gerbang logika

Mengenal Gerbang Logika Dasar Lebih Jauh (Lengkap)

Posted on

Dalam dunia elektronika, mungkin kamu mengenal yang namanya gerbang logika. Istilah ini menjadi piranti khusus yang mengolah input dan output dari sistem digital.

Bagi kamu yang ingin tahu dasar maupun konsep lanjutan yang lebih rumit, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan terlebih dahulu.

Misalnya mengenai konsep dasar yang menjadi tumpuan penting. Bagi pemula mungkin konsep dasar ini agak sulit karena masih awam.

Namun setelah berkecimpung dengan dunianya, kamu akan terbiasa untuk memposisikan diri. Simak informasi lengkapnya di bawah ini!

Pengertian

Istilah yang juga disebut dengan nama logic gate ini dibentuk dari rangkaian sederhana. Rangkaian tersebut terdiri dari komponen IC (Integrated Circuit), dioda dan juga transistor.

Mengingat sinyal yang diproses merupakan bilangan biner, maka sinyal yang didapat hanya ada dua kode, yakni 0 dan 1 saja.

Ada banyak macam gerbang logika di dunia elektronika, tapi sebenarnya hanya ada 3 gerbang utama yang membentuk gerbang lainnya, yakni AND, NOT dan juga OR.

Nah, untuk gerbang lainnya hanya menjadi turunan gerbang dasar atau hasil kombinasi gerbang dasar yang nanti akan dibahas.

Turunan gerbang dasar yang dimaksud di sini adalah NOR, NAND, XOR, dan XNOR.

Kesimpulannya, jika kamu sudah menguasai tiga gerbang utama tadi, bisa dipastikan gerbang turunan tidak akan terlalu sulit dipahami. Mengingat rumusnya juga hampir sama bahkan bisa dikatakan mirip.

Fungsi

Fungsi utama komponen elektronika ini adalah untuk melakukan fungsi logika dasar yang nantinya digunakan untuk membentuk sirkuit digital yang terhubung. Umumnya gerbang logika terbagi menjadi dua input nilai biner.

Begitu pula untuk hasil output yang hanya mencangkup dua bilangan saja, yakni bilangan 1 dan atau dikenal dengan false or true.

Komponen IC yang sederhana misalnya seperti IC Logic TTL 7408 yang bagiannya hanya terbagi menjadi beberapa gerbang saja.

Di rangkaian elektronika sederhana, entah IC TTL atau CMOS umumnya digunakan di rangkaian sebagai berikut:

  1. Rangkaian flip flop
  2. Rangkaian decoder yang fungsinya untuk mengubah bilangan biner ke bilangan yang lainnya
  3. Rangkaian encoder yang nanti berfungsi untuk mengubah bilangan menjadi bentuk biner
  4. Rangkaian multiplexer
  5. Rangkaian demultiplexer
  6. Rangkaian counter
  7. Rangkaian untuk keamanan yang menggunakan kode kunci rahasia

Di bagian IC mikroprosesor (microprocessors) umumnya sangat kompleks dengan jutaan gerbang logika dan juga komponen IC.

Ini biasanya disebut dengan chip. Contohnya seperti Chip Intel Stratix 10GX yang memiliki logic sebanyak 10,2 juta logic.

Jadi, dengan adanya ribuan gerbang ini, akhirnya bisa membangun operasi digital yang telah terstruktur dan kompleks.

Maksimum gerbang yang ada di chip ditentukan oleh ukuran chip mikroprosesor yang dibagi dengan gerbang logik tadi.

Tabel Kebenaran Gerbang Logika

Tabel kebenaran logika mencangkup tabel yang berisi variabel atau berbagai kemungkinan nilai logika biner yang mungkin diberi ke input gerbang logika atau digunakan untuk analisa nilai kebenaran suatu metode. Tabel yang dimaksud dikenal juga dengan nama truth table.

Dalam konsep bahasa matematika biner, tabel tersebut dipakai untuk menganalisa suatu kebenaran dari pernyataan yang ada di dunia elektronika identik dengan input khusus.

