LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA II
No. Kelompok
: VI (enam)
Nama
: Dannang Yulio Maslian
NPM
: 1306365171
Fak/ Prog. Studi
: MIPA/ Fisika
Tanggal Percobaan
: Jumat, 27 Februari 2015
No. Modul
: I
Nama Percobaan
: Digital Integrated Circuits AND, OR Gates
Kawan Kerja
: Yoga Julian Prasutiyo
Asisten
:
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR II DEPARTEMEN FISIKA F ISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS INDONESIA
A. TUJUAN
1. Mengetahui karakteristik dan symbol AND gate dan OR gate. 2. Menemukan secara eksperimental kebenaran tabel kombinasi AND gate dan OR gate. 3. Menemukan secara eksperimental kebenaran tabel kombinasi AND/OR gate. B. TEORI DASAR
Integrated Circuit (IC) adalah suatu komponen elektronik yang dibuat dari bahan semi conductor, dimana IC merupakan gabungan dari beberapa komponen seperti Resistor, Kapasitor, Dioda dan Transistor yang telah terintegrasi menjadi sebuah rangkaian berbentuk chip kecil, IC digunakan untuk beberapa keperluan pembuatan peralatan elektronik agar mudah dirangkai menjadi peralatan yang berukuran relatif kecil.
Dan Pada eksperimen kali ini, Kita akan belajar mengenai digital ICs, atau lebih tepatnya linier ICs. Digital ICs adalah logic circuits , membangun blok computer dan kalkulator digital. Dasar sirkuit digital adalah lebih simpel dan akan cocok sebagai pendahuluan digital ICs. 1. Logic Circuits
Elektronik digital atau atau rangkaian digital apapun tersusun dari apa yang disebut sebagai gerbang logika.
Gerbang logika melakukan operasi logika pada satu atau lebih input dan menghasilkan ouput yang tunggal. Output yang dihasilkan merupakan hasil dari serangkaian operasi logika berdasarkan prinsip prinsip aljabar boolean. Dalam pengertian elektronik, input dan output ini diwujudkan dan voltase atau arus (tergantung dari tipe elektronik yang digunakan). Setiap gerbang logika membutuhkan daya yang digunakan sebagai sumber dan tempat buangan dari arus untuk memperoleh voltase yang sesuai. Dalam elektrokika digital sebuah gate adalah sebuah logic circuits dengan satu output dan satu atau lebih banyak input; sebuah sinyal output muncul untuk beberapa kombinasi sinyal input. Dalam eksperimen ini kita memeriksa dan menguji AND gate dan OR gate. Logic circuits dapat menjadi satu atau dua keadaan, seperti on atau off, high atau low, magnetized or unmagnetized, seterusnya. Sebuah sakelar tekan adalah contoh dari alat two-state. Dasar pembentukan gerbang logika adalah tabel kebenaran (truth table). Ada tiga bentuk dasar dari tabel kebenaran yaitu AND, OR, dan NOT. Berikut penjelasan masing-masing gerbang logika. 2. AND Gate
Gerbang AND mempunyai dua atau lebih dari dua sinyal input tetapi hanya satu sinyal output. Dalam gerbang AND, untuk menghasilkan sinyal keluaran berlogika high maka semua sinyal masukan harus bernilai high. Gerbang logika AND pada Datashhet nama lainnya IC TTL 7408
(a)
(b)
Gambar: (a) Symbol AND Logic Gate dan (b) Truth Table AND
Untuk lebih jelasnya dapat kita lihat pada modul, Gambar 42-1 menunjukkan sebuah diode sirkuit dengan sakelar input and resistor 100k Ω. Sumber tegangan adalah +5 V. ketika sakelar dalam posisi ground, diode dalam kondisi forward bias dan bernilai 0,7 V yang melewati diode. Dengan kata lain, ketika sakelar pada +5V, tegangan bersih yang berhasil melewati diode-resistor adalah 0. Sebagai hasil, dioda tidak menghantarkan. Sejak tidak ada arus yang memuati resistor, output untuk or memasok tegangan. Sehingga output adalah high (+5 V) ketika input high. Sekarang lihat pada two-input AND gate pada gambar 42-2a. ketika kedua sakelar pada posisi ground, kedua diode bisa menjadi konduktor(menghantarkan) dan besar output adalah low. Jika kemudian output masih low karena
