gerbang IC/ IC gate

IC (Integrated Circuit) merupakan suatu komponen semikonduktor yang di dalamnya terdapat puluhan, ratusan atau ribuan, bahkan lebih komponen dasar elektronik yang terdiri dari sejumlah komponen resistor, transistor, diode, dan komponen semikonduktor lainnya. Komponen dalam IC tersebut membentuk suatu rangkaian yang terintegrasi menjadi sebuah rangkaian berbentuk chip kecil. Gambar 1. IC ( Integrated Circuit ) IC digunakan untuk beberapa keperluan pembuatan peralatan elektronik agar mudah dirangkai menjadi peralatan yang berukuran relatif kecil. Sebelum adanya IC, hampir seluruh peralatan elektronik dibuat dari satuan-satuan komponen (individual) yang dihubungkan satu sama lainnya menggunakan kawat atau kabel, sehingga tampak mempunyai ukuran besar serta tidak praktis. Ditinjau dari segi bahan baku, IC dibalut dalam kemasan (packages) tertentu agar dapat terlindungi dari gangguan luar seperti terhadap kelembaban debu dan kontaminasi zat lainnya. Kemasan IC dibuat dari bahan ceramic dan plastic, serta didesain untuk mudah dalam pemasangan dan penyambungannya. IC dapat bekerja dengan diberikan catuan tegangan 5 – 12 volt sesuai dengan tipe IC nya. Jika diberikan masukan tegangan lebih dari batas yang telah ditentukan maka IC tersebut dapat dikatakan rusak, untuk lebih jelasnya akan dijelaskan pada kelebihan dan kelemahan dari IC sendiri. Adapun kita sebagai pengguna IC harus dapat mempelajari beberapa hal berikut ini, yaitu : 1.      Keunggulan IC (Integrated Circuit) IC telah digunakan secara luas diberbagai bidang, salah satunya dibidang industri Dirgantara, dimana rangkaian kontrol elektroniknya akan semakin ringkas dan kecil sehingga dapat mengurangi berat Satelit, Misil dan jenis-jenis pesawat ruang angkasa lainnya. Desain komputer yang sangat kompleks dapat dipermudah, sehingga banyaknya komponen dapat dikurangi dan ukuran motherboardnya dapat diperkecil. Contoh lain misalnya IC digunakan di dalam mesin penghitung elektronik (kalkulator), juga telepon seluler (ponsel) yang bentuknya relative kecil. Di era teknologi canggih saat ini, peralatan elektronik dituntut agar mempunyai ukuran dan beratnya seringan dan sekecil mungkin dan hal itu dapat dimungkinkan dengan penggunaannya IC. Selain ukuran dan berat IC yang kecil dan ringan, IC juga memberikan keuntungan lain yaitu bila dibandingkan dengan sirkit - sirkit konvensional yang banyak menggunakan komponen IC dengan sirkit yang relatif kecil hanya mengkonsumsi sedikit sumber tenaga dan tidak menimbulkan panas berlebih sehingga tidak membutuhkan pendinginan (cooling system). 2.      Kelemahan IC (Integrated Circuit) Pada uraian sebelumnya nampak seolah-olah IC begitu sempurna dibanding komponen elektronik konvensional, padalah tidak ada sesuatu komponen yang memiliki kelemahan. Kelemahan IC atau kategori IC itu dapat dikatakan rusak antara lain adalah keterbatasannya di dalam menghadapi kelebihan arus listrik yang besar, dimana arus listrik berlebihan dapat menimbulkan panas di dalam komponen, sehingga komponen yang kecil seperti IC akan mudah rusak jika timbul panas yang berlebihan. Demikian pula keterbatasan IC dalam menghadapi tegangan yang besar, dimana tegangan yang besar dapat merusak lapisan isolator antar komponen di dalam IC. Contoh kerusakan misalnya, terjadi hubungan singkat antara komponen satu dengan lainnya di dalam IC, bila hal ini terjadi, maka IC dapat rusak dan menjadi tidak berguna. TTL (Transistor – Transistor Logic) IC yang paling banyak digunakan secara luas saat ini adalah IC digital yang dipergunakan untuk peralatan komputer, kalkulator dan system kontrol elektronik. IC digital bekerja dengan dasar pengoperasian bilangan Biner Logic (bilangan dasar 2) yaitu hanya mengenal dua kondisi saja 1(on) dan 0 (off). Jenis IC digital terdapat 2(dua) jenis yaitu TTL dan CMOS. Namun dalam laporan ini hanya akan membahas tentang IC jenis TTL. Jenis IC-TTL dibangun dengan menggunakan transistor sebagai komponen utamanya dan fungsinya dipergunakan untuk berbagai variasi Logic, sehingga dinamakan Transistor. 