3. RANGKAIAN LOGIC PROBE

RANGKAIAN LOGIC PROBE MENGGUNAKAN IC DIGITAL

Logic Probe
             Logic Probe adalah alat yang digunakan untuk menganalisa logika keluaran (Boolean 1 atau 0) dari sirkuit digital.Beberapa Logic Probe mendapat sumber daya dari sirkuit yang dites,  beberapa logic probe menggunakan baterai sebagai sumber dayanya.Ada dua indicator pada Logic Probe yaitu LED warna hijau dan LED warna merah.LED warna hijau akan menyala jika logika keluaran pada pin IC adalah 1 dan LED warna merah akan menyala jika logika keluaran 0 atau probe tidak dihubungkan. Logic Probe sangat murah,serbaguna dan praktis  jika digunakan sebagai alat tes instrument digital,tetapi hanya mengecek satu sinyal dalam satu waktu.Ketika diperlukan banyak analisa logika keluaran maka perlu diamati dengan Logic  Analyzer.
         

Komparator
      Komparator adalah komponen elektronik yang berfungsi membandingkan dua nilai
kemudian memberikan hasilnya, mana yang lebih besar dan mana yang lebih kecil.
Komparator bisa dibuat dari konfigurasi open-loop Op Amp. Jika kedua input pada Op Amp
pada kondisi open-loop, maka Op Amp akan membandingkan kedua saluran input tersebut.
Hasil komparasi dua tegangan pada saluran masukan akan menghasilkan tegangan saturasi
positif (+Vsat) atau saturasi negatif (-Vsat).
      Sebuah rangkaian komparator pada Op Amp akan membandingkan tegangan yang masuk
pada satu saluran input dengan tegangan pada saluran input lain, yang disebut tegangan
referensi. Tegangan output berupa tegangan high atau low sesuai dengan perbandingan Vin
dan Vref. Dan berikut adalah rangkaian komparator sederhana.

Gambar 2. Komparator Sederhana

Op-amp tersebut akan membandingkan nilai tegangan pada kedua masukannya, apabila
masukan (-) lebih besar dari masukan (+) maka, keluaran op-amp akan menjadi sama
dengan – Vsupply, apabila tegangan masukan (-) lebih kecil dari masukan (+) maka keluaran
op-amp akan menjadi sama dengan + Vsupply.

       Jadi dalam hal ini jika Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi – Vsupply,
jika sebaliknya, Vinput lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi + Vsupply. Untuk
op-amp yang sesuai untuk di pakai pada rangkaian op-amp untuk komparator biasanya
menggunakan op-amp dengan tipe LM324 yang banyak di pasaran.

       Secara umum prinsip kerja rangkaian komparator adalah membandingkan amplitudo dua
buah sinyal, jika +Vin dan −Vin masing-masing menyatakan amplitudo sinyal input tak
membalik daninput membalik, Vo dan Vsat masing-masing menyatakan tegangan output dan
tegangan saturasi, maka prinsip dasar dari komparator ialah :

+Vin ≥ −Vin maka Vo = Vsat+
+Vin < −Vin maka Vo = Vsat−

Keterangan:

+Vin = Amplitudo sinyal input tak membalik (V)
−Vin = Amplitudo sinyal input membalik (V)
Vsat+ = Tegangan saturasi + (V)
Vsat− = Tegangan saturasi - (V)
Vo = Tegangan output (V)

v  Skema Rangkaian Menggunakan IC NAND

v  Skema Rangkaian Menggunakan IC NOR

v  Skema Rangkaian Menggunakan IC NOT

Referensi:

• http://myelectronicnote.blogspot.com/2018/05/cmos-gerbang-logika-digital.html
• https://studylibid.com/doc/466853/modul-logic-probe

2. IC LOGIKA: IC TTL & IC CMOS

Perbedaan Antara IC TTL dan IC CMOS

       IC atau integrated circuit adalah komponen elektronika semikonduktor yang merupakan gabungan dariratusan atau ribuan komponen-komponen lain. Bentuk IC berupa kepingan silikon padat, biasanyaberwarna hitam yang mempunyai banyak kaki-kaki (pin) sehingga bentuknya mirip sisir.

Ada beberapa macam IC berdasarkan komponen utamanya yaitu IC  TTL Dan IC CMOS. Dengan adanya teknologi IC ini sangat menguntungkan, sehingga rangkaian yang tadinya memakan banyak tempat dan sangat rumit bisa diringkas dalam sebuah kepingan IC.

