logic

1. Modul Praktikum Teknik Digital
MODUL I
GERBANG TRANSISTOR-TRANSISTOR LOGIC (TTL)
1. Tujuan
Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa dapat :
a. Mengidentifikasi kemasan DIL IC dan konvensi penomeran pin yang digunakan
b. Mengidentifikasi rentang tegangan yang diijinkan untuk input dan output TTL
c. Memahami istilah dari “noise margin” dan fan-out” sebagaimana yang diterapkan untuk
gerbang TTL
d. Mengukur level tegangan input dan output TTL
e. Mengenali simbol gerbang logika
f. Mengenali tabel kebenaran EXOR/EXNOR
g. Mendiagnosa kesalahan dalam gerbang TTL
2. Peralatan yang digunakan
a. CIRCUIT #1 & #5 dan Logic Monitor of D3000 – 4.1 Fundamental of Digital Logic-1
Module.
b. Dua buah Multimeter.
c. Shorting links dan connecting leads.
3. Dasar Teori
Gerbang digit dikenal pula sebagai perangkat digit atau sebagai perangkat logika (logic device).
Perangkat ini memiliki satu atau lebih masukan dan satu keluaran. Masing-masing masukan
(input) atau keluaran (output) hanya mengenal dua keadaan logika, yaitu logika '0' (nol, rendah)
GERBANG TRANSISTOR-TRANSISTOR LOGIC (TTL) I - 1

2. Modul Praktikum Teknik Digital
atau logika '1' (satu, tinggi) yang oleh perangkat logika, '0' direpresentasikan dengan tegangan
0 sampai 0,7 Volt DC (Direct Current, arus searah), sedangkan logika '1' diwakili oleh tegangan
DC setinggi 3,5 sampai 5 Volt untuk jenis perangkat logika IC TTL (Integrated Circuit Transistor-
Transistor Logic) dan 3,5 sampai 15 Volt untuk jenis perangkat IC CMOS (Integrated Circuit
Complementary Metal Oxyde Semiconductor).
Transistor-transistor Logic (TTL) merupakan kelas digital sirkuit dibangun dari Transistor, dan
resistor. Disebut transistor-transistor logika karena fungsi logika (misalnya, AND, NAND,NOR)
dilakukan oleh Transistor. Ada banyak sirkuit terpadu dengan teknologi TTL. Mereka digunakan
dalam berbagai aplikasi seperti komputer, kontrol industri, peralatan dan instrumentasi tes,
synthesizers, dll.
Jenis-jenis Transistor Logik (TTL):
• Bipolar
o 74 - the "standard TTL" logic family (long obsolete) had no letters between the
"74" and the specific part number.
o 74L - Low power (compared to the original TTL logic family), very slow (rendered
obsolete by the LS-series)
o H - High speed (rendered obsolete by the S-series, used in 1970s era
computers)
o S - Schottky (obsolete)
o LS - Low Power Schottky
o AS - Advanced Schottky
o ALS - Advanced Low Power Schottky
o F - Fast (faster than normal Schottky, similar to AS)
• CMOS
o C - CMOS 4-15V operation similar to 4000 series
o HC - High speed CMOS, similar performance to LS, 12nS
GERBANG TRANSISTOR-TRANSISTOR LOGIC (TTL) I - 2

3. Modul Praktikum Teknik Digital
o HCT - High speed, compatible logic levels to bipolar parts
o AC - Advanced CMOS, performance generally between S and F
o AHC - Advanced High-Speed CMOS, three times as fast as HC
o ALVC - Low voltage - 1.65 to 3.3V, tpd 2nS
o AUC - Low voltage - 0.8 to 2.7V, tpd<1.9ns@1.8v
o FC - Fast CMOS, performance similar to F
o LCX - CMOS with 3V supply and 5V tolerant inputs
o LVC - Low voltage - 1.65 to 3.3V and 5V tolerant inputs, tpd<5.5ns@3.3v,>
o LVQ - Low voltage - 3.3V
o LVX - Low voltage - 3.3V with 5V tolerant inputs
o VHC - Very High Speed CMOS - 'S' performance in CMOS technology and
power
o G - Super high speeds at more than 1 GHz, 1.65V to 3.3V and 5V tolerant inputs,
tpd 1nS (Produced by Potato Semiconductor)
• BiCMOS
o BCT - BiCMOS, TTL compatible input thresholds, used for buffers
o ABT - Advanced BiCMOS, TTL compatible input thresholds, faster than ACT and
BCT
GERBANG AND
Gambar 1.1 Gerbang AND
GERBANG TRANSISTOR-TRANSISTOR LOGIC (TTL) I - 3

