TEKNIK ELEKTRO: 4.4 Universal Gates

Resistor merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai terminal antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan arus yang melewatinya (V=I R).

Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.

Motor DC

Motor DC digunakan sebagai output ketika suatu rangkaian yang di atur skalanya dan ditetapkan dan Motor DC adalah motor listrik yang membutuhkan suplai tegangan arus searah atau Dc current pada kumparan medan yang kan diubah menjadi energi mekanik. Kumparan pada motor tersebut disebut stator dan kumparan jangkar disebut rotor.

Power Supply

Merupakan alat catu daya atau sumber arus listrik suatu rangkaian

Baterai

Baterai digunakan sebagaisumber tegangan pada suatu rangkaian

LED berfungsi sebagai lampu indikator/output dari tanda suatu rangkaian berjalan

Lampu

Lampu adalah salah satu output dari suatu rangkaian, dimana akan menghasilkan cahaya jika mendapat arus yang cukup.

Gerbang nand IC 7400

Dengan menggunakan IC tipe 7400, gerbang NAND mempunyai 2 input dan 1 output.
Operasi gerbang :
Gerbang NAND menghendaki semua inputnya bernilai 0 (terhubung dengan ground) atau salah satunya bernilai 1 agar menghasilkan output yang berharga 1. Sebaliknya jika Y = A • B semua input diberi harga 1 (masukan dari Vcc) maka outputnya akan berharga 0. Ini merupakan kebalikan dari operasi gerbang AND.

Gerbang NOR IC 7402

Gerbang ini menggunakan IC tipe 7402, yang memuat 4 gerbang NOR Operasi gerbang : Gerbang NOR merupakan kebalikan dari gerbang OR. Jadi output gerbang ini akan berharga 1 jika semua input berharga 0 (terhubung dengan ground). Persamaan yang didapat :Y = A + B ,Sesuai dengan Teori De Morgan maka persamaan ini bisa diubah menjadi persamaan :
Y = A • B

Transistor NPN

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

Logic State

Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.

Switch SPDT

Saklar atau lebih tepatnya adalah Saklar listrik adalah suatu komponen atau perangkat yang digunakan untuk memutuskan atau menghubungkan aliran listrik. Saklar yang dalam bahasa Inggris disebut dengan Switch ini merupakan salah satu komponen atau alat listrik yang paling sering digunakan. Hampir semua peralatan Elektronika dan Listrik memerlukan Saklar untuk menghidupkan atau mematikan alat listrik yang digunakan.

3. Dasar Teori [kembali]

Resistor

Resistor merupakan komponen pasif yang memiliki nilai resistansi tertentu dan berfungsi untuk menghambat jumlah arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Resistor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, diantaranya resistor nilai tetap (fixed resistor), resistor variabel (variabel resistor), thermistor, dan LDR.

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2

Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka 10 (10n)

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

DataSheet Resistor

Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut dari kode warna gelang ke-4

Relay

Relay merupakan komponen elektronika berupa saklar atau switch elektrik yang dioperasikan secara listrik dan terdiri dari 2 bagian utama yaitu Elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak Saklar/Switch). Komponen elektronika ini menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakan saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.
Simbol relay:

Transistor

Transistor merupakan salah satu Komponen Elektronika Aktif yang paling sering digunakan dalam rangkaian Elektronika, baik rangkaian Elektronika yang paling sederhana maupun rangkaian Elektronika yang rumit dan kompleks. Transistor pada umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Germanium, Silikon, dan Gallium Arsenide. Secara umum, Transistor dapat dibagi menjadi 2 kelompok Jenis yaitu Transistor Bipolar (BJT) dan Field Effect Transistor (FET).

Karakteristik dari masing-masing daerah operasi transistor tersebut dapat diringkas sebagai berikut:

• Daerah Potong (cutoff):
Dioda Emiter diberi prategangan mundur. Akibatnya, tidak terjadi pergerakan elektron, sehingga arus Basis, IB = 0. Demikian juga, arus Kolektor, IC = 0, atau disebut ICEO (Arus Kolektor ke Emiter dengan harga arus Basis adalah 0).