IC TTL (Integrated Circuit Transistor Transistor Logic).  

          IC yang paling banyak digunakan secara luas saat ini adalah IC digital yang dipergunakan untuk peralatan komputer, kalkulator dan system kontrol elektronik. IC digital bekerja dengan dasar pengoperasian bilangan Biner Logic(bilangan dasar 2) yaitu hanya mengenal dua kondisi saja 1(on) dan 0(off).

Jenis IC digital terdapat 2(dua) jenis yaitu TTL dan CMOS. Jenis IC-TTL dibangun dengan menggunakan transistor sebagai komponen utamanya dan fungsinya dipergunakan untuk berbagai variasi Logic, sehingga dinamakan Transistor.

Transistor Logic

Dalam satu kemasan IC terdapat beberapa macam gate(gerbang) yang dapat melakukan berbagai macam fungsi logic seperti AND,NAND,OR,NOR,XOR serta beberapa fungsi logic lainnya seperti Decoder, Encoder, Multiflexer dan Memory sehingga pin (kaki) IC jumlahnya banyak dan bervariasi ada yang 8,14,16,24 dan 40.

Pada gambar diperlihatkan IC dengan gerbang NAND yang mengeluarkan output 0 atau 1 tergantung kondisi kedua inputnya.

IC TTL dapat bekerja dengan diberi tegangan 5 Volt.

IC CMOS (IC Complementary Metal Oxide Semiconductor) 

             Sebenarnya antara IC TTL dan IC CMOS memiliki pengertian sama, hanya terdapat beberapa perbedaan yaitu dalam penggunaan IC CMOS konsumsi daya yang diperlukan sangat rendah dan memungkinkan pemilihan tegangan sumbernya yang jauh lebih lebar yaitu antara 3 V sampai 15 V. level pengsaklaran CMOS merupakan fungsi dari tegangan sumber. Makin tinggi sumber tegangan akan sebesar tegangan yang memisahkan antara keadaan “1” dan “0”. Kelemahan IC CMOS diantaranya seperti  kemungkinan rusaknya komponen akibat elektrostatis dan harganya lebih mahal. Perlu diingat bahwa semua masukan (input) CMOS harus di groundkan atau dihubungkan dengan sumber tegangan.  C-MOS (Complementary with MOSFET) yang berisi rangkaian yang merupakan gabungan dari beberap komponen MOSFET untuk membentuk gate-gate dengan fungsi logic seperti halnya IC-TTL. Dalam satu kemasan IC C-MOS dapat berisi beberapa macam gate(gerbang) yang dapat melakukan berbagai macam fungsi logic seperti AND,NAND,OR,NOR,XOR serta beberapa fungsi logic lainnya seperti Decoders, Encoders, Multiflexer dan Memory.

Pada gambar diperlihatkan IC dengan gerbang NOR yang mengeluarkan output 0 atau 1 tergantung kondisi kedua inputnya.

IC C-MOS dapat bekerja dengan tegangan 12 Volt.

Ic Gerbang Logika Jenis TTL

Berikut jenis-jenis ic gerbang logika dari jenis ttl

Ic TTL Gerbang And

Untuk membuat gerbang and dari jenis TTL dapat digunakan ic 7408. IC ini terdiri dari 4 buah gerbang And yang mempunyai 2 input

Letak kaki-kakinya seperti gambar dibawah

                                 

Ic TTL Gerbang Or

Untuk membuat gerbang or dari jenis TTL dapat digunakan ic 7432. IC ini terdiri dari 4 buah gerbang or yang mempunyai 2 input. 

Letak kaki-kakinya seperti gambar dibawah

Ic TTL Gerbang Not

Untuk membuat gerbang not dari jenis TTL dapat digunakan ic 7404. IC ini terdiri dari 6 buah gerbang Not. 

Letak kaki-kakinya seperti gambar dibawah

Ic TTL Gerbang Nand

Untuk membuat gerbang nand dari jenis TTL dapat digunakan ic 7400. IC ini terdiri dari 4 buah gerbang nand yang mempunyai 2 input. 

Letak kaki-kakinya seperti gambar dibawah

Ic TTL Gerbang Nor

Untuk membuat gerbang nor dari jenis TTL dapat digunakan ic 7402. IC ini terdiri dari 4 buah gerbang nor yang mempunyai 2 input. 

