Elektronika Digital

Elektronika digital merupakan turunan dari elektronika analog, yang mana ditujukan untuk memudahkan analisa rangkaian listrik secara cepat. Walaupun disebut sebagai digital, pada kondisi aktualnya tetaplah muncul berupa analog. Perhatian ilustrasi berikut ini :

Untuk melihat bentuk-bentuk daripada signal/ gelombang analog atau digital tersebut dapat kita gunakan alat osiloskop atau Logic Analyzer : lihat tutorial dari produk KlinikRobot.com. Sedangkan mapping/ perubahan perbedaan nilai tegangan menjadi kondisi 1 (High) atau 0 (Low), dapat kamu lihat tutorialnya disini. Sebelum mengenal lebih lanjut gerbang logika, kita perlu mengenal bilangan biner, desimal, heksadesimal yang banyak digunakan sebagai acuan angka penulisan dalam komunikasi elektronika digital, tutorialnya bisa dilihat disini : Sistem Bilangan Digital | Biner dan Heksadesimal.

Elektronika digital tidak terlepas seperti rangkaian elektronika analog, memiliki simbol-simbol untuk nantinya dirangkai sebagai komunikasi digital. Saat ini kita akan membahas mengenai gerbang logika biner (binary logic gate). Gerbang logika biner adalah cara pengaturan logika 1 dan 0 (biner) sehingga eksekusi akhir adalah 1 atau 0. Begitu juga instruksi awal (input) berupa logic 1 atau 0.

Contoh sederhana mengawali cara kerja elektronika digital melalui informasi signal 0 (OFF) dan 1 (ON) adalah mengamati kapan lampu-lampu yang ada di rumah ketika mati/ menyala, perhatikan tabel berikut ini :

Berikut ini kita kenali simbol gerbang logika sehingga memudahkan kita merangkai logic dalam elektronika digital :

Penjelasan untuk gambar :

1. AND gate ( . ), merupakan gerbang logika “dan” dimana hasilnya akan 1 (High) jika kedua input 1 (High), seperti ditunjukkan rangkaian listrik serial.
2. OR gate ( + ), merupakan gerbang logika “atau” dimana hasilnya akan 0 (Low) jika kedua input 0 (Low), seperti ditunjukkan rangkaian listrik paralel.
3. NOT gate, merupakan gerbang logika “kebalikan” dimana input dan output selalu berlawanan, pada rangkaian listrik ditunjukkan saat saklar ON, maka Lampu akan OFF, sedangkan saat saklar OFF, maka Lampu akan ON.

Kita sudah mengenali 3 macam gerbang logika dasar diatas, gerbang logika seterusnya merupakan turunan atau gabungan dari variasi 3 gerbang logika tersebut, banyak gabungan dan variasi antara ketiga gerbang logika diatas diantaranya adalah :

1. NAND Gate (NOT+AND), merupakan gabungan dari gerbang Not dan And, perhatikan gambar gerbang dan kemungkinan output logika yang dihasilkan :
   
2. NOR Gate (NOT+OR), merupakan gabungan dari gerbang Not dan OR, perhatikan gambar gerbang dan kemungkinan output logika yang dihasilkan :
   
3. EXCLUSIVE OR GATE (XOR), merupakan turunan dari gerbang logika OR, dimana output XOR sama dengan output dari OR, kecuali jika kedua input 1 (High).
4. EXLUSIVE NOR GATE (XNOR), merupakan turunan dari gerbang logika XOR, dimana output XNOR berkebalikan dari output XOR.
   

Perhatikan kesimpulan tabel logika dari gerbang logika yang ada :

Penulisan kode gerbang logika bisa saja berbeda-beda karena merk pabrik, kode produksi, kode versi, dstnya. Gerbang logika diawali selalu dengan kode 74 dan diikuti dengan kode angka 2 digit XX sampai 3 digit XXX. Misalnya untuk 7400 => bisa ditulis 74LS00/ 74HC00 bisa juga ditulis SN74LS00/ SN74LS00AB, dstnya, hal tersebut tidak mempengaruhi logic 7400 itu sendiri.

Keterangan :
AA, BB = kode pembuat IC, misalnya DM, SN, F
74 = merupakan kode IC TTL gerbang logika
XXX = terdapat beragam tipe keluarga dari IC 74xx antara lain :
ALS = advanced low-power schottky TTL logic (sub family TTL)
C = CMOS (sub family CMOS)
H = high-speed TTL logic (subfamily TTL)
HC = high-speed CMOS logic (subfamily CMOS)
HCT = high-speed CMOS with TTL input
L = low-power TTL logic (subfamily TTL)
LS = low-power schottky TTL logic (sub family TTL)
S = schottky TTL logic (subfamily TTL)

Pertama kali seri IC gerbang logika dibuat adalah versi TTL / Transistor Transistor Logic (7400), setelahnya muncul versi CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) dikenal dengan seri 4000. Selanjutnya IC gerbang logika diproduksi dengan gabungan TTL dan CMOS, yaitu 74C00, 74HC00, dstnya. Seperti sudah disebutkan diawal terdapat perbedaan level tegangan kerja keduanya, dapat dilihat pada tutorial berikut.

Berbeda dengan IC logic gate TTL (74xxx) yang cukup banyak memerlukan supply tegangan, terdapat IC logic gate CMOS (CD40xxx) yang hampir tidak memerlukan tegangan untuk bekerja. Perangkat yang menggunakan baterai lebih baik menggunakan IC CMOS daripada TTL, karena lebih hemat energi.

KlinikRobot.com menyediakan komponen IC Gerbang Logika / Logic Gate IC, pelanggan dapat mengacu pada list tabel berikut ini:

Kesimpulan daripada truth table untuk gebang logika dengan 2 input (A dan B) sebagai berikut :

Kesimpulan daripada truth table untuk gebang logika dengan 3 input (A, B dan C) sebagai berikut :

Secara internasional logic gate dirangkai berdasarkan simbol-simbol diatas, namun beberapa area/ negara, dan bidang studi menyebutkan simbol geerbang logika lainnya sebagai berikut :