• Daerah Saturasi
Dioda Emiter diberi prategangan maju. Dioda Kolektor juga diberi prategangan maju. Akibatnya, arus Kolektor, IC, akan mencapai harga maksimum, tanpa bergantung kepada arus Basis, IB, dan βdc. Hal ini, menyebabkan Transistor menjadi komponen yang tidak dapat dikendalikan. Untuk menghindari daerah ini, Dioda Kolektor harus diberi prateganan mundur, dengan tegangan melebihi VCE(sat), yaitu tegangan yang menyebabkan Dioda Kolektor saturasi.

• Daerah Aktif
Dioda Emiter diberi prategangan maju. Dioda Kolektor diberi prategangan mundur. Terjadi sifat-sifat yang diinginkan, dimana:

atau:

Gerbang Logika NAND (IC 7400)

Gerbang OR, AND dan NOT adalah tiga gerbang logika dasar karena keduanya dapat digunakan untuk membangun rangkaian logika untuk ekspresi Boolean yang diberikan. Gerbang NOR dan NAND memiliki properti yang masing-masing dapat digunakan untuk mengimplementasikan perangkat keras rangkaian logika yang sesuai dengan ekspresi Boolean yang diberikan. Artinya, dimungkinkan untuk menggunakan hanya gerbang NAND atau hanya gerbang NOR untuk mengimplementasikan ekspresi Boolean apa pun.

Gerbang NAND atau disebut juga "NAND GATE" adalah jenis gerbang logika kombinasi yang memiliki dua input (Masukan) dan satu output (keluaran). Pada dasarnya gerbang NAND merupakan pengembangan atau kombinasi dari gerbang AND dan gerbang NOT "NAND = NOT AND". Untuk lebih jelasnya perhatikan simbol dan gerbang kebenaran gerbang NAND berikut.

Pada gerbang logika NAND, simbol yang menandakan operasi gerbang logika NAND adalah tanda bar (-) diatas variabel, perhatikan gambar diatas.

Perhatikan tabel kebenaran gerbang NAND. Cara cepat untuk mengingat tabelnya adalah dengan mengingat pernyataan berikut. "Gerbang NAND akan menghasilkan output logika 0 bila semua inputnya memiliki logika 1" sedangkan " Gerbang NAND akan menghasilkan keluaran logika 1 bila salah satu input atau semua input memiliki logika 0".

Secara singkat, cukup mengingat gerbang logika AND, karena output dari gerbang logika NAND merupakan kebalikan dari output gerbang AND.

Transistor Gerbang NAND

Secara sederhana, gerbang logika NAND 2 input dapat dibangun menggunakan RTL Resistor-transistor Switch yang terhubung bersama degan input yang terhubung langsung ke basis transistor, dimana transistor harus dalam keadaan cut-off "MATI" untuk keluaran Q.

Gerbang logika NAND dapat menghasilkan fungsi logis yang diinginkan dengan simbol berupa gerbang AND standar dengan tambahan lingkaran (biasa juga disebut sebagai "Gelembung Inversi" pada bagian output yang mana mewakili gerbang NOT) yang disebut sebagai operasi logika NAND.

Jenis Gerbang Logika NAND:

Berdasarkan gambar diatas ekspresi Boolean untuk gerbang NAND 4 input yaitu :

Q = A.B.C.D

Gerbang NAND "Universal"

Gerbang logika NAND umumnya disebut juuga sebagai gerbang universal, hal ini dikarenakan gerbang NAND merupakan gerbang yang paling umum digunakan. Disamping itu, gerbang NAND juga dapat menghasilkan semua gerbang logika lainnya sehingga dalam praktiknya gerbang NAND dapat membentuk rangkaian logika paling praktis.

Berikut contoh rangkaianya:

Data Sheet Gerbang NAND(IC 7400):

Gerbang Logika NOR (IC 7402)

Gerbang NOR atau "NOR GATE" merupakan pengembangan dari gabungan kombinasi gerbang OR dan gerbang NOT. Gerbang ini juga memiliki dua input dan 1 satu keluaran, untuk lebih jelasnya perhatikan gambar simbol dan tabel kebenaran dibawah.

Pada gerbang logika NOR, simbol yang menandakan operasi gerbang logika NAND adalah tanda tanbah (+) dan bar (-) diatas variabel, perhatikan gambar diatas.

Perhatikan tabel kebenaran gerbang NOR. Cara cepat untuk mengingat tabelnya adalah dengan mengingat pernyataan berikut. "Gerbang NOR akan menghasilkan output logika 1 bila semua inputnya memiliki logika 0" sedangkan " Gerbang NOR akan menghasilkan keluaran logika 0 bila salah satu input atau semua input memiliki logika 1".

Secara singkat, sama halnya dengan gerbang AND. Output gerbang NOR merupakan kebalikan ouput gerbang OR, jadi cukup mengingat gerbang OR saja lalu membaliknya.

Jenis Gerbang Logika NOR :

Berdasarkan gambar diatas ekspresi Boolean untuk gerbang NOR 4 input yaitu :

Q = A+B+C+D

Gerbang NOR "Universal"

Seperti hanya gerbang logika NAND, gerbang NOR umumnya disebut juuga sebagai gerbang universal, hal ini dikarenakan gerbang NOR dapat menghasilkan berbagai jenis gerbang logika lainnya seperti halnya gerbang NAND. Dengan menghubungkannya secara bersama-sama, maka gerbang NOR juga dapat membentuk 3 gerbang logika dasar yaitu gerbang AND, OR, dan NOT. Berikut contoh rangkaiannya:

Data Sheet NOR(IC 7402):

Logic State

status logika Pengertian logis, benar atau salah, dari sinyal biner yang diberikan. Sinyal biner adalah sinyal digital yang hanya memiliki dua nilai yang valid. Dalam istilah fisik, pengertian logis dari sinyal biner ditentukan oleh level tegangan atau nilai arus sinyal, dan ini pada gilirannya ditentukan oleh teknologi perangkat. Dalam sirkuit TTL, misalnya, keadaan sebenarnya diwakili oleh logika 1, kira-kira sama dengan +5 volt pada garis sinyal; logika 0 kira-kira 0 volt. Tingkat tegangan antara 0 dan +5 volt dianggap tidak ditentukan.

Switch

Pada dasarnya, sebuah Saklar sederhana terdiri dari dua bilah konduktor (biasanya adalah logam) yang terhubung ke rangkaian eksternal, Saat kedua bilah konduktor tersebut terhubung maka akan terjadi hubungan arus listrik dalam rangkaian. Sebaliknya, saat kedua konduktor tersebut dipisahkan maka hubungan arus listrik akan ikut terputus.

Saklar yang paling sering ditemukan adalah Saklar yang dioperasikan oleh tangan manusia dengan satu atau lebih pasang kontak listrik. Setiap pasangan kontak umumnya terdiri dari 2 keadaan atau disebut dengan “State”. Kedua keadaan tersebut diantaranya adalah Keadaan “Close” atau “Tutup” dan Keadaan “Open” atau “Buka”. Close artinya terjadi sambungan aliran listrik sedangkan Open adalah terjadinya pemutusan aliran listrik.

Cara Kerja Saklar/Switch Listrik

Berdasarkan dua keadaan tersebut, Saklar pada umumnya menggunakan istilah Normally Open (NO) untuk Saklar yang berada pada keadaan Terbuka (Open) pada kondisi awal. Ketika ditekan, Saklar yang Normally Open (NO) tersebut akan berubah menjadi keadaan Tertutup (Close) atau “ON”. Sedangkan Normally Close (NC) adalah saklar yang berada pada keadaan Tertutup (Close) pada kondisi awal dan akan beralih ke keadaan Terbuka (Open) ketika ditekan

Berikut ini adalah Simbol Saklar/Swicth berdasarkan jumlah Pole dan Throw-nya.