Letak kaki-kakinya seperti gambar dibawah

Ic TTL Gerbang Xor

Untuk membuat gerbang xor dari jenis TTL dapat digunakan ic 7486. IC ini terdiri dari 4 buah gerbang xor yang mempunyai 2 input. 

Letak kaki-kakinya seperti gambar dibawah

Semua jenis IC diatas merupakan IC TTL sehingga sobat jangan sampai salah ketika memasang sumber tegangan

IC TTL memerlukan tegangan 5VDC. Namun jika sobat tidak menemukan IC TTL jenis diatas sobat dapat juga menggunakan jenis ICMOS. ICMOS mempunyai rentang tegangan yang lebih besar hingga 15V

Ic Gerbang Logika Jenis Cmos

Selain mengguakan ic TTL gerbang logika juga dapat dibuat dengan mengunakan ICMOS. Berikut jenis-jenis ic gerbang logika dari jenis cmos

CMOS Gerbang And

Untuk membuat gerbang and dari jenis CMOS dapat digunakan ic 4081. IC ini terdiri dari 4 buah gerbang And yang mempunyai 2 input

Letak kaki-kakinya seperti gambar dibawah

CMOS Gerbang Or

Untuk membuat gerbang or dari jenis CMOS dapat digunakan ic 4071. IC ini terdiri dari 4 buah gerbang or yang mempunyai 2 input

Letak kaki-kakinya seperti gambar dibawah

CMOS  Gerbang Not

Untuk membuat gerbang not dari jenis TTL dapat digunakan ic 4069. IC ini terdiri dari 6 buah gerbang not

Letak kaki-kakinya seperti gambar dibawah

CMOS  Gerbang Nand

Untuk membuat gerbang nand dari jenis CMOS dapat digunakan ic 4011. IC ini terdiri dari 4 buah gerbang nand yang mempunyai 2 input

Letak kaki-kakinya seperti gambar dibawah

CMOS  Gerbang Nor

Untuk membuat gerbang nor dari jenis CMOS dapat digunakan ic 4001. IC ini terdiri dari 4 buah gerbang nor yang mempunyai 2 input

Letak kaki-kakinya seperti gambar dibawah

CMOS  Gerbang Xor

Untuk membuat gerbang xor dari jenis CMOS dapat digunakan ic 4030. IC ini terdiri dari 4 buah gerbang xor yang mempunyai 2 input

Letak kaki-kakinya seperti gambar dibawah

CMOS  Gerbang Xnor

Untuk membuat gerbang xnor dari jenis CMOS dapat digunakan ic 4077. IC ini terdiri dari 4 buah gerbang xnor yang mempunyai 2 input. 

Letak kaki-kakinya seperti gambar diatas

Referensi:

• https://www.jalankatak.com/id/jenis-jenis-ic-gerbang-logika/
• https://puballattack.blogspot.com/2013/07/perbedaan-antara-cmos-dan-ttl.html

1. PENJELASAN GERBANG LOGIKA & ALJABAR BOOLEAN

Gerbang Logika

Sejarah Penemuan Gerbang Logika
     Pada tahun 1854 George Boole menciptakan logika simbolik yang sekarang dikenal dengan aljabar Boole. Setiap peubah (variabel) dalam aljabar Boole hanya memiliki dua keadaan atau dua harga, yaitu "keadaan benar" yang dinyatakan dengan " 1 " atau "keadaan salah" yang dinyatakan dengan " 0 "
Kemudian aljabar Boole diwujudkan berupa sebuah piranti atau sistem yang disebut "Gerbang Logika".
          Gerbang logika adalah piranti dua keadaan, yaitu mempunyai keluaran dua keadaan: keluaran dengan nol volt yang menyatakan logika 0 (atau rendah) dan keluaran dengan tegangan tetap yang menyatakan logika 1 (atau tinggi).
          Gerbang logika dapat mempunyai beberapa masukan yang masing-masing mempunyai salah satu dari dua keadaan logika, yaitu 0 atau 1.
          Gerbang-gerbang logika yang khususnya dipakai di dalam sistem digital, dibuat dalam bentuk IC (Integrated Circuit) yang terdiri atas transistor-transistor, diode dan komponen-komponen lainnya. 

