Laporan Modul 5

Laporan Praktikum Rangkaian Analog dan Digital

Magister Pengajaran Fisika, 2011-2012

Modul 5

Elektronika Digital

Nama : Hery Tri Setiyo

NIM : 90211013

E-mail : [email protected]

Shift/Minggu : Senin / kesatu

Asisten : Reza Redian S. (10208045)

M. Aziz Billah (10207051)

Tanggal Praktikum : 2 April 2012

Abstrak

Telah dilakukan percobaan tentang Elektronika digital yang bertujuan untuk mengenal berbagai jenis

gerbang logika., menganalisis rangkaian gerbang logika dan memahami prinsip kerja rangkaian Half

Adder. Dalam percobaan ini rangkaian dihubungkan dengan power supply dengan tegangan sebesar 5 Volt

pada Vcc. Dengan memberikan tegangan pada kaki-kaki input secara bervariasi dengan nilai 0 dan 5 volt

diperoleh tegangan output yang tertentu sesuai dengan jenis rangkaiannya. Dari output yang diperoleh

pada setiap gerbang logika dan half adder kemudian dibuat tabel kebenarannya. Jika dibandingkan tabel

kebenaran untuk gerbang logika dan half adder yang diperoleh pada percobaan ini ternayata telah sesuai

dengan tabel kebenaran pada referensi.

Kata kunci : gerbang logika,half adder, tabel kebenaran

mailto:[email protected]

1. Tujuan

1.1. Memahami berbagai jenis gerbang logika

meliputi lambang, bentuk, table kebenaran,

dan sifat/karakteristik.

1.2. Mampu menganalisis rangkaian gerbang

logika.

1.3. Memahami prinsip kerja rangkaian Half

Adder.

2. Alat dan Komponen

2.1 Power supply

2.2 Signal generator

2.3 Multimeter

2.4 Kabel penghubung dan kabel power

2.5 Kit praktikum : digital

2.6 Gerbang logika :

SN7400 (Quadruple 2 input NAND Gates)

SN7402 (Quadruple 2 input NOR Gates)

SN7404 (Hex inverters/ NOT Gates)

SN7408 (Quadruple 2 input AND Gates)

SN7432 (Quadruple 2 input OR Gates)

SN7486 (Quadruple 2 input XOR (exclusive

OR) Gates)

3. Teori Dasar

3.1 Analog, Digital, dan Sistem Bilangan Biner

Sinyal analog dicirikan dari sifatnya yang

hanya memiliki harga-harga yang menyebar secara

kontinu dalam range tertentu. Dua parameter atau

karakteristik terpenting yang dimiliki oleh isyarat

analog adalah amplitudo dan frekuensi. Berbeda

dengan sinyal analog, sinyal digital memiliki harga-

harga yang diskrit dengan jumlah terbatas. Sinyal

digital juga dapat didefinisikan sebagai sinyal data

dalam bentuk pulsa yang dapat mengalami

perubahan yang tiba- tiba. Sinyal digital hanya

memiliki dua keadaan yaitu 0 dan 1. Oleh karena itu,

sinyal digital digunakan secara luas dalam transmisi

biner. Sinyal digital dapat diekspresikan melalui ada

atau tidaknya tegangan, tertutup atau terbukanya

saklar, ada atau tidaknya lubang dalam punched

card, dan lain-lain.

Tabel 1. Konversi Berbagai Macam Sistem Bilangan.

Desimal Biner Oktal Heksadesimal

00 00 00 00

01 01 01 01

02 10 02 02

03 11 03 03

04 100 04 04

05 101 05 05

06 110 06 06

07 111 07 07

08 1000 10 08

09 1001 11 09

10 1010 12 0A

11 1011 13 0B

12 1100 14 0C

13 1101 15 0D

14 1110 16 0E

15 1111 17 0F

16 10000 20 10

Sinyal digital yang hanya memiliki dua

keadaan tersebut biasa dinyatakan dengan system

bilangan biner, yaitu system bilangan yang hanya

memiliki dua nilai, 0 dan 1. Pada Tabel 1

diperlihatkan konversi dari suatu system bilangan ke

system bilangan yang lain. Sistem bilangan decimal

merupakan system bilangan yang biasa digunakan

dalam kehidupan sehari- hari. Oleh karena itu,

system bilangan decimal diletakkan pada kolom

pertama untuk memudahkan pembacaan tabel

dalam proses konversi.

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, sinyal

digital biasa dinyatakan dengan system bilangan

biner. Oleh karena itu, system bilangan biner akan

dibahas lebih dalam di sini. Berikut ini akan

diperlihatkan proses penjumlahan pada system

bilangan biner.

Gambar 1. Penjumlahan Sistem Bilangan Biner

3.2 Gerbang Logika

Gerbang logika merupakan piranti dengan

sejumlah terminal masukan dan sebuah terminal

keluaran yang keadaan sinyal keluarannya

tergantung pada keadaan sinyal-sinyal masukan

secara keseluruhan. Ada berbagai macam jenis

gerbang logika. Namun, gerbang logika utama

terdiri dari tiga macam yaitu NOT, AND, dan OR.

Selain gerbang logika utama tersebut, akan

dijelaskan pula gerbang logika yang lain [1].

3.2.1 Gerbang NOT

Gerbang NOT merupakan gerbang dengan

logika keluaran yang berkebalikan dengan logika

masukan. Gerbang NOT disebut juga inverter. IC

yang mengandung gerbang NOT adalah SN7404.

A Y

0 1

1

0

Gambar 2. Gerbang NOT, (a), Simbol, dan (b), Tabel

Kebenaran.

3.2.2 Gerbang AND

Gerbang AND merupakan gerbang dengan

logika keluaran bernilai 1 jika semua logika

masukan bernilai 1 pula. IC yang mengandung

gerbang AND adalah SN7408.

Gambar 3. Gerbang AND, (a), Simbol, dan

(b), Tabel Kebenaran.

3.2.3 Gerbang OR

Gerbang OR merupakan gerbang dengan

logika keluaran bernilai 1 jika Salah satu atau

semua logika masukan bernilai 1. IC yang

mengandung gerbang OR adalah SN7432.

Gambar 4. Gerbang OR, (a), Simbol, dan (b), Tabel

Kebenaran.

3.2.4 Gerbang NAND (Not AND)

(a) (b)

Masukan Keluaran

A B Y

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Masukan Keluaran

A B Y

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

(a) (b)

(a) (b)

Gerbang NAND merupakan gerbang yang

berkebalikan dengan gerbang AND dimana dengan

logika keluaran bernilai 0 jika semua logika

masukan bernilai 1 pula. IC yang mengandung

gerbang NAND adalah SN7400.

Gambar 5. Gerbang NAND, (a), Simbol, dan,


3.2.5 Gerbang NOR (Not OR)

Gerbang NOR merupakan gerbang yang

berkebalikan dengan gerbang OR dimana logika

keluaran bernilai 0 jika salah satu atau semua logika

masukan bernilai 1. IC yang mengandung gerbang

OR adalah SN7402.

Gambar 6. Gerbang NOR, (a), Simbol, dan


3.2.6 Gerbang XOR (Exclusive R)

Gerbang XOR merupakan gerbang dengan

logika keluaran bernilai 1 jika kedua logika masukan

memiliki nilai yang berbeda. IC yang mengandung

gerbang OR adalah SN7486.

Gambar 7. Gerbang XOR, (a), Simbol, dan


3.3 Adder

Adder merupakan rangkaian yang dipakai

untuk menjumlahkan dua buah angka dalam system

bilangan biner. Sebuah adder terdiri dari half adder

dan full adder.

3.3.1 Half Adder

Half Adder menjumlahkan dua buah bit

input sehingga menghasilkan nilai jumlahan (sum)

namun tidak melibatkan Nilai lebihnya (carry-out).

Half Adder diletakkan sebagai penjumlah dari bit-bit

terendah (Least Significant Bit).

Gambar 8. Half Adder (a) Rangkaian (b) Tabel Kebenaran

Prinsip kerja dari sebuah rangkaian Half Adder

ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Masukan Keluaran

A B Y

0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Masukan Keluaran

A B Y

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

Masukan Keluaran

A B Y

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

A B Carry Sum

0 0 0 0

0 1 0 1

1 0 0 1

1 1 1 0

(a) (b)

(a) (b)

(a) (b)

(a)

(b)

Gambar 9. Prinsip Kerja Half Adder.