1.      Transistor Logic Dalam satu kemasan IC terdapat beberapa macam gate (gerbang) yang dapat melakukan berbagai macam fungsi logic seperti AND, NAND, OR, NOR, XOR serta beberapa fungsi logic lainnya seperti Decoder, Sevent Segment, Multiplexer dan Memory sehingga pin (kaki) IC jumlahnya banyak dan bervariasi ada yang 8,14,16,24 dan 40. IC TTL dapat bekerja dengan diberi tegangan 5 Volt. Gambar 2. Pin (kaki) IC Dengan tipe pengemasan seperti ini, IC memiliki dua set pin parallel pada sisi yang berlawanan. Pin-pin tersebut dinomori berlawanan arah jarum jam dengan satu pin berada pada pojok kiri bawah dan pin no.1 ditandai dengan adanya setengah lingkaran dan titik diatasnya. Normalnya pin 7 adalah ground, dan pin 14 adalah vcc. IC TTL memiliki beberapa bentuk dan dapat memiliki lebih dari 14 pin. 2.   Gerbang Logika Dasar a.       Gerbang AND (74LS08) Gerbang logika yang kerjanya seperti saklar seri. Gerbang AND mempunyai dua atau lebih input dan memiliki satu output. Output akan berlogika "1" jika semua input ( input A AND B ) berlogika "1". Jika salah satu input berlogika "0" maka output akan berlogika "0". Gerbang AND mempunyai dua atau lebih dari dua sinyal masukan tetapi hanya satu sinyal keluaran. Dalam gerbang AND, untuk menghasilkan sinyal keluaran tinggi maka semua sinyal masukan harus bernilai tinggi. Gerbang Logika AND pada Datasheet nama lainnya IC TTL 7408. Gambar 3. Simbol Gerbang AND Untuk menguji gerbang AND, digunakan IC 7408. Dimana struktur dari IC ini adalah: Gambar 4. Struktur IC 7408 Tabel 1. Tabel Kebenaran Gerbang AND b.      Gerbang OR (74LS32) Gerbang OR mempunyai dua atau lebih input dan memiliki satu output. Apabila salah satu input berlogika "1", maka output akan berlogika "1". Jika semua input berlogika "0", maka output akan berlogika "0". Gerbang OR akan memberikan sinyal keluaran tinggi jika salah satu atau semua sinyal masukan bernilai tinggi, sehingga dapat dikatakan bahwa gerbang OR hanya memiliki sinyal keluaran rendah jika semua sinyal masukan bernilai rendah. Gerbang Logika OR pada Datasheet nama lainnya IC TTL 7432. Gambar 5. Simbol Gerbang OR Untuk menguji gerbang OR, dugunakan IC 7432. Dimana struktur dari IC ini adalah: Gambar 6. Struktur IC 7432 Tabel 2. Kebenaran Gerbang OR c.       Gerbang NOT (74LS04) Gerbang NOT hanya memiliki satu input dan satu output saja. Apabila input berlogika "0", maka output akan berlogika "1". Dan jika semua input berlogika "1", maka output akan berlogika "0". Sebuah inverter (pembalik) adalah gerbang dengan satu sinyal masukan dan satu sinyal keluaran dimana keadaan keluarannya selalu berlawanan dengan keadaan masukan. Gerbang Logika INV pada Datasheet nama lainnya IC TTL 7404. Gambar 7. Simbol Gerbang NOT Tabel 3. Kebenaran Gerbang NOT d.      Gerbang NAND ( 74LS00 ) Gerbang NAND merupakan kombinasi dari gerbang AND dan gerbang NOT. Sehingga keluaran dari gerbang NAND merupakan komplemen dari keluaran gerbang AND. Gerbang NAND adalah suatu NOT-AND, atau suatu fungsi AND yang dibalikkan. Dengan kata lain bahwa gerbang NAND akan menghasilkan sinyal keluaran rendah jika semua sinyal masukan bernilai tinggi. Gerbang Logika NAND pada Datasheet nama lainnya IC TTL 7400. Untuk menguji gerbang NAND, digunakan IC 7400. Dimana struktur dari IC ini adalah: Gambar 08. Simbol Gerbang NAND Gambar 9. Struktur IC 7400 Tabel 4. Kebenaran Gerbang NAND e.       