4.7 AND-OR-INVERT Gates



1. Tujuan [Daftar]
1. Menjelaskan AND-OR-INVERT Gates.
2. Melakukan simulasi AND-OR-INVERT Gates.

2. Alat dan Bahan [Daftar]
2.1 Alat [Daftar]
1. Power Supply DC
Berfungsi untuk mensuplai tegangan DC pada rangkaian.

2.2 Bahan [Daftar]
1. AND gate (IC 4081 dan 4082)

AND adalah suatu gerbang yang bertujuan untuk menghasilkan logika output berlogika 0 apabila salah satu, sebagian atau semua inputnya berlogika 0 dan sebaliknya output berlogika 1 apabila semua inputnya berlogika 1.

Konfigurasi Pin (4081):

Konfigurasi Pin (4082):
Pin Number Pin Name Description
1 & 13 Q1 & Q2 Output gate 1 dan 2
2, 3, 4, 5 A1 - D1 Input gate 1
12, 11, 10, 9 A2 - D2 Input gate 2
7 GND Ground
14 VDD Input tegangan VDD

Fitur:
1. Medium-Speed Operation - tPHL = 60 ns at VDD = 10V
2. 100% tested for quiescent current at 20V
3. Maximum input current of 1uA at 18V over full package-temperature range; 100 nA at 18V and 25C
4. Noise margin (full package-temperature range) = 1V at VDD=5V, 2V at VDD=10V, 2.5V at VDD=15V
5. Standarized, symmetrical output chareacteristics
6. 5V, 10V, and 15V parametric ratings

Datasheet IC 4081 dan 4082

2. OR gate (IC 4071)
OR adalah suatu gerbang yang bertujuan untuk menghasilkan logika output berlogika 0 apabila semua inputnya berlogika 0 dan sebaliknya output berlogika 1 apabila salah satu, sebagian atau semua inputnya berlogika 1.

Konfigurasi Pin:

Fitur:
1. Dual Input OR Gate – Quad Package
2. Typical Operating Voltage: 5V
3. Operating Voltage Range: -0.5V to +20V
4. DC input current: ±10mA
5. Power Dissipation: 500mW
6. Minimum logic Low voltage @+5V: 1.5V
7. Minimum Logic High voltage @+5V: 3.5V
8. Propagation Delay @5V : 250ns (maximum)
9. Transition Time @5V :200ns (maximum)

Datasheet IC 4071

3. NAND gate (IC 4011)
NAND akan menghasilkan output berlogika 0 apabila semua inputnya berlogika 1 dan sebaliknya output berlogika 1 apabila salah satu, sebagian atau semua inputnya berlogika 0.

Konfigurasi Pin:

Fitur:
1. Dual Input NAND Gate – Quad Package
2. Typical Operating Voltage: 5V
3. High-Level Output Current:- 1.5 mA
4. Low-Level Output Current: 1.5mA
5. Propagation Delay Time:60 ns
6. Operating Temperature Range:- 55 C to + 125 C

Datasheet IC 4011

4. NOR gate (IC 4001 dan 4002)

NOR adalah suatu gerbang yang bertujuan untuk menghasilkan logika output berlogika 0 apabila salah satu, sebagian atau semua inputnya berlogika 1 dan sebaliknya output berlogika 1 apabila semua inputnya berlogika 0.

Konfigurasi Pin (4001):

Konfigurasi Pin (4002):
Pin Number Pin Name Description
1 & 13 Q1 & Q2 Output gate 1 dan 2
2, 3, 4, 5 A1 - D1 Input gate 1
12, 11, 10, 9 A2 - D2 Input gate 2
7 GND Ground
14 VDD Input tegangan VDD

Fitur:
1. Propagation delay time = 60 ns at CL=50pF, VDD=10V
2. Buffered inputs and outputs
3. Standarized symetrical outputs characteristics
4. 100% tested for maximum quiescent current at 20V
5. 5V, 10V, and 15V parametric ratings
6. Maximum input current of 1uA at 18V over full package-temperature range; 100nA at 18V and 25C
7. Noise margin (full package-temperature range) : 1V at VDD=5V, 2V at VDD=10V, 2.5V at VDD=15V

Datasheet IC 4001 dan 4002


3. Dasar Teori [Daftar]
AND-OR-INVERT Gates

Gerbang AND-OR dan OR-AND dapat digunakan untuk mengimplementasikan ekspresi Boolean sum-of-products dan product-of-sums.


Simbol AND-OR-INVERT dan OR-AND-INVERT, dapat disebut two-wide, two-input.


Simbol two-wide, four-input AND-OR-INVERT.


Simbol four-wide, two-input AND-OR-INVERT.


Daftar IC AND-OR-INVERT gate:
1. 7451 Dual two-wide two-input three-input AND-OR-INVERT gate (TTL)
2. 7454 Four-wide two-input AND-OR-INVERT gate (TTL)
3. 7455 Two-wide four-input AND-OR-INVERT gate (TTL)
4. 4086B Four-wide two-input AND-OR-INVERT gate (CMOS)
5. 10117 Dual two-wide two- to three-input OR-AND/OR-AND-INVERT gate (ECL)


Gerbang AND, OR, NAND, dan NOR
Gerbang AND

AND adalah suatu gerbang yang bertujuan untuk menghasilkan logika output berlogika 0 apabila salah satu, sebagian atau semua inputnya berlogika 0 dan sebaliknya output berlogika 1 apabila semua inputnya berlogika 1.

Gerbang OR

OR adalah suatu gerbang yang bertujuan untuk menghasilkan logika output berlogika 0 apabila semua inputnya berlogika 0 dan sebaliknya output berlogika 1 apabila salah satu, sebagian atau semua inputnya berlogika 1.

Gerbang NAND

NAND akan menghasilkan output berlogika 0 apabila semua inputnya berlogika 1 dan sebaliknya output berlogika 1 apabila salah satu, sebagian atau semua inputnya berlogika 0.

Gerbang NOR

NOR adalah suatu gerbang yang bertujuan untuk menghasilkan logika output berlogika 0 apabila salah satu, sebagian atau semua inputnya berlogika 1 dan sebaliknya output berlogika 1 apabila semua inputnya berlogika 0.


4. Percobaan [Daftar]
4.1 Prosedur Percobaan [Daftar]
1. Siapkan semua alat dan bahan.
2. Susun logicstate, gerbang AND, gerbang OR, gerbang NOR, gerbang NAND, dan logicprobe sesuai gambar rangkaian.
3. Hubungkan semua pin sesuai gambar rangkaian.
4. Jalankan simulasi. Aktifkan logicstate secara bergantian sesuai tabel kebenaran untuk mengtahui logika output gerbang.

4.2 Rangkaian Simulasi [Daftar]
1. two-wide, two-input AND-OR-INVERT gate
Pada gerbang AND, jika salah satu, sebagian, atau semua input yang berupa logicstate berlogika 0 maka output dari gerbang AND akan berlogika 0. Sebaliknya apabila semua input berlogika 1 maka output dari gerbang AND akan berlogika 1. Output dari gerbang AND kemudian mengalirkan arus ke input gerbang NOR. Pada gerbang NOR, jika salah satu, sebagian, atau semua input gerbang NOR berlogika 1 maka output dari gerbang NOR akan berlogika 0. Sebaliknya apabila semua input gerbang NOR berlogika 0 maka output dari gerbang NOR akan berlogika 1.

2. two-wide, two-input OR-AND-INVERT gate
Pada gerbang OR, jika semua input yang berupa logicstate berlogika 0 maka output dari gerbang OR akan berlogika 0, dan sebaliknya maka output gerbang OR akan berlogika 1. Kemudian output dari gerbang OR mengalirkan arus ke input gerbang NAND. Pada gerbang NAND, jika semua input gerbang NAND berlogika 1 maka output dari gerbang NAND akan berlogika 0. Sebaliknya jika salah satu, sebagian, atau semua input gerbang NAND berlogika 0, maka output dari gerbang NAND akan berlogika 1.

3. two-wide, four-input AND-OR-INVERT gate
Pada gerbang AND, jika salah satu, sebagian, atau semua input yang berupa logicstate berlogika 0 maka output dari gerbang AND akan berlogika 0. Sebaliknya apabila semua input berlogika 1 maka output dari gerbang AND akan berlogika 1. Output dari gerbang AND kemudian mengalirkan arus ke input gerbang NOR. Pada gerbang NOR, jika salah satu, sebagian, atau semua input gerbang NOR berlogika 1 maka output dari gerbang NOR akan berlogika 0. Sebaliknya apabila semua input gerbang NOR berlogika 0 maka output dari gerbang NOR akan berlogika 1.

4. four-wide, two-input AND-OR-INVERT gate
Pada gerbang AND, jika salah satu, sebagian, atau semua input yang berupa logicstate berlogika 0 maka output dari gerbang AND akan berlogika 0. Sebaliknya apabila semua input berlogika 1 maka output dari gerbang AND akan berlogika 1. Output dari gerbang AND kemudian mengalirkan arus ke input gerbang NOR. Pada gerbang NOR, jika salah satu, sebagian, atau semua input gerbang NOR berlogika 1 maka output dari gerbang NOR akan berlogika 0. Sebaliknya apabila semua input gerbang NOR berlogika 0 maka output dari gerbang NOR akan berlogika 1.

4.3 Video [Daftar]


5. Example 4.11 [Daftar]
1. Gambarkan simbol rangkaian untuk two-wide, four-input OR-AND-INVERT gate.
Solultion:

2. Gambarkan simbol rangkaian untuk four-wide, two-input OR-AND-INVERT gate.
Solution:

6. Problem [Daftar]
1. Gambarkan untai gerbang dan saklar untuk gerbang OR dan AND yang dinyatakan dengan persamaan Y = (A + B).C!
Solution:
Persamaan tersebut mangharuskan masukan A dan B di-OR-kan, hasilnya kemudian di-AND-kan dengan C.


2. Berikut sebuah untai logika yang dibentuk dari gerbang AND dan OR.

Untuk dapat merealisasikan untai tersebut, dibutuhkan 2 buah IC digital. Pertama, IC yang mempunyai gerbang AND yaitu 7408. Kedua, IC yang mempunyai gerbang OR yaitu 7432. Gerbang pertama dan kedua menggunakan dua buah gerbang pada IC 7408, dan gerbang ketiga hanya menggunakan sebuah gerbang pada IC 7432.
Dengan memanfaatkan sifat universal dari gerbang NAND, ubahlah untai di atas agar dapat direalisasikan menggunakan gerbang NAND saja! Berapa IC yang dibutuhkan?
Solution:
Berdasar universalitas gerbang NAND dan NOR, gerbang AND dapat diwakili oleh dua buah gerbang NAND; sedangkan gerbang OR dapat diwakili oleh tiga buah gerbang NAND. Sehingga terbentuk 7 buah gerbang NAND seperti pada Gambar dibawah

Kita misalkan gerbang AND bagian atas diberi nomor 1 dan yang bawah diberi nomor 2, sedangkan gerbang OR di sebelah kanan diberi nomor 3. Gerbang nomor 1 dapat diganti dengan NAND menjadi gerbang nomor 1A dan 1B. Demikian pula gerbang nomor 2 dapat diganti menjadi gerbang nomor 2A dan 2B. Sedangkan gerbang nomor 3 yaitu OR dapat diganti dengan tiga gerbang NAND menjadi gerbang nomor 3A, 3B dan 3C.
Terdapat dua pasang NOT ganda, yaitu gerbang 1B-3A dan 2B-3B. Kedua pasang NOT tersebut dapat dihilangkan. Sehingga hasil akhir hanya dibentuk oleh tiga buah gerbang NAND. Untai hasil hanya menggunakan tiga gerbang NAND. Karena sebuah IC NAND 7400 mempunyai empat gerbang NAND, maka realisasi untai tersebut hanya membutuhkan sebuah IC.

7. Soal Pilihan Ganda [Daftar]
1. Rangkaian AND-OR-INVERT berikut adalah...
a. two-wide, four-input AND-OR-INVERT gate
b. four-wide, two-input AND-OR-INVERT gate
c. eight-wide, two-input AND-OR-INVERT gate
d. two-wide, eight-input AND-OR-INVERT gate

2. Diantara rangkaian berikut yang merupakan four-wide, two-input AND-OR-INVERT gate adalah...
a.
b.
c.
d.