Mengenal Gerbang Logika

Bilangan biner

Pada pembahasan system bilangan kita sudah mengenal system bilangan biner. Pada bagian postingan kali ini akan dibahas implementasi dari konsep sistem bilangan biner pada rangakaian elekronik/sirkuit. 

Yang membuat system bilangan biner penting dalam aplikasi elektronika digital adalah kemudahan bit diwakili atau diekspresikan secara fisik/elektronik.
Karena bit dalam biner hanya dapat memiliki salah satu dari dua nilai yang berbeda yaitu “1’ dan”0”, dan media fisik/elektronik dapat mengekspresikannya dalam dua keadaan saturasi, “On” dan “Off”.
Oleh karena setiap media fisik/elektronik yang dapat mengekspresikan bit-bit biner mampu untuk mengekspresikan jumlah-jumlah bilangan dan angka, dan memiliki potensial untuk bisa mengolah atau memanipulasi bilangan-bilangan atau angka-angka tersebut.
Inilah konsep dasar dari komputasi digital.

Gerbang Logika

Rangkaian elektronik adalah system fisik yang digunakan untuk mengekspresikan bilangan biner. Transistor adlaah komponen elektronik yang dimanfaatkan dalam mengekspresikan bilangan biner, karena system kerjanya yang hanya memiliki dua keadaan yaitu cut-off (keadaan tidak mengalirkan arus listrik) dan saturasi (keadaan mengalirkan arus listrik).
Tegangan yang diukur pada rangakian elektronika bisa diasumsikan sebagai representasi dari salah satu bit, cut-off / tidak bertegangan (0 volt) mewakili bit “0” dan saturasi / bertegangan ( n volt) mewakili bit “1”.

Beberapa gerbang logika yang umum digunakan dalam sistem digital (gerbang logika dasar)

adalah sebagai berikut:

1. Gerbang NOT
2. Gerbang AND
3. Gerbang NAND
4. Gerbang OR
5. Gerbang NOR
6. Gerbang Exclusive-OR
7. GErbang Exclusive-NOR

1. Gerbang Logika NOT

Simbol 1. gerbang NOT

Gerbang logika NOT disebut juga dengan rangkaian inverter, karena outputnya memiliki nilai yang berkebalikan dari nilai inputnya. Rangkaian gerbang logika NOT terdiri dari resistor dan bipolar transistor (TTL) yang menggunakan catu daya sebesar 5 volt. TTL adalah singkatan dari Transistor to Transistor Logic.

Tabel 1. tabel kebenaran NOT

Untuk memahami prinsip kerja gerbang logika NOT secara elektronik dapat dilihat pada gambar rangkaian berikut ini.

Gambar 1. rangkaian elektronika gerbang logika NOT

 2. Gerbang logika AND

Gambar 3. simbol dan tabel kebenaran AND

Gerbang logika AND adalah gerbang logika yang outputnya akan bernilai 1 (high) apabila kedua inputnya bernilai 1  (high) juga. Gerbang logika AND dapat digambarkan juga sebagai rangkaian seri dua saklar.
Untuk memahami  prinsip kerja dari gerbang logika AND dapat melihat gambar 2. Pada gambar 2 ditunjukkan dua buah saklar A dan B  yang disusun secara seri yang digunakan untuk menyalakan lampu.
Lampu hanya akan menyala apabila saklar A  dan saklar B aktif/ditekan/bernilai 1. Sedangkan lampu tetap akan mati apabila tidak ada saklar yang aktif atau  haya ada satu saklar saja yang aktif (saklar A atau saklar B)

Gambar 4. gambar rangkaian listrik gerbang logika AND

3. Gerbang logika NAND

Gambar 5. simbol dan tabel kebenaran NAND

Gerbang logika NAND adalah variasi dari gerbang logika AND. Gerbang logika NAND adalah kombinasi dari gerbang logika NOT dan gerbang logika AND. Pada dasarnya gerbang logika NAND memiliki prinsip kerja sama dengan gerbang logika AND namun dengan tambahan inverter atau gerbang logika NOT pada outputnya.

4. Gerbang logika OR

Gambar 6. simbol dan tabel kebenaran OR

Gerbang logika OR  adalah gerbang logika yang outputnya akan bernilai 1 (high) apabila salah satu input atau kedua inputnya bernilai 1  (high).
Gerbang logika OR dapat digambarkan juga sebagai rangkaian paralel dua saklar. Untuk memahami  prinsip kerja dari gerbang logika OR dapat melihat gambar 3.
Pada gambar 3 ditunjukkan dua buah saklar A dan B  yang disusun secara paralel yang digunakan untuk menyalakan lampu.
Lampu akan menyala apabila salah satu saklar A/B atau kedua saklar aktif/ditekan/bernilai 1. Sedangkan lampu akan mati apabila tidak ada saklar yang aktif.

Gambar 7. rangkaian listrik gerbang logika OR

 5. Gerbang logika NOR

Gambar 8. simbol dan tabel kebenaran NOR

Gerbang logika NOR adalah variasi dari gerbang logika OR. Gerbang logika NOR adalah kombinasi dari gerbang logika NOT dan gerbang logika OR.
Pada dasarnya gerbang logika NOR memiliki prinsip kerja sama dengan gerbang logika OR namun dengan tambahan inverter atau gerbang logika NOT pada outputnya.

6. Gerbang logika Ex-OR

Gambar 9. simbol dan tabel kebenaran Ex-OR

Gerbang logika ex-OR atau exclusive OR adalah gerbang logika spesial yang sedikit berbeda dengan gerbang logika AND, OR, ataupun NOT. Output dari gerbang logika ex-OR akan bernilai 1 apabila kedua inputnya memiliki nilai yang berbeda.
Apabila input A bernilai 1 maka ouput OR akan bernilai 1 apabila input B bernilai 0. Demikian sebaliknya apabila input A bernilai 0 maka input bu harus bernilai 1 agar outputny bernilai 1 dan Output gerbang logika ex-OR akan bernilai 0 apabila kedua input memiliki nilai yang sama, entah sama-sama bernilai 0 atau sama-sama bernilai 1.

7.Gerbang Logika Ex-NOR

Gambar 10.simbol dan tabel kebenaran Ex-NOR

Gerbang logika exclusive NOR atau Ex-NOR merupakan kebalikan dari gerbang logika Ex-OR.
Dimana ouput gerbang logika Ex-NOR akan bernilai 1 apabila kedua inputnya bernilai sama.
Sedangkan output gerbang logika ex-NOR akan bernilai 0 apabila kedua input memiliki nilai yang berbeda.

Ketujuh gerbang logika diatas adalah gerbang logika dasar yang menjadai dasar dari aplikasi-aplikasi digital dan elektronik yang kita pakai sehari-hari, semisal komputer dan smartphone.
Banyak aplikasi kasi digital dan elektronika yang bisa diciptakan dengan menggunakan ketujuh gerbang logika dasar ini.