Gerbang NOR ( 74LS02 ) Gerbang NOR merupakan kombinasi dari gerbang OR dan gerbang NOT. Sehingga keluaran dari gerbang NOR merupakan komplemen dari keluaran gerbang OR. Gerbang NOR adalah suatu NOT-OR, atau suatu fungsi OR yang dibalikkan sehingga dapat dikatakan bahwa gerbang NOR akan menghasilkan sinyal keluaran tinggi jika semua sinyal masukannya bernilai rendah. Gerbang Logika NOR pada Datasheet nama lainnya IC TTL 7402. Gambar 10. Simbol Gerbang NOR Untuk menguji gerbang NOR, digunakan IC 7402. Dimana struktur dari IC ini adalah: Gambar 11. Struktur IC 7402 Tabel 5. Kebenaran Gerbang NOR f.       Gerbang XOR ( 74LS86 ) Gerbang XOR merupakan kata lain dari exclusive – OR. XOR akan memberikan output logika "1", jika inputnya memberikan keadaan yang berbeda. Dan jika inputnya memberikan keadaan yang sama, maka outputnya akan memberikan logika "0". Gerbang X-OR akan menghasilkan sinyal keluaran rendah jika semua sinyal masukan bernilai rendah atau semua masukan bernilai tinggi atau dengan kata lain bahwa X-OR akan menghasilkan sinyal keluaran rendah jika sinyal masukan bernilai sama semua. Gerbang Logika XOR pada Datasheet nama lainnya IC TTL 7486 Gambar 12. Simbol Gerbang XOR Untuk menguji gerbang XOR, digunakan IC 7486. Dimana struktur dari IC ini adalah: Gambar 13. Struktur IC 7486 Tabel 6. Kebenaran Gerbang XOR Gmbr 2.6 Gerbang XOR Tabel Kebenaran XOR A B C 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 g.      Gerbang X-NOR Gerbang X-NOR akan menghasilkan sinyal keluaran tinggi jika semua sinyal masukan bernilai sama (kebalikan dari gerbang X-OR). Gerbang Logika X-NOR pada Datasheet nama lainnya IC TTL 74266. Gmbr 2.7 Gerbang X-NOR Tabel Kebenaran X-Nor A B C 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 Rangkaian Kombinasional Decoder (74LS138) Decoder merupakan rangkaian kombinasional yang mempunyai masukkan (input) sebanyak n dan keluarannya (output) sebanyak 2 n. Decoder berfungsi untuk mengaktifkan salah satu dari saluran keluarannya untuk setiap pola masukan yang berbeda-beda. Decoder bersifat active low dan dilengkapi dengan saluran masukan enable low. Keluaran bersifat active low maksudnya saluran keluaran dikatakan aktif jika kondisi keluaran tersebut adalah low atau memiliki tegangan rendah. Enable berfungsi untuk mengaktifkan atau me-nonaktif-kan rangkaian. Enable low maksudnya rangkaian akan aktif jika enable diberi masukan low atau tegangan rendah. Untuk menguji Decoder, digunakan IC 74138. Dimana struktur dari IC ini adalah: Gambar 14. Sruktur IC 74138 Multiplexer (74LS157) Multiplexer merupakan rangkaian kombinasional yang memiliki masukan sejumlah 2n bit, n selector dan satu output. Multiplexer disebut juga data selector karena selector pada rangkaian multiplexer berfungsi untuk memilih data pada input mana yang akan dilewatkan ke output. Seperti decoder, multiplexer juga memiliki enable yang bersifat low yang berfungsi untuk mengaktifkan atau me-non-aktif-kan rangkaian. Untuk menguji Multiplexer, digunakan IC 74157. Dimana struktur dari IC ini adalah: Gambar 15. Sruktur IC 74157 Rangkaian Kombinasional merupakan rangkaian yang hanya dipengaruhi oleh kondisi input saat itu. Yang termasuk dalam rangkaian kombinasional adalah sebagai berikut : Flip – Flop Flip – Flop merupakan komponen dengan satu bit memori dari basic cell yang beroperasi berdasarkan control dari sinyal clock. Data Flip – Flop (74LS74) D – FF adalah sebuah flip-flop yang memiliki satu data input dimana operasi dari flip-flop ini dikontrol oleh sebuah sinyal clock, sehingga saat clock aktif terus tanpa mengalami perubahan logic level maka noise logic dapat terkunci dan diteruskan ke output next state. Untuk menguji D - FF, digunakan IC 7474. Dimana struktur dari IC ini adalah: