerja gerbang logika AND

Kondisi OPEN = logika 0 ( Off )
Kondisi CLOSE = logika 1 ( On )
S1, S2 = Saklar On/Off

Saat saklar S1 dan S2 Open (logika 0) atau kedua input berlogika 0 maka lampu akan Off. Jika salah satu atau kedua saklar S1 atau S2 Open (logika 0) maka Lampu akan mati (Off)

Kesimpulan...

4.3. Persamaan Aljabar Boolean gerbang logika AND

4.4. Tabel kebenaran gerbang logika AND

4.5. Simbol gerbang logika AND

Ada 2 simbol gerbang AND yang dapat kita temui sampai saat ini:

1. Simbol gerbang AND versi Amerika
2. Simbol gerbang AND versi Eropa

5. Gerbang logika dasar: OR

5.1. Pengertian gerbang logika dasar OR

Gerbang logika OR mempunyai dua atau lebih sinyal masukan tetapi hanya satu sinyal keluaran memiliki sifat seperti pertambahan.

5.2. Sifat gerbang logika OR

Gerbang OR mempunyai sifat bila sinyal keluaran ingin LOW (0) maka semua sinyal masukan harus dalam keadaan LOW (0). Jika ada salah satu input bernilai 1, maka output akan 1.

5.3. Cara kerja gerbang logika OR

Kondisi OPEN = logika 0 ( Off )
Kondisi CLOSE = logika 1 ( On )
S1, S2 = Saklar On/Off

Saat saklar S1 dan S2 Open (logika 0) atau kedua input berlogika 0 maka lampu akan Off. Jika salah satu atau kedua saklar S1 atau S2 Close (logika 1) maka Lampu akan menyala (On)

Kesimpulan...

5.4. Persamaan Aljabar Boolean gerbang logika OR

5.5. Tabel kebenaran gerbang logika OR

5.6. Simbol gerbang logika OR

Ada 2 simbol gerbang OR yang dapat kita temui sampai saat ini:

1. Simbol gerbang OR versi Amerika
2. Simbol gerbang OR versi Eropa

6. Gerbang logika NOT

6.1. Pengertian gerbang logika dasar NOT

Gerbang logika NOT berfungsi sebagai pembalik (Inverter), yang mana outputnya akan bernilai terbalik dengan inputannya. Jika ingin output HIGH, maka input harus LOW. Kebalikannya jika output ingin LOW, maka input harus HIGH.

6.2. Sifat gerbang logika NOT

Sifat utama gerbang logika NOT adalah inverter. Sifat ini bekerja jika diberi input HIGH (1, on, TERTUTUP) maka output akan LOW (0, off, TERBUKA).

6.3. Persamaan Aljabar Boolean gerbang logika NOT

6.4. Cara kerja gerbang logika NOT

Kondisi OPEN = logika 0 ( Off )
Kondisi CLOSE = logika 1 ( On )
S1 = Saklar On/Off

Pada saat saklar S1 di tekan Close (logika 1), maka arus listrik langsung dialirkan ke arah negatif sehingga menjadi netral, akibatnya lampu menjadi Off (logika 0) karena tidak mendapat arus listrik.

Ketika saklar S1 posisi kita open (logika 0), justru lampu menjadi ON (logika 1) karena arus listrik dapat mengalir ke arah resistor dan menyalakan lampung.

Kesimpulan...

6.5. Tabel kebenaran gerbang logika NOT

6.6. Simbol gerbang logika NOT

Ada 2 simbol gerbang NOT yang dapat kita temui sampai saat ini:

1. Simbol gerbang NOT versi Amerika
2. Simbol gerbang NOT versi Eropa

7. Gerbang logika dasar: NAND (NOT AND)

7.1. Pengertian gerbang logika dasar NAND

Gerbang NAND adalah gabungan gerbang NOT dan AND mempunyai dua atau lebih sinyal masukan (input) tetapi hanya satu sinyal keluaran (output).

7.2. Sifat gerbang logika NAND

Gerbang NAND mempunyai sifat kebalikan dari AND. Bila sinyal keluaran ingin HIGH (1) salah satu atau kedua-dua input harus dalam keadaan LOW (0). Jika kedua input bernilai HIGH (1), maka output akan LOW (0).

7.3. Persamaan Aljabar Boolean gerbang logika NAND

7.4. Cara kerja gerbang logika NAND

Seperti terlihat di gambar 2 datasheet IC 74HC00 memiliki 14 pin (kaki). Pin 14 adalah VCC (tegangan+) dan pin 7 adalah GND (ground, tegangan-) dari baterai atau power supply. Pada datasheet juga ada informasi jangkauan tegangan VCC IC 74HC00 mulai dari 3Volt sampai 15Volt.

7.5. Tabel kebenaran Gerbang logika NAND

7.6. Simbol Gerbang logika NAND

Gerbang logika NOR simbol dan tabel kebenaran

Gerbang NOR adalah gabungan gerbang NOT dan OR, mempunyai dua atau lebih sinyal masukan tetapi hanya satu sinyal keluaran.

Gerbang NOR mempunyai sifat kebalikan dari OR, bila sinyal keluaran ingin LOW (0) maka salah satu atau semua sinyal masukan harus dalam keadaan HIGH (1). Jika kedua input bernilai LOW (0), maka output akan HIGH (1).



Seperti terlihat di gambar 4 datasheet IC 74HC02 memiliki 14 pin (kaki). Pin 14 adalah VCC (tegangan+) dan pin 7 adalah GND (ground, tegangan-) dari baterai atau power supply. Pada datasheet juga ada informasi jangkauan tegangan VCC IC 74HC02 mulai dari 3Volt sampai 15Volt.

Simbol dan tabel kebenaran Gerbang logika NOR

Gerbang logika kombinasi EX-OR simbol dan tabel kebenaran

Gerbang EXOR adalah gabungan 3 gerbang logika dasar yaitu NOT, OR dan AND, mempunyai dua atau lebih sinyal masukan tetapi hanya satu sinyal keluaran.

Gerbang EXOR mempunyai sifat bila sinyal keluaran ingin HIGH (1) maka kedua input harus dalam keadaan logika yang berbeda. Jika kedua input bernilai logika yang sama, maka output akan LOW (1).



Seperti terlihat di gambar 6 datasheet IC 74HC86 memiliki 14 pin (kaki). Pin 14 adalah VCC (tegangan+) dan pin 7 adalah GND (ground, tegangan-) dari baterai atau power supply. Pada datasheet juga ada informasi jangkauan tegangan VCC IC 74HC86 mulai dari 3Volt sampai 15Volt.

Simbol dan tabel kebenaran Gerbang logika EXOR

Gerbang logika kombinasi EX-NOR simbol dan tabel kebenaran

Gerbang XNOR adalah gerbang Exclusive Not OR, mempunyai dua atau lebih sinyal masukan tetapi hanya satu sinyal keluaran.

Gerbang XNOR mempunyai sifat kebalikan dari XOR, bila sinyal keluaran ingin HIGH (1) maka kedua input harus dalam keadaan logika yang sama. Jika kedua input bernilai logika berbeda , maka output akan LOW (0).



Seperti terlihat di gambar 8 datasheet IC 74HC266 memiliki 14 pin (kaki). Pin 14 adalah VCC (tegangan+) dan pin 7 adalah GND (ground, tegangan-) dari baterai atau power supply. Pada datasheet juga ada informasi jangkauan tegangan VCC IC 74HC66 mulai dari 3Volt sampai 15Volt.

Simbol dan tabel kebenaran Gerbang logika EXNOR