4. Modul Praktikum Teknik Digital
Gerbang AND seperti pada gambar 1.1 dapat memiliki dua masukan atau lebih. Gerbang ini
akan menghasilkan keluaran 1 hanya apabila semua masukannya sebesar 1. Dengan kata lain
apabila salah satu masukannya 0 maka keluarannya pasti 0. Contoh IC TTL gerbang AND
adalah IC 7408.
Sebagai contoh, perhatikanlah kasus berikut:
Sebuah tim ganda dari regu tennis meja Fakultas Sains dan Teknologi, adalah absah apabila
kedua anggotanya lengkap hadir, yaitu Harris dan Sutoyo. Apabila salah satu dari Harris atau
Sutoyo ada yang absen atau tidak hadir, maka regu tersebut tidak absah untuk Mewakili
Fakultas Sains dan Teknologi dalam turnamen tennis meja tersebut.
Dalam dunia logika digital, semua aspek positif dari suatu kasus diinterpretasikan sebagai true
(baca: tru) suatu kata bahasa Inggris yang berarti 'benar'. Pada komputer (sebagai perangkat),
'true' diwujudkan sebagai logika '1' atau 'high' (baca: hay') = tinggi. Pada tingkat perangkat
keras, 'true' mempunyai acuan tegangan listrik mendekati 5 Volt DC (dalam TTL Level).}
Pada kasus di atas, yang termasuk aspek positif adalah 'absah' dan 'hadir'. Sebaliknya, logika
digital menentukan bahwa semua aspek negatif dalam suatu kasus harus dianggap sebagai
false (baca: fals) yang berarti 'salah'. Ini dimanifestasikan sebagai logika '0' atau low = rendah
oleh komputer (sebagai perangkat). Perangkat keras melaksanakan hal ini dengan memberikan
tegangan DC mendekati atau sama dengan nol Volt, TTL level.
Yang termasuk aspek negatif dalam hal ini adalah 'tidak absah' dan 'absen'.
Dengan demikian, kita sudah dapat menjabarkan kasus tersebut secara logika seperti ini:
a. Penyelesaian (output) kasus disandikan dengan 'Q'.
b. Peserta (input), dalam hal ini Harris dan Sutoyo, disandikan sebagai A dan B.
c. Sinopsis yang dihasilkan menyatakan bahwa:
- Q akan true apabila A dan B true
- Q akan false bila salah satu di antara A dan B ada yang false
GERBANG TRANSISTOR-TRANSISTOR LOGIC (TTL) I - 4

5. Modul Praktikum Teknik Digital
Bentuk logika kasus diatas disebut logika 'AND', yang dalam bahasa Indonesia berarti 'DAN'.
Tampaknya, nama logika ini diperoleh dengan mengambil patokan pada sinopsis bagian
pertama, yang menyatakan bahwa output akan true bila A dan B true.
Penjabaran dapat lebih disederhanakan lagi dengan mempergunakan tabel yang bernama
'Tabel Kebenaran' (truth table).
GERBANG NAND (NOT AND)
Gambar 1.2 Gerbang NAND (NOT AND)
Berlawanan dengan gerbang AND, pada gerbang NAND keluaran akan selalu 1 apabila salah
satu masukannya 0. Dan keluaran akan sebesar 0 hanya apabila semua masukannya 1.
Gerbang NAND ekuivalen dengan NOT AND. Contoh IC TTL gerbang NAND adalah IC 7400.
GERBANG OR
Gambar 1.3 Gerbang OR
Keluaran gerbang OR akan sebesar 0 hanya apabila semua masukannya 0. Dan keluarannya
akan sebesar 1 apabila saling tidak ada salah satu masukannya yang bernilai 1. Contoh IC TTL
gerbang OR adalah IC 7432.
Sebagai contoh, perhatikanlah kasus berikut:
Dalam suatu rapat yang diadakan oleh Fakultas Sains dan Teknologi, Pak Kunaifi dan Ibu Eva
bertindak sebagai wakil resmi dari Jurusan Teknik Elektro. Sidang rapat menyatakan bahwa
GERBANG TRANSISTOR-TRANSISTOR LOGIC (TTL) I - 5