Jenis - jenis Gerbang Logika

Terdapat 7 jenis Gerbang Logika Dasar yang membentuk sebuah Sistem Elektronika Digital, yaitu :

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

Dari ke-7 jenis diatas, Gerbang Logika dibagi menjadi 2 :

1. Gerbang Logika Inverter (Pembalik), contohnya Gerbang Logika NOT (NOT Gate)

2. Gerbang Logika Non-Inverter, contohnya Gerbang Logika AND,OR,NAND,NOR,XO,XNOR

Gerbang AND (AND Gate)

Gerbang AND memerlukan 2 atau lebih Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang AND akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 1 jika semua masukan (Input) bernilai Logika 1 dan akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 0 jika salah satu dari masukan (Input) bernilai Logika 0. 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 AND (AND Gate)

Diagram Waktu Gerbang AND

Gerbang OR (OR Gate)

Gerbang OR memerlukan 2 atau lebih Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang OR akan menghasilkan Keluaran (Output) 1 jika salah satu dari Masukan (Input) bernilai Logika 1 dan jika ingin menghasilkan Keluaran (Output) Logika 0, maka semua Masukan (Input) harus bernilai Logika 0.

Simbol yang menandakan Operasi Logika OR adalah tanda Plus (“+”). Contohnya : Z = X + Y.

Simbol dan Tabel Kebenaran Gerbang OR (OR Gate)

Diagram Waktu Gerbang OR

 Gerbang NOT (NOT Gate)

Gerbang NOT hanya memerlukan sebuah Masukan (Input) untuk menghasilkan hanya 1 Keluaran (Output). Gerbang NOT disebut juga dengan Inverter (Pembalik) karena menghasilkan Keluaran (Output) yang berlawanan (kebalikan) dengan Masukan atau Inputnya. Berarti jika kita ingin mendapatkan Keluaran (Output) dengan nilai Logika 0 maka Input atau Masukannya harus bernilai Logika 1. Gerbang NOT biasanya dilambangkan dengan simbol minus (“-“) di atas Variabel Inputnya.

Simbol dan Tabel Kebenaran Gerbang NOT (NOT Gate)  

Diagram Waktu Gerbang NOT

Gerbang NAND (NAND Gate)

Arti NAND adalah NOT AND atau BUKAN AND, Gerbang NAND merupakan kombinasi dari Gerbang AND dan Gerbang NOT yang menghasilkan kebalikan dari Keluaran (Output) Gerbang AND. Gerbang NAND akan menghasilkan Keluaran Logika 0 apabila semua Masukan (Input) pada Logika 1 dan jika terdapat sebuah Input yang bernilai Logika 0 maka akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 1.

Simbol dan Tabel Kebenaran Gerbang NAND (NAND Gate) 

Diagram Waktu Gerbang NAND

Gerbang NOR (NOR Gate)

Arti NOR adalah NOT OR atau BUKAN OR, Gerbang NOR merupakan kombinasi dari Gerbang OR dan Gerbang NOT yang menghasilkan kebalikan dari Keluaran (Output) Gerbang OR. Gerbang NOR akan menghasilkan Keluaran Logika 0 jika salah satu dari Masukan (Input) bernilai Logika 1 dan jika ingin mendapatkan Keluaran Logika 1, maka semua Masukan (Input) harus bernilai Logika 0.

Simbol dan Tabel Kebenaran Gerbang NOR (NOR Gate) 

Diagram Waktu Gerbang NOR

 

Gerbang X-OR (X-OR Gate)

X-OR adalah singkatan dari Exclusive OR yang terdiri dari 2 Masukan (Input) dan 1 Keluaran (Output) Logika. Gerbang X-OR akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 1 jika semua Masukan-masukannya (Input) mempunyai nilai Logika yang berbeda. Jika nilai Logika Inputnya sama, maka akan memberikan hasil Keluaran Logika 0.

Simbol dan Tabel Kebenaran Gerbang X-OR (X-OR Gate) 

Diagram Waktu Gerbang X-OR

 Gerbang X-NOR (X-NOR Gate)

Seperti Gerbang X-OR,  Gerban X-NOR juga terdiri dari 2 Masukan (Input) dan 1 Keluaran (Output). X-NOR adalah singkatan dari Exclusive NOR dan merupakan kombinasi dari Gerbang X-OR dan Gerbang NOT. Gerbang X-NOR akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 1 jika semua Masukan atau Inputnya bernilai Logika yang sama dan akan menghasilkan Keluaran (Output) Logika 0 jika semua Masukan atau Inputnya bernilai Logika yang berbeda. Hal ini merupakan kebalikan dari Gerbang X-OR (Exclusive OR).

Simbol dan Tabel Kebenaran Gerbang X-NOR (X-NOR Gate) 

Diagram Waktu Gerbang X-NOR

Aljabar Boolean

Aljabar boolean, adalah sistem aljabar himpunan atau proposisi yang memenuhi aturan-aturan ekivalen logis. 

• Misalkan B dengan operasi + (OR) dan * (AND), atau suatu komplemen, dan dua elemen yang beda 0 dan 1 yang didefinisikan pada himpunan atau proposisi, sehingga a,b dan c merupakan elemen B yang mempunyai sifat-sifat identitas, komutatif, distributif dan komplemen.
• Misalkan F dengan operasi + (OR) dan ● (AND), atau suatu komplemen (‘), dan dua elemen yang beda 0 dan 1 yang didefinisikan pada himpunan atau proposisi, sehingga a,b dan c merupakan elemen B yang mempunyai sifat-sifat identitas, komutatif, distributif dan komplemen.

Fungsi Aljabar Boolean :

Terdapat 2 jenis Teorema dalam Aljabar Boolean :

– Teorema variabel tunggal :

Teorema variable tunggal diperoleh dari hasil penurunan operasi logika dasar OR, AND, dan NOT yang mana teorema itu meliputi teorema 0 dan 1, identitas idempotent, komplemen dan involusi.

– Teorema variabel jamak :

Teorema variable jamak terdiri dari teorema komutatif, distributive, asosiatif, absorsi dan morgan.

Hukum Aljabar Boolean

Dengan menggunakan Hukum Aljabar Boolean ini, kita dapat mengurangi dan menyederhanakan Ekspresi Boolean yang kompleks sehingga dapat mengurangi jumlah Gerbang Logika yang diperlukan dalam sebuah rangkaian Digital Elektronika.

Berikut 6 tipe Hukum yang berkaitan dengan Hukum Aljabar Boolean :

1. Hukum Komutatif (Commutative Law)

Hukum Komutatif menyatakan bahwa penukaran urutan variabel atau sinyal Input tidak akan berpengaruh terhadap Output Rangkaian Logika.

Contoh :

Perkalian (Gerbang Logika AND)

X.Y = Y.X

Penjumlahan (Gerbang Logika OR)
X+Y = Y+X

Catatan : Pada penjumlahan dan perkalian, kita dapat menukarkan posisi variabel atau dalam hal ini adalah sinyal Input, hasilnya akan tetap sama atau tidak akan mengubah keluarannya.

2. Hukum Asosiatif (Associative Law)

Hukum Asosiatif menyatakan bahwa urutan operasi logika tidak akan berpengaruh terhadap Output Rangkaian Logika.

Contoh :

Perkalian (Gerbang Logika AND)
W . (X . Y) = (W . X) . Y

Penjumlahan (Gerbang Logika OR)
W + (X + Y) = (W + X) + Y

Catatan : Pada penjumlahan dan perkalian, kita dapat mengelompokan posisi variabel dalam hal ini adalah urutan operasi logikanya, hasilnya akan tetap sama atau tidak akan mengubah keluarannya. Tidak peduli yang mana dihitung terlebih dahulu, hasilnya tetap akan sama. Tanda kurung hanya sekedar untuk mempermudah mengingat yang mana akan dihitung terlebih dahulu.

3. Hukum Distributif

Hukum Distributif menyatakan bahwa variabel-variabel atau sinyal Input dapat disebarkan tempatnya atau diubah urutan sinyalnya, perubahan tersebut tidak akan mempengaruhi Output Keluarannya.

4. Hukum AND (AND Law)

Disebut dengan Hukum AND karena pada hukum ini menggunakan Operasi Logika AND atau perkalian. Berikut ini contohnya :

5. Hukum OR (OR Law)
Hukum OR menggunakn Operasi Logika OR atau Penjumlahan. Berikut ini adalah Contohnya :

6. Hukum Inversi (Inversion Law)

Hukum Inversi menggunakan Operasi Logika NOT. Hukum Inversi ini menyatakan jika terjadi Inversi ganda (kebalikan 2 kali) maka hasilnya akan kembali ke nilai aslinya.

Jadi, jika suatu Input (masukan) diinversi (dibalik) maka hasilnya akan berlawanan. Namun jika diinversi sekali lagi, hasilnya akan kembali ke semula.

Referensi:

• https://teknikelektronika.com/pengertian-gerbang-logika-dasar-simbol/
• 6.-Elektronika-Digital-Gerbang-logika-Aljabar-Boolean.pdf