sakelar menuju +5V dan
pada posisi ground,
masih conduct. Dan sebaliknya , jika
pada
posisi ground dan pada + 5V, diode conducting dan output masih low. Satu cara yang untuk mendapatkan sebuah output high dengan AND gate adalah dengan menggunakan semua input high. Jika
dan
keduanya pada +5V,
kedua diode nonconducting . Dalam kasus ini, output ditarik ke atas sumber tegangan kerena tidak ada arus yang memuati resistor. Dengan menambah diode dan sakelar , kita dapat mendapatkan tiga input AND gate dan seterusnya. Menunjukkan Seberapa banyak jumlah input AND gate yang dimilikia, operasi tetap sama. Sehingga, semua input harus high untuk mendapatkan output high. Jika ada yang low maka output akan low. Transistor, MOSFETs, dan komponen lain dapat juga digunakan pada konstruksi AND gate. Gambar 42-2b, Menunjukkan schematic symbol untuk dua input AND gate. Gambar 42-2c, menunjukkan system untuk tiga input AND gate, gambar 42-2d, untuk empat input. Untuk AND gate dapat disimpulkan, semua input harus high untuk mendapatkan output high. 3. Truth Table for Two-input AND gate
Sifat respon sirkuit logic biasanya terangkum dalam bentuk truth tables. Ini adalah tabel yang menunjukkan output untuk semua kombinasi sinyal input. Tabel di bawah ini menunjukkan truth table untuk dua input AND gate.
Gambar: Truth Table AND Binary berarti “dua”. Computer menggunakan bilangan system binary. Mempunyai angka 0 sampai 9, sebuah bilangan binary system hanya mempunyai angka 0 dan 1. Hal ini lebih baik untuk elektronik digital dimana sinyal adalah low dan high, sakelar adalah terbuka dan tertutup, lighs adalah off dan on, dan seterusnya. Di dalam eksperimen kita akan menggunakan positive logic, ini berarti binary 0 merepresentasikan keadaan low state dan binary 1 high state.
Dengan
pengertian itu, tabel 42-2: Inputs A Low Low High High
B Low High Low High
Output Low Low Low High
Dan truth table untuk dua input AND, memberikan informasi sama seperti tabel 42-1: Inputs A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
Output 0 0 0 1
4. OR Gate dan Truth Table
Gerbang OR mempunyai dua atau lebih dari dua sinyal input tetapi hanya satu sinyal output. Dalam gerbang OR, untuk menghasilkan sinyal keluaran berlogika high hanya butuh salah satu saja input berlogika high. Gerbang logika OR pada Datashhet nama lainnya IC TTL 7432.
Gambar: Simbol OR Logic Gate Untuk lebih jelasnya dapat di lihat pada modul. Gambar 42-3a menunjukkan dua input OR gate. Ketika kedua sakelar pada posisi ground, diode tidak menghantarkan dan output adalah low. Jika sakelar di set +5 V , maka
diode
menghantarkan dan output mendekati 4.3 V. pada kenyatannya, kedua sakelar dapat menjadi +5 V dan output akan menjadi sekitar +4.3 V. Oleh karena itu, jika salah satu input high atau jika keduanya high. Tabel 42-3, merangkum operasi dari dua input OR gate dalam binary 0 dan 1. Seperti yang kau lihat, jika kedua input adalah low , output adalah low. Jika ada yang input high , output adalah high. Jika kedua kedua input adalah high maka output high. Tidak seperti AND gate dimana semua input harus tinggi untuk mendapatkan output high, OR gate dapat memperoleh output high jika ada input high. Tabel: Two input OR Gate Inputs A 0 0 1 1
Gambar 42-3b menunjukkan
B 0 1 0 1
Output 0 1 1 1
symbol untuk dua input pada gate. Dengan
penambahan dioda kepada gate, kita dapat memproduksi tiga input OR gate, empat input OR gate dan seterusnya. Gambar 42-3c dan 42-3d menunjukkan skema simbol untuk tiga dan empat input OR gate. 5. Kombinasi AND-OR Gate.
Kombinasi AND dan OR gate dapat digunakan untuk bentuk operasi logic yang kompleks pada computer. Gambar 42-4 adalah contoh kombinasi AND dan OR gate. Untuk menganalisis sirkuit, perhatikan kejadian apa untuk semua
kemungkinan input mulai dengan semua low, satu low, dan seterusnya. Dan jika semua input adalah low , AND gate mempunyai output low, dan kedua input OR gate adalah low maka output akhir adalah low. Hal ini ditunjukkan pada entri pertama tabel 42-4. Tabel: AND – OR Circuit Inputs A 0 0 0 0 1 1 1 1
B 0 0 1 1 0 0 1 1
C 0 1 0 1 0 1 0 1
Output 0 1 0 1 0 1 1 1
Selanjutnya, perhatikan jika A low, B low, C high. OR gate akan mempunyai output akhir high, ini ditunjukkan pada entri kedua pada tabel 4. Dengan menganalisa kombinasi input, kita dapat memperoleh hasil sesuai truth tabel, dan hal itu perlu di analisa lebih lanjut. 6. IC gate
Sekarang ini, kebanyakan sirkuit logic sudah seperti ICs. Transistor-transistor logic (TTL) menjadi komersial pada 1964. Sehingga, TTL menjadi sangat popular di keluarga ICs digital . Pada eksperimen ini kita akan bekerja mengenai TTL gate.
Gambar di atas menunjukkan sebuah 7408, satu dari sekian banyak ICs dalam keluarga TTL. Seperti yang kau lihat, dual-in-line package mengandung empat
AND gate. Untuk alasan ini, itu disebut quad to input AND gate. dicatat bahwa pin 14 adalah pin suplay Daya.
Supaya piranti TTL bekerja dengan baik, sumber tegangan harus antara +4.75 dan +5.25 V. Hal ini mengapa +5 V adalah besar sumber tegangan untuk semua piranti TTL. Untuk pin 7, sering ground untuk chip. Pin yang lain untuk input dan output.
Empat AND gate tidak bergantung dengan yang lainnya. Dengan kata lain, semua dapat dikombinasikan masing-masing dengan yang lainnya atau piranti TTL lain sebagai quad two input OR gate yang ditunjukkan pada gambar di atas, yaitu Ic 7432. Dan harus di ingat kembali bahwa pin 14 berhubung dengan sumber tegangan dan pin 7 ke ground.
7. Boolean Equations
Aljabar Boolean adalah aljabar khusus yang digunakan dengan sirkuit logika. Pada aljabar Boolean, variabel dapat mempunyai satu dari dua nilai: 0 atau 1. Teori Aljabar boolean digunakan untuk mempermudah dalam menyelesaikan perhitungan, penjabarannya dapat dilakukan dengan menggunakan sifat sifat persamaan aljabar boolean karena pada dasarnya rangkaian logika (digital) dibentuk dari beberapa gabungan komponen elektronik yang terdiri dari bermacam macam Gate dan rangkaian rangkaian lainya sehingga membentuk rangkaian elektronika yang bersifat komplek dan rumit.
Aljabar Boolean menggunakan tanda plus dan titik. Pada aljabar Boolean, tanda + untuk operasi OR gate.
Untuk contoh, jika input sebuah OR gate adalah A dan B, maka output Y adalah Y=A+B
Sama dengan tanda (∙) digunakan untuk operasi AND gate. Sehingga output dari dua input AND gate ditulis sebagai Y = A B ∙
atau Y= AB
Ekspresi ini dapat dikombinasikan untuk menggambarkan suatu sirkuit logic a. AND gate pada gambar 4 dapat diekspresikan dalam aljabar Boolean sebagai AB. Output ini disuplay satu input untuk OR gate yang outputnya adalah Y=AB+C
RANGKUMAN
1. Digital Elektronik berhubungan dengan tegangan dengan satu dari dua keadaan, high atau low. 2. Sirkuit digital disebut sebagai sirkuit logika karena kombinasi input menentukan output. 3. Pada logika positif, biner 0 menjelaskan tegangan low dan biner 1 menjelaskan tegangan tinggi. 4. Sederhana sirkuit logika adalah dua input OR gate dan dua input AND. 5. Semua input harus high untuk mendapatkan output high dari sebuah AND gate. 6. Sebuah OR gate mempunyai output tinggi jika ada salah satu input yang tinggi. 7. Sebuah truth table meringkas rangkuman semua input atau output. 8. TTL adalah Paling Popular/ Terkenal dalam Keluarga Digital IC
C. PERALATAN
1. Sebuah Power Supply tegangan + 5V 2. Sebuah Digital Multimeter 3. sebuah ICs 7408 dan ICs 7432 4. Sebuah Logic Breadboard 5. 3 buah SPDT Switch
D. PROSEDUR PERCOBAAN (Lengkap dengan SIMULASI Dari Multisim) 1. Gerbang AND
Gambar: Gerbang AND
a. Menghubungkan sirkuit seperti pada gambar di atas dan mengingat untuk menghubungkan terminal 14 ke +5V dan terminal 7 ke ground. b. Mengatur switch sesuai yang dibutuhkan untuk mendapatkan kombinasi input yang berbeda seperti yang ditunjukkan pada tabel gerbang AND 2 input. Mencatat kondisi output saat 0 atau 1 untuk setiap kemungkinan input.
Tabel kebeneran Gerbang AND dua input Inputs A
B
0 0 1 1
0 1 0 1
Output
0 0 0 1
2. Gerbang OR
Gambar: gerbang OR
a. b.
Mengubungkan sirkuit seperti pada gambar di atas. Mengukur tegangan output untuk setiap kombinasi input pada tabel gerbang OR 2 input. Mencatat hasilnya saat 0 atau 1 dan Menjelaskan alasan perbedaan antara gerbang AND dua input dengan gerbang OR dua input. Tabel kebenaran Gerbang OR dua Input Inputs A
B
0 0 1 1
0 1 0 1
3. Kombinasi Gerbang AND-OR
Gambar: Gerbang AND-OR
Output
0 1 1 1
a. Mengubungkan sirkuit seperti pada gambar di atas. b. Mengatur switch untuk setiap input yang ditunjukkan pada tabel AND-OR. Mencatat kondisi output 0 atau 1. c. Mendesain 3 input dengan kombinasi semua input 1 untuk mendapatkan output 1. d. Mencatat hasilnya di tabel kebenaran. Memberikan pernyataan boolean untuk sirkuit tersebut. e. Mendesain 4 input gerbang OR menggunakan kombinasi apapun. Menggambar sirkuitnya. f. Mencatat hasilnya di truth table. Memberikan pernyataan boolean untuk sirkuit tersebut. Tabel Kombinasi Gerbang AND dan OR Inputs A
B
C
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
Output
0 1 0 1 0 1 1 1
Persamaan Aljabar Boolean : Y = A B + C
E. TUGAS PENDAHULUAN
1. Apakah sirkuit digital sama dengan sirkuit linear? Jawab:
Tidak, karna Sirkuit digital berbeda dengan sirkuit linear. Pada Sirkuit digital memiliki gelombang diskrit. Sedangkan pada sirkuit linear hanya memiliki gelombang yang kontinu saja. 2. Pada gerbang AND tiga-input, semua input harus tinggi untuk mendapatkan output tinggi. 3. Pada gerbang OR empat-input, paling tidak satu input harus tinggi untuk mendapatkan output tinggi.
4. Dengan logika positif, biner 0 berarti kondisi rendah dan biner 1 berarti kondisi tinggi.
5. TTL adalah yang paling populer di kelompok IC digital, contohnya adalah 7408 dan 7432. Yang pertama adalah quad two input AND gate dan yang kedua adalah quad two input OR gate. 6. Besar supply voltage untuk TTL adalah +5 V. 7. Berdasarkan gambar 42-6, lengkapilah table 42-5! Jawab: Inputs
Outputs
A
B
C
D
E
Y
1
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
0
1
0
0
0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
1
1
1
8. Apakah pernyataan Boolean untuk sirkuit pada gambar 42-6? Jawab:
Gambar: 42-6
Pada Skema gambar 42-6, merupakan konfigurasi IC kombinasi dari 7804 dengan 7832, Sehingga Persamaan Boolean Untuk Logika IC AND – OR:
Y = ABC + D + E