6. Modul Praktikum Teknik Digital
apabila salah seorang dari Pak Kunaifi atau Ibu Eva hadir, maka hal itu sudah dianggap absah
untuk mewakili Jurusan Teknik Elektro.
Untuk kasus ini, penjabaran masalah tidak banyak berbeda dengan yang sebelumnya yaitu:
a. Penyelesaian (output) kasus disandikan dengan 'Q'.
b. Peserta (input), dalam hal ini Pak Kunaifi dan Ibu Eva, disandikan sebagai A dan B.
c. Sinopsis yang dihasilkan menyatakan bahwa:
- Q akan true apabila salah satu dari A dan B ada dalam kondisi true.
- Q akan false, apabila A dan B (semuanya) ada dalam keadaan false.
GERBANG NOT
Gambar 1.4 Gerbang NOT
Pada gerbang ini nilai keluarannya selalu berlawanan dengan nilai masukannya. Apabila
masukannya sebesar 0 maka keluarannya akan sebesar 1 dan sebaliknya apabila masukannya
sebesar 1 maka keluarannya akan sebesar 0. Pada tabel kebenaran gerbang NOT berikut,
yaitu tabel yang menggambarkan hubungan antara masukan (A) dan keluaran (B) perangkat
digit gerbang NOT. Contoh IC TTL gerbang NOT adalah IC 7404.
GERBANG XOR (Exclusive OR)
Gambar 1.5 Gerbang XOR
Apabila input A dan B ada dalam keadaan logika yang sama, maka output Q akan
menghasilkan logika 0, sedangkan bila input A dan B ada dalam keadaan logika yang berbeda,
maka output akan menjadi logika 1. XOR sebetulnya merupakan variasi dari cara kerja logika
OR. Contoh IC TTL gerbang XOR adalah IC 7486.
GERBANG TRANSISTOR-TRANSISTOR LOGIC (TTL) I - 6

7. Modul Praktikum Teknik Digital
Aplikasi dari proses logika XOR ini dapat dimanfaatkan untuk membandingkan dua buah data,
yaitu apabila data-data tersebut mengandung informasi yang persis sama, maka XOR akan
memberikan output logika 0.
GERBANG XNOR (Exclusive NOR)
Gambar 1.6 Gerbang XNOR (Exclusive NOR)
Apabila input A dan B ada dalam keadaan logika yang sama, maka output Q akan
menghasilkan logika 1, sedangkan bila input A dan B ada dalam keadaan logika yang berbeda,
maka output akan menjadi logika 0. XNOR bisa juga dikatakan memiliki sifat dari kebalikan
XOR. XNOR dan NOR hanyalah berbeda pada langkah ke-empat yaitu apabila A dan B pada
logika 1 maka output Q juga 1, bukan 0 seperti pada logika NOR. Contoh IC TTL gerbang
XNOR adalah IC 74266.
4. Prosedur Percobaan
Karakteristik Input dan Output Gerbang Logika TTL
GERBANG TRANSISTOR-TRANSISTOR LOGIC (TTL) I - 7