Mengingat ada 7 gerbang logika, tentu saja ada 7 tabel kebenaran yang dapat digambarkan. Berikut tabel kebenaran yang dimaksud:

·         AND

A B Output
0 0 0
1 0 0
0 1 0
1 1 1

·         OR

A B Output
0 0 0
1 0 1
0 1 1
1 1 1

·         XOR

A B Output
0 0 0
1 0 1
0 1 1
1 1 0

·         NAND

A B Output
0 0 1
1 0 1
0 1 1
1 1 0

·         NOR

A B Output
0 0 1
1 0 0
0 1 0
1 1 0

·         XNOR

A B Output
0 0 1
1 0 0
0 1 0
1 1 1

·         NOT

A B Output
0 0 1
1 0 0

Jenis-Jenis Gerbang Logika

Setidaknya ada 7 gerbang logika yang bisa bisa dipelajari. Ketujuhnya terbagi menjadi 3 gerbang utama dan 4 gerbang turunan. Untuk lebih jelasnya, berikut adalah jenis-jenisnya:

1.     NOT Gate

NOT Gate menjadi gerbang logik dasar yang ciri khasnya punya nilai output yang berkebalikan dengan nilai outputnya.

Karena konsep ini, gerbang NOT disebut dengan gerbang pembalik. Disebut begitu karena gerbang ini menghasilkan output yang kebalikan dari inputnya.

Misalnya, jika input bernilai logika 1, maka outputnya bernilai logika 0 atau sebaliknya, jika input bernilai 0 maka outputnya menjadi logika 1. Gerbang NOT menjadi satu-satunya gerbang logika yang hanya ada logika 1 input saja.

Karena sifatnya inilah, gerbang ini dikenal dengan sebutan inverter. Dasarnya gerbang NOT sama dengan negasi. Untuk lebih jelasnya, kamu bisa simak simulasi tabel kebenaran berikut:

X Output
0 1
1 0

Gerbang ini berbeda dengan gerbang lainnya karena tidak bisa dibuat memakai RTL. Transistor yang dipakai harus berada dalam kondisi ON dan output OFF kebalikan dari output Q.

Gerbang NOT umumnya diberi simbol yang bentuknya seperti segitiga yang menunjuk ke kanan dengan lingkaran di bagian ujungnya.

2.     AND Gate

Gerbang logika AND merupakan gerbang logika dasar yang nilai output bernilai logika 1 saat inputnya minimal ada dua input seperti X dan Y dengan kondisi nilai input bernilai 1. Prinsip gerbang logika AND ini identik dengan saklar seri.

Supaya rangkaian bisa bekerja, maka keduanya saklar harus berada dalam posisi ON. Agar lebih paham, berikut tabel kebenarannya:

A B Output
0 0 0
1 0 0
0 1 0
1 1 1

Kamu bisa memperhatikan tabel kebenaran yang sudah kami berikan. Untuk mengingat tabelnya dengan mudah ada trik khusus yang bisa dikuasai. Gerbang AND akan memiliki keluaran logika 1 jika variabel inputnya bernilai logika 1.

Sebaliknya, gerbang AND akan menghasilkan keluaran logika O jika salah satu inputnya adalah logika 0. Sangat mudah dipahami bukan? Sederhananya, gerbang AND 2 input dibangun memakai RTL Resistor Transistor Switch yang terhubung ke input dan langsung masuk ke basis transistor.

Kedua transistor yang digunakan harus dalam posisi jenuh ON untuk keluaran Q yang dihasilkan. Umumnya, gerbang logika ini memiliki 2 atau 3 inputan dasar. Tidak bisa diubah untuk inputnya karena sudah menjadi paten.

3.     OR Gate

Gerbang logika OR menjadi gerbang logika dasar yang output akan bernilai logika 1 apabila kedua atau salah satu input logik mendapat logika 1. Sedangkan output bernilai logika 1 jika outputnya dalam, keadaan logika 0.

Jika dalam rangkaian saklar, OR gate lebih mengarah ke saklar dengan posisi susunan paralel. Yang mana hanya diperlukan satu switch ON supaya rangkaian bisa menyala. Untuk lebih pahamnya, kamu bisa simak tabel kebenaran berikut:

A B Output
0 0 0
1 0 1
0 1 1
1 1 1

Secara sederhana, gerbang OR 2 input bisa dibangun memakai RTL resistor transistor switch yang sudah terhubung bersama dengan input dan terhubung ke basis transistor. Kedua transistor tersebut harus ada di kondisi ON untuk keluaran Q.