4. Pengolahan Data

Dalam percobaan ini pengukuran keluaran

dari setiap gerbang maupun rangkaian Half adder

menggunakan multimeter, dan diperoleh data

sebagai berikut :

4.1 Percobaan 1 : Gerbang Logika

4.1.1 Gerbang NOT (inverter)

Pada percobaan Gerbang NOT digunakan

Vcc sebesar 5 V, sehingga diperoleh hasil

pengukuran tegangan keluaran sebagai berikut :

Tabel 2. Keluaran Gerbang NOT

Masukan (V) Keluaran (V)

0 4,92

5 0,04

4.1.2 Gerbang AND

Pada percobaan Gerbang AND digunakan



Tabel 3. Keluaran Gerbang AND

Masukan (V) Keluaran

(V)A B

0 0 0,08

0 5 0,08

5 0 0,08

5 5 4,96

4.1.3 Gerbang OR

Pada percobaan Gerbang OR digunakan



Tabel 4. Keluaran Gerbang OR


(V)A B

0 0 0,08

0 5 4,96

5 0 4,96

5 5 4,96

4.1.4 Gerbang NAND

Pada percobaan Gerbang NAND digunakan



Tabel 5. Keluaran Gerbang NAND


(V)A B

0 0 4,96

0 5 4,96

5 0 4,96

5 5 0,08

4.1.5 Gerbang NOR

Pada percobaan Gerbang NOR digunakan



Tabel 6. Keluaran Gerbang NOR


(V)A B

0 0 4,96

0 5 0,09

5 0 0,09

5 5 0,06

4.1.6 Gerbang XOR

Pada percobaan Gerbang XOR digunakan

IC 7486 dan Vcc sebesar 5 V, sehingga diperoleh

hasil pengukuran tegangan keluaran sebagai

berikut :

Tabel 7. Keluaran Gerbang XOR


(V)A B

0 0 0,05

0 5 3,08

5 0 3,76

5 5 0,05

4.2 Percobaan 2 : Half Adder

Pada percobaan Half Adder digunakan

rangkaian seperti pada Gambar 8(a) dengan Vcc

sebesar 5 V, dan diperoleh hasil keluarannya sebagai

berikut :

Tabel 8. Keluaran rangkaian Half Adder

A(V) B(V) Carry(V) Sum(V)

0 0 0,05 0,05

0 5 0,03 3,26

5 0 0,03 3,70

5 5 4,00 0,05

5. Analisis Data

Dalam bahasa digital hanya dikenal 2 buah

logika saja yaitu angka 1 dan 0, dimana angka 1

dapat diistilahkan dengan makna benar (true) atau

ada yang mengistilahkan dengan High, sedangkan

angka 0 dapat diistilahkan dengan makna salah

(false) atau ada yang mengistilahkan dengan low.

Dalam analisa ini digunakan istilah true untuk logika

1 dan false untuk logika 0. Secara teori telah

disepakati bahwa [2] :

1. Tegangan keluaran dikatakan false jika besar

tegangan keluaran tersebut berkisar antara

0 Volt sampai dengan 2 Volt.

2. Tegangan keluaran dikatakan true jika besar

tegangan keluaran tersebut berkisar antara

2,5 Volt sampai dengan 5 Volt.

Dengan mengacu pada penjelasan di atas, dari data

yang telah diperoleh pada percobaan dilakukan

analisa guna menentukan tabel kebenaran (yang

berarna biru) dari setiap rangkaian sebagai berikut :

Percobaan 1 : Gerbang logika

Dari tabel 2 tentang Gerbang NOT :

Input

(V)

Bentuk/

Logika

Output

(V)

Bentuk/

Logika

0 False/0 4,92 True/1

5 True/1 0,04 False/0

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa logika output

dari gerbang NOT (Y) merupakan Negasi (ingkaran)

dari logika inputnya (misal A), secara matematika

dapat ditulis sebagai berikut :

Y=A

Dari tabel 3 tentang Gerbang AND :

Masukan (V)Keluaran

(V)

Bentuk/

logikaABentuk/

logikaB

Bentuk/

logika

0 False/0 0 False/0 0,08 False/0

0 False/0 5 True/1 0,08 False/0

5 True/1 0 False/0 0,08 False/0

5 True/1 5 True/1 4,96 True/1


dari gerbang AND (Y) merupakan hasil perkalian

dari logika input A dan B, secara matematika dapat

ditulis sebagai berikut :

Y= A x B

Y = A + B

Dari tabel 4 tentang Gerbang OR :

Masukan (V)Keluaran

(V)

Bentuk/

logikaABentuk/

logikaB

Bentuk/

logika


0 False/0 5 True/1 4,96 True/1

5 True/1 0 False/0 4,96 True/1

5 True/1 5 True/1 4,96 True/1


dari gerbang OR (Y) merupakan hasil penjumlahan

dari logika input A dan B, secara matematika dapat

ditulis sebagai berikut :

Y = A + B

Dari tabel 5 tentang Gerbang NAND

Masukan (V)Keluaran

(V)

Bentuk/

logikaABentuk/

logikaB

Bentuk/

logika

0 False/0 0 False/0 4,96 True/1



5 True/1 5 True/1 0,08 False/0


dari gerbang NAND (Y) merupakan negasi dari

hasil perkalian dari logika input A dan B, secara

matematika dapat ditulis sebagai berikut :

Y=A x B

Dari tabel 6 tentang Gerbang NOR

Masukan (V)Keluaran

(V)

Bentuk/

logikaABentuk/

logikaB

Bentuk/

logika

0 False/0 0 False/0 4,96 True/1

0 False/0 5 True/1 0,08 False/0

5 True/1 0 False/0 0,09 False/0



dari gerbang NOR (Y) merupakan negasi dari hasil

penjumlahan dari logika input A dan B, secara

matematika dapat ditulis sebagai berikut :

Y= A+B

Dari tabel 7 tentang gerbang XOR

Masukan (V)Keluaran

(V)

Bentuk/

logikaABentuk/

logikaB

Bentuk/

logika






dari gerbang XOR (Y) merupakan dari hasil

penjumlahan dari logika input A dan B, tetapi untuk

penjumlahan logika yang besarnya sama bernilai 0

dan penjumlahan logika yang berbeda bernilai 1,

secara matematika output gerbang XOR dapat ditulis

sebagai berikut :

Percobaan 2 : Half Adder

Dari tabel 8 tentang keluaran rangkaian Half adder :

Masukan Keluaran

A(V) B(V) Carry(V) Sum(V)

0 0 0,05 0,05

0 5 0,03 3,26

5 0 0,03 3,70

5 5 4,00 0,03

Dengan menggunakan aturan sebagaimana

yang telah disebutkan di atas [2], maka dapat

ditentukan logika dari keluaran rangkaian Half

Adder ini adalah sebagai berikut :

Masukan :

A + B

A(V) Logika B(V) Logika

0 0 0 0

0 0 5 1

5 1 0 0

5 1 5 1

Keluaran :

Carry(V

)

LogikaSum(V)

Logika

0,05 0 0,05 0

0,03 0 3,26 1

0,03 0 3,70 1

4,00 1 0,03 0

Dari tabel di atas dapat dituliskan persamaan

matematika dari output rangkaian Half adder sebagai

berikut :

Sum = (AxB)+(AxB)=

Carry = AxB

Jika diperhatikan tabel kebenaran gerbang

NOT,AND,OR,NAND,NOR,XOR dan Half Adder

yang diperoleh pada percobaan ini telah sesuai

dengan tabel kebenarannya dari referensi [1].

6. Kesimpulan

1. Karakteristik dari gerbang logika dapat dilihat

dari tabel kebenarannya.

2. Tabel kebenaran rangkaian gerbang logika dan

rangkaain half Adder dari percobaan telah

sesuai dengan tabel kebenaran setiap rangkaian

tersebut dari referensi.

3. Half adder adalah contoh dari penjumlahan

bilangan dalam bentuk bilangan biner yang

menghasilkan jumlahan(sum) dan lebihnya

(carry)

7. Referensi

1. Laboratorium Elektronika dan

Instrumentasi; Modul Praktikum : Analog

dan Digital; Bandung : Penerbit ITB, 2012.

2. Suprijadi Haryono, Catatan kuliah

Rangkaian Analog dan Digital, tidak

dipublikasikan, 2012.

3. http://nic.unud.ac.id, diakses tanggal 6 April

2012.

4. http://lecturer.eepis-its.edu, diakses tanggal 6

April 2012.

http://nic.unud.ac.id/

Laporan Modul 5

Documents

Transcript of Laporan Modul 5