PROGRAM KEAHLIAN TEKNIK ELEKTRONIKA ELEMEN 11 KONSEP DASAR KELISTRIKAN DAN ELEKTRONIKA SMK KELAS X 2023 B U K U A J A R S M K
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Tujuan Pembelajaran : 1. Menjelaskan Definisi Sistem Bilangan 2. Menjelaskan Jenis-Jenis Sistem Bilangan 3. Menjelaskan Konversi Bilangan Kegiatan Pembelajaran : Kegiatan Awal : 1. Guru membuka pembelajaran diawali dengan berdoa bersama 2. Guru menyampaikan motivasi dan apresiasi pembelajaran 3. Guru melakukan presensi siswa Kegiatan Inti : 1. Guru menjelaskan tujuan pembelajaran 2. Guru membagi siswa kedalam beberapa kelompok 3. Guru menampilkan E-book kepada siswa serta memberikan pemahaman terkait materi yang dipelajari 4. Guru meminta siswa untuk melakukan literasi pada E-Book 5. Guru meminta siswa dalam masing-masing kelompok berdiskusi untuk menyelesaikan Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) 6. Siswa mempresentasikan hasil diskusi yang dibuat secara bergantian, dan kelompok lain menanggapi Kegiatan Penutup : 1. Guru menanyakan hal yang tidak dipahami siswa dan memberikan kesimpulan pembelajaran 2. Guru memberikan asesmen formatif untuk mengetahui pemahaman siswa dalam mempelajari materi pembelajaran 3. Guru menutup kegiatan dengan memberika apresiasi kepada siswa dan melakukan tindak lanjut hasil jawaban serta diakhiri dengan berdoa bersama dan salam BAB I SISTEM BILANGAN
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 A. Definisi Sistem Bilangan Sistem bilangan merupakan suatu cara untuk mewakili besaran dari suatu sistem fisik. Sistem bilangan yang banyak digunakan oleh manusia adalah sistem bilangan desimal, yaitu sistem bilangan yang menggunakan 10 macam simbol untuk mewakili besaran. Sistem ini banyak digunakan oleh manusia karena konsep yang digunakan adalah manusia memiliki 10 buah jari yang bisa membantu perhitungan-perhitungan menggunakan sistem desimal. Selain mengunakan sistem bilangan biner (Binary Number System), komputer juga menggunakan sistem bilangan yang lain, yaitu sistem bilangan octal (Octal Number System) dan bilangan heksadesimal (Heksadecimal Number System). Sistem Bilangan menggunakan suatu bilangan dasar atau basis (base atau disebut juga radix) tertentu. Basis yang dipergunakan oleh masing-masing sistem bilangan tergantung pada bobot bilangan yang dipergunakan. BAB I SISTEM BILANGAN MATERI Gambar 1.1 Bilangan Sumber: https://www.siswapedia.com/bilangan-biner-dan-bilangan-desimal/ Gambar 1.2 Jenis-jenis Sistem Bilangan Sumber: http://komunitassoftware.blogspot.com/2019/07/sistembilangan.html
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 B. Jenis-jenis Sistem Bilangan Berdasarkan jenisnya sistem bilangan dibedakan dari nilai posisinya atau basis yang berbeda dalam masing-masing sistem bilangan. Jenis-jenis sistem bilangan antara lain : 1. Sistem Bilangan Desimal Bilangan desimal adalah bilangan berbasis sepuluh. Dalam desimal dikenal sepuluh simbol bilangan yaitu ; 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Nilai sebuah angka ditentukan oleh posisi angka tersebut. Dalam sistem desimal dikenal nilai posisi sebagai berikut : 100 = 1 101 = 10 102 = 100 103 = 1000 104 = 10000 105 = 100000 dan seterusnya Contoh 1 : 101010 = (1x103 ) + (0x102 ) + (1x101 ) + (0x100 ) = 1000 + 0 + 10 + 0 = 1010 2. Sistem Bilangan Biner Bilangan biner adalah bilangan berbasis dua. Dalam biner dikenal dua simbol bilangan yaitu: 0 dan 1. Nilai sebuah angka ditentukan oleh posisi angka tersebut. Dalam sistem biner dikenal nilai posisi sebagai berikut : 2 0 = 1 2 1 = 2 2 2 = 4 2 3 = 8 2 4 = 16 2 5 = 32 2 6 = 64 2 7 =128 dan seterusnya