Di gerbang ini kamu akan menemukan dua gerbang, yakni 2 input dan 3 input. Intinya, jika input yang diinginkan adalah ganjil, maka input yang tidak dipakai bisa dijadikan sebagai LOW dengan menyambungkannya ke ground memakai resistor pull down yang sesuai standar.

4.     NAND Gate

Sesuai namanya, ini merupakan gerbang logika kombinasi dari NOT dan AND. Jadi wajar jika output yang diberikan adalah kebalikan dari AND. Jadi nilai outputnya hanya bernilai 1 jika input dalam kondisi logika 0.

Begitu pula sebaliknya, input akan menerima input logika 1 jika output menghasilkan logika 0. Untuk tabel kebenarannya sebagai berikut;

A B Output
0 0 1
1 0 1
0 1 1
1 1 0

Untuk mengenali komponen ini kamu tinggal mengingat gerbang AND saja. pasalnya output yang dihasilkan gerbang NAND adalah kebalikan dari output yang dihasilkan dari gerbang AND.

Sama dengan beberapa gerbang lainnya, gerbang ini bisa dibangun memakai RTL resistor transistor switch yang telah dihubungkan dengan input yang langsung masuk ke basis transistor. Untuk transistornya harus dalam kondisi mati untuk keluaran Q.

Gerbang ini bisa menghasilkan fungsi logis yang diinginkan dengan simbol gerbang AND standar dengan tambahan lingkaran yang dikenal dengan sebutan gelembung inversi. Fungsi NAND mempunyai input sendiri yang membedakannya dengan gerbang lain pada umumnya.

Di mana bagian IC gerbang NAND di pasaran memiliki 2, 3, dan 4 input saja. Untuk mengatasi masalah ini, biasanya gerbang NAND dibuat bersamaan dengan memberi input yang lebih banyak. Gerbang ini dikenal juga sebagai gerbang universal karena gerbang yang banyak dipakai saat ini.

5.     NOR Gate

Gerbang logika ini mempunyai prinsip kerja gabungan antara gerbang OR dan juga gerbang NOT. Jadi tidak heran jika output gerbang ini hanya bernilai 1 apabila input semua gerbang dalam kondisi logika 0.

Di kondisi selain ini, misal salah satu atau keduanya mempunyai input logika 1, maka outputnya langsung bernilai tetap logika 0. Ini menjadi konsep dasar dan tidak bisa diubah sedikitpun. Untuk lebih jelasnya, berikut tabel kebenaran dari gerbang logik ini;

A B Output
0 0 1
1 0 0
0 1 0
1 1 0

Singkatnya, sama dengan gerbang AND yang telah dibahas, output yang dihasilkan gerbang NOR adalah kebalikan dari output gerbang OR. Jadi kamu cukup mengingat bagian gerbang OR saja dan kemudian membalikkannya.

Transistor yang digunakan untuk gerbang ini sama dengan gerbang pada umumnya. Di mana memakai RTL resistor transistor switch yang di dalamnya sudah terhubung bersamaan dengan input yang terhubung masuk ke basis transistor. Kedua transistornya juga harus cut off atau mati untuk keluaran Q.

Sama dengan fungsi OR, fungsi NOR memiliki input berbeda yang mana IC gerbang NOR di pasaran hanya ada gerbang 2, 3 dan juga 4 input saja. Untuk mengatasi masalah tersebut, bisa dihubungkan dengan gerbang NOR bersamaan agar mendapat jumlah input yang dibutuhkan.

Tidak jauh berbeda dengan gerbang NAND, gerbang NOR menjadi gerbang universal karena banyak digunakan untuk kebutuhan elektronika.

Dengan menghubungkan bersama-sama, gerbang NOR ini bisa membentuk tiga herbang logika dasar seperti OR, NOT dan juga AND. Berikut contoh IC gerbang NOR yang ada di pasaran:

  • 74LS02 Quad 2 Input
  • 74LS27 Triple 3 Input
  • 74LS260 Dual 4-input
  • CD4001 Quad 2 Input
  • CD4025 Triple 3 Input

6.     XOR Gate

Gerbang ini agak unik dibanding beberapa gerbang logika lain yang sudah dibahas di awal. Gerbang ini merupakan singkatan dari Exclusive OR gate.

Sesuai namanya, gerbang ini merupakan kombinasi X-Or dan gerbang Not. Di mana output yang dihasilkan hanya bernilai logika 1 apabila salah satu input X ataupun Y dalam kondisi yang bernilai logika 1.

Saat kondisi input di dalamnya menjadi logika 0 atau dalam kondisi logika 1, output yang dihasilkan tetap menjadi logika 0. Untuk mengetahui kombinasi elektronik ini, kamu bisa mempelajari tabel kebenarannya berikut;

A B Output
0 0 1
1 0 0
0 1 0
1 1 1

Untuk mengingat tabel kebenaran ini juga tidak terlalu sulit. Jika kedua input memiliki nilai logika yang sama, maka akan menghasilkan input logika 0. Sebaliknya, jika input yang ada memiliki logika yang berbeda, maka output yang dihasilkan adalah logika 1.

7.     XNOR Gate

Gerbang logika XNOR merupakan gerbang logika dalam dunia elektronik yang memiliki singkatan Exclusive NOR Gate. Gerbang ini memiliki konsep output yang dihasilkan merupakan kebalikan dari gate XOR yang telah dibahas sebelumnya.

Output gerbang XNOR hanya bernilai logika 1 jika kedua input A dan B dalam kondisi logika 1 atau dalam kondisi logika o. Jika kondisi input tidak sama antara A dan B, maka output yang dihasilkan akan tetap bernilai logika 0.

Supaya lebih tahu dasar dari gerbang ini, kamu bisa membaca tabel kebenarannya berikut:

A B Output
0 0 1
1 0 0
0 1 0
1 1 1

Seperti yang telah disebutkan, gerbang ini adalah kebalikan dari XOR yang telah dibahas sebelumnya. Maka untuk mengingat tabel kebenarannya juga ada trik tersendiri. Untuk mengingat tabel kebenarannya, kamu tinggal mengingat tabel kebenaran XOR.

Setelah itu, tabel kebenaran dari output yang dihasilkan bisa dibalikkan. Dengan begitu, kamu akan mendapat nilai output untuk XNOR ini.

Penerapan Gerbang Logika

Sudah banyak penggunaan atau penerapan dari basic logic gate ini. Bagi yang belum menyadarinya mungkin tidak akan tahu., Namun bagi yang sudah kenal dengan pembahasan di dalamnya, mungkin tidak sulit untuk melihat penerapannya.

Umumnya gerbang logik dipakai untuk sistem elektronika berbasis digital dengan memakai komponen elektronik seperti Integrated Circuit (IC), relay, optik, dioda ataupun elemen mekanikal.

Mengingat menjadi bagian penting bagi elemen elektronika, tentu kamu yang mempelajari elektronika perlu mengenal gerbang ini dengan baik. Pasalnya menjadi dasar untuk semua komponen atau perangkat yang akan kamu pelajari.

Itu saja pembahasan mengenai logic gate yang bisa dibahas di artikel ini. Bagi masyarakat awam, pembahasan seperti ini tidak terlalu penting untuk dikuasai. Namun bagi pencinta elektronika, gerbang logika adalah salah satu dasar penting untuk dipahami dan dikuasai.

Referensi:
  1. https://panduanteknisi.com/gerbang-logika-pengertian-fungsi-simbol-dan-jenisnya.html
  2. https://www.webstudi.site/2017/05/gerbang-logika.html?m=1https://www.webstudi.site/2017/05/gerbang-logika.html?m=1
Gravatar Image
Assalamualaikum,Saya Wasis saat ini tinggal di surabaya dan sebagai lecturer di salah satu politeknik negeri bidang energi, selain sebagai lecturer saya mengelola beberapa blog serta menyukai digital marketing, seo dan IT. email : wasiswa@gmail.com

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *