Elektronika Dasar: Gerbang Logika dan Penerapanya

GERBANG LOGIKA DAN PENERAPANNYA

Pengertian Gerbang Logika

Gerbang Logika atau dalam bahasa Inggris disebut dengan Logic Gate, yaitu dasar pembentuk Sistem Elektronika Digital yang berfungsi untuk mengubah satu atau beberapa Input (masukan) menjadi sebuah sinyal Output (keluaran) Logis. Gerbang Logika beroperasi berdasarkan sistem bilangan biner yaitu bilangan yang hanya memiliki 2 kode simbol yakni 0 dan 1 dengan menggunakan Teori Aljabar Boolean.

Gerbang Logika yang diterapkan dalam Sistem Elektronika Digital pada dasarnya menggunakan komponen-komponen Elektronika seperti Integrated Circuit (IC), Dioda, Transistor, Relay, Optik maupun Elemen Mekanikal.

Tabel yang berisikan kombinasi-kombinasi variabel input (masukan) yang menghasilkan output (keluaran) logis disebut dengan “Tabel Kebenaran” atau “Truth Table”. Input dan Output pada Gerbang Logika hanya memiliki 2 level. Kedua Level tersebut pada umumnya dapat dilambangkan dengan :

HIGH (tinggi) dan LOW (rendah)
TRUE (benar) dan FALSE (salah)
ON (Hidup) dan OFF (Mati)
1 dan 0

Contoh Penerapannya ke dalam Rangkaian Elektronika yang memakai Transistor TTL (Transistor-transistor Logic), maka 0V dalam Rangkaian akan diasumsikan sebagai “LOW” atau “0” sedangkan 5V akan diasumsikan sebagai “HIGH” atau “1”.

Jenis-jenis Gerbang Logika

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

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).

Penerapan Gerbang Logika

Dari penjelasan diatas dapat kesimpulan bahwa gerbang logika dapat diterapkan pada alat–alat yang kita gunakan sehari–hari, seperti warning sound pada seatbelt mobil terbaru atau warning light pada pesawat jet. Oleh karena itu saya akan mencoba menjawab pertanyaan tentang contoh diatas, yakni :

Jelaskan cara kerja seatbelt yang menggunakan gerbang logika sebagai sensor warning sound apabila sensor diterapkan pada 2 penumpang dikursi depan yakni Driver dan Passanger !
Sebuah pesawat jet menggunakan sistem untuk memantau nilai RPM, Tekanan (P), dan Temperatur (T) dari mesinnya yang menggunakan sensor yang beroperasi sebagai berikut:

Keluaran sensor RPM = 0 jika kecepatan < 4800 rpm
Keluaran sensor P = 0 jika tekanan < 220 psi
Keluaran sensor T = 0 jika temperatur < 200° F

Gambar rangkaian di atas menunjukkan rangkaian logika yang mengendalikan lampu peringatan kokpit untuk kombinasi kondisi mesin tertentu, asumsikan bahwa HIGH pada keluaran W mengaktifkan lampu peringatan :

a. Tentukan kondisi mesin apa yang akan memberi peringatan kepada pilot ?

b. Ubah sirkuit ini menjadi satu dengan menggunakan semua gerbang NAND !

Jawab :

1. Cara Kerja :

Tahap 1 = sensor PRESSURE menggunakan gerbang logika OR IC1
Tahap 2 = sensor SWITCH menggunakan gerbang logika AND IC2
Tahap 3 = sensor PRESSURE dan SWITCH disatukan menggunakan gerbang logika NAND IC3
Tahap 4 = sensor pada gerbang logika NAND disatukan dengan sensor RPM pada gerbang logika AND IC4
Tahap 5 = sensor pada gerbang logika AND IC4 disambungkan dengan output