8. Modul Praktikum Teknik Digital
Gambar 1.7 Karakteristik Input dan Output Gerbang Logika TTL
• Masukkan link antara socket 1.1 & 1.4 dan antara 1.3 & 1.6 dan koneksikan rangkaian
seperti ditunjukkan pada gambar 1.7 untuk percobaan pada G9 gerbang NAND.
• Koneksikan multimeter 1 pada tegangan DC antara socket 1.2 (positif) dan 1.19 (negatif)
dan multimeter 2 selalu pada tegangan DC antara socket X pada logic monitors panel
(positif) dan socket lainnya ke ground, lalu 4.10 (negatif)
• Switch modul power supply pada posisi ON, set VR1 ke maksimum (penuh searah
jarum jam) dan set switch S5 ke level logika 1. Perhatikan rangkaian pada tegangan
input (multimeter 1) dan tegangan output yang sesuai (multimeter 2) untuk gerbang
NAND. Catat hasilnya kedalam tabel 1.1 untuk pengaturan input berlogika 1.
• Putar searah jarum jam VR1 untuk mengurangi tegangan masukan pada rangkaian dan
perhatikan tegangan input dimana nyala LED mulai terang, yang menunjukkan bahwa
rangkaian state berubah. Tegangan akan berkisar 1V dan VR1 harus disesuaikan
dengan perlahan untuk pembacaan yang akurat seperti yang ditunjukkan pada
multimeter 2. Rangkaian tidak mengubah state secara tiba-tiba ketegangan tertentu
namun akan ada banyak perubahan kecil selama terjadinya pegeseran dari logika 0 ke
logika 1. Perhatikan nilai input pada tabel 1.1, ini merupakan tegangan input
threshold.
• Set VR1 ke minimum dan perhatikan nilai pada tegangan input dan output dari
rangkaian, ini sesuai dengan pengaturan input yang berlogika 0.
GERBANG TRANSISTOR-TRANSISTOR LOGIC (TTL) I - 8

9. Modul Praktikum Teknik Digital
• Putar VR1 searah jarum jam untuk meningkatkan tegangan input dan perhatikan
tegangan input threshold dari peningkatan tegangan. Ini harus sama persis nilainya
dengan drop tegangan yang diperoleh sebelumnya.
Tabel 1.1
Pengaturan
Input
Tegangan Pengaturan
Input
Tegangan
Input Output Input Output
Logic 1 Logic 1
Threshold Threshold
Logic 0 Logic 0
Gerbang NAND Gerbang AND
• Koneksikan gerbang AND G1 di rangkaian maupun gerbang NAND dan ulangi
percobaan. Catat hasilnya kedalam tabel 1.1.
Percobaan serupa dapat dilakukan pada gerbang OR & NOR bila diinginkan, tetapi
switch S5 akan di set ke level logika 0 untuk memungkinkan output gerbang berubah
state.
Catatan :
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
Tabel Kebenaran Gerbang TTL
GERBANG TRANSISTOR-TRANSISTOR LOGIC (TTL) I - 9

10. Modul Praktikum Teknik Digital
Gambar 1.8 Tabel Kebenaran Gerbang TTL
• Koneksikan switch S4 & S5 ke input gerbang AND G1 dan logic monitor ke output G1
seperti ditunjukkan pada gambar 1.8, untuk melakukan percobaan pada TTL gerbang
AND. Logic monitor LED menunjukkan level logika 1 ketika ON dan level logika 0 ketika
OFF.
• Switch modul power supply pada posisi ON. Set logika input keempat state yang
mungkin dan perhatikan logika state pada output untuk setiap pengaturan pada tabel
1.2.
• Ulangi satu percobaan untuk setiap jenis gerbang dan catat hasilnya kedalam tabel 1.2
dibawah ini.
Tabel 1.2
Input
Output
Input
Output Input Output
B A B A
0 0 0 0 0
0 1 0 1 1
1 0 1 0 Gerbang NOT
1 1 1 1
Gerbang AND Gerbang OR
Input Output Input Output
GERBANG TRANSISTOR-TRANSISTOR LOGIC (TTL) I - 10

11. Modul Praktikum Teknik Digital
B A B A
0 0 0 0
0 1 0 1
1 0 1 0
1 1 1 1
Gerbang NAND Gerbang NOR
Catatan :
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
• Switch modul power supply pada posisi ON dan input pada gerbang dalam kondisi tidak
terhubung, perhatikan output logic state untuk setiap jenis gerbang (seperti yang
ditunjukkan oleh logic monitor) dan mengukur nilai tegangan input dan output untuk
setiap gerbang (menggunakan multimeter). Catat hasil pengukuran kedalam tabel 1.3.
Bila tidak ada tegangan yang diterapkan pada input gerbang, seperti yang terjadi disini,
input dikatakan threshold.
Tabel 1.3
AND OR NOT NAND NOR
Output Logic
State
Tegangan Input
Tegangan Output
Catatan :
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
GERBANG TRANSISTOR-TRANSISTOR LOGIC (TTL) I - 11

12. Modul Praktikum Teknik Digital
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
GERBANG TRANSISTOR-TRANSISTOR LOGIC (TTL) I - 12