LED atau singkatan dari Light Emitting Diode adalah salah satu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mempu mengeluarkan cahaya. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi pada LED elektron menerjang sambungan P-N (Positif-Negatif). Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

LED memiliki bentuk fisik seperti gambar berikut:

LED memiliki dua kaki yang terbuat dari sejenis kawat. Kawat yang panjang adalah anoda, sedangkan kawat yang pendek adalah katoda. Coba perhatikan bagian dalam LED, akan terlihat berbeda antara kiri dan kanannya. Yang ukurannya lebih besar adalah katoda, atau yang mempunyai panjang sisi atas yang lebih besar adalah katoda.

Anoda adalah elektroda, bisa berupa logam maupun penghantar listrik lainnya pada sel elektrokimia yang terpolarisasi jika arus mengalir ke dalamnya. Arus listrik mengalir berlawanan dengan arah pergerakan elektron.

Katoda merupakan kebalikan dari anoda. Katoda adalah elektroda dalam sel elektrokimia yang terpolarisasi jika arus listrik mengalir keluar darinya.

4. Percobaan [kembali]

a. Prosedur Percobaan [kembali]

Buka aplikasi proteus
Sediakan alat dan bahan yang akan digunakan.
Rangkailah komponen-komponen seperti rangkaian yang diperlukan seperti nand,res,relay,nor dll pada aplikasi proteus.
Hubungkan semua komponen dan atur nilai masing-masing komponen sesuai kebutuhan.
Jalankan simulasi rangkaian

b. Rangkaian [kembali]

gbr rangkaian NAND

gbr rangkaian NOR

c. Prinsip Kerja [kembali]

gbr rangkaian NAND :

Apabila logic state berlogika 0 (LOW) maka akan masuk ke input gerbang logika NAND logika 0 sesuai dengan tabel kebenaran AND bahwa 0 dan 0 akan menghasilkan 0. Karena input 0 maka pada gerbang NAND terjadi pembalikan logika sehingga output gerbang NAND menjadi 1(HIGH) yang mana sesuai dengan tabel kebenaran gerbang NAND. Setelah berlogika 1 maka terukur tegangan pada basis transistor sebesar 4,7V dan sudah mengaktifkan transistor. Arus juga mengalir dari vcc masuk ke R3 dan menuju kaki collector transistor lalu terjadi percabangan arus yang mana masuk ke R1 dan R2. Arus dari R1 menuju ground sedangkan R2 menuju led sehingga LED menyala. Apabila logic state berlogika 1(HIGH) maka tidak ada arus yang mengalir dari output gerbang NAND.

gbr rangkaian NOR :

Apabila logic state berlogika 0 (LOW) maka akan masuk ke input gerbang logika NOR logika 0 sesuai dengan tabel kebenaran OR bahwa 0 atau 0 akan menghasilkan 0. Karena input 0 maka pada gerbang NOR terjadi pembalikan logika sehingga output gerbang NOR menjadi 1(HIGH) yang mana sesuai dengan tabel kebenaran gerbang NOR. Setelah berlogika 1 maka terukur tegangan pada basis transistor sebesar 4,7V dan sudah mengaktifkan transistor. Karena transistor aktiv maka arus juga mengalir dari vcc masuk ke R3 dan menuju kaki collector transistor lalu terjadi percabangan arus yang mana masuk ke R1 dan R2. Arus dari R1 menuju ground sedangkan R2 menuju led sehingga LED menyala. Apabila logic state berlogika 1(HIGH) maka tidak ada arus yang mengalir dari output gerbang NOR.

TEKNIK ELEKTRO

drop

4.4 Universal Gates

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Arsip Blog