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Contoh 2 : 101012 = (1x2 4 ) + (0x2 3 ) + (1x2 2 ) + (0x2 1 ) + (1x2 0 ) = (1x16) + (0x8) + (1x4) + (0x2) + (1x1) = 16 + 0 + 4 + 0 + 1 = 2110 Jadi nilai bilangan biner 101012 dalam bilangan desimal adalah 2110 3. Sistem Bilangan Oktal Bilangan oktal adalah bilangan berbasis delapan. Dalam oktal dikenal delapan simbol bilangan yaitu ; 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Nilai sebuah angka ditentukan oleh posisi angka tersebut. Dalam sistem Oktal dikenal nilai posisi : 8 0 = 1 8 1 = 8 8 2 = 64 8 3 = 512 dan seterusnya Contoh 3 : 11018 = (1x8 3 ) + (1x8 2 ) + (0x8 1 ) + (1x8 0 ) = (1x512) + (1x64) + (0x8) + (1x1) = 512 + 64 + 0 + 1 = 57710 Jadi nilai bilangan oktal 11018 dalam bilangan desimal adalah 57710 4. Sistem Bilangan Heksadesimal Bilangan heksadesimal adalah bilangan berbasis enambelas. Dalam heksadesimal dikenal enambelas simbol bilangan yaitu ; 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F. Dimana A=10; B=11; C=12; D=13; E=14; dan F=15. Nilai sebuah angka ditentukan oleh posisi angka tersebut. Dalam sistem Heksa-desimal dikenal nilai posisi : 160 = 1 161 = 16 162 = 256 163 = 409 dan seterusnya
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Contoh 4 : 110116 = (1x163 ) + (1x162 ) + (0x161 ) + (1x160 ) = (1x4096) + (1x256) + (0x16) + (1x1) = 4096 + 256 + 0 + 1 = 435310 Jadi nilai bilangan heksadesimal 110116 dalam bilangan desimal adalah 435310 C. Konversi Sistem Bilangan 1. Konversi bilangan desimal ke bilangan lainnya a. Desimal ke Biner Yaitu dengan cara membagi bilangan desimal dengan 2 kemudian diambil sisa pembagiannya. 5510 = …2 55 : 2 = 27 = sisa 1 27 : 2 = 13 = sisa 1 13 : 2 = 6 = sisa 1 6 : 2 = 3 = sisa 0 3 : 2 = 1 = sisa 1 1 : 2 = 0 = sisa 1 Jadi hasil konversi bilangan desimal 5510 ke bilangan biner adalah 1101112 (ditulis dari bawah ke atas). b. Desimal ke Oktal Yaitu dengan cara membagi bilangan desimal dengan 8 kemudian diambil sisa pembagiannya. 38510 = …8 385 : 8 = 53 = sisa 1 48 : 8 = 6 = sisa 0 Jadi hasil konversi bilangan desimal 38510 ke bilangan oktal adalah 6018 (ditulis dari bawah ke atas). c. Desimal ke Heksadesimal Yaitu dengan cara membagi bilangan desimal dengan 16 kemudian diambil sisa pembagiannya. 158310 = …16 1583 : 16 = 98 = sisa 15
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 98 : 16 = 6 = sisa 2 Jadi hasil konversi bilangan desimal 158310 ke bilangan heksadesimal adalah 6216 (ditulis dari bawah ke atas). Sumber : https://youtube.com/@Kela sKomputerOnline https://bit.ly/3Dr7Lbn 2. Konversi bilangan biner ke bilangan lainnya a. Biner ke Desimal Yaitu dengan cara mengalikan masing-masing bit dalam bilangan dengan position value-nya. 10012 = …10 1 x 2 0 = 1 0 x 2 1 = 0 0 x 2 2 = 0 1 x 2 3 = 8 Jadi hasil konversi bilangan biner 10012 ke bilangan desimal adalah 910. b. Biner ke Oktal Dapat dilakukan dengan mengkonversikan tiap-tiap tiga buah digit biner yang dimulai dari bagian belakang 110101002 = …8 11 010 100 Diperjelas : 100 = 0 x 2 0 = 0 = 0 x 2 1 = 0 = 1 x 2 2 = 4 Video Penjelasan
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 = 4 010 = 0 x 2 0 = 0 = 1 x 2 1 = 2 = 0 x 2 2 = 0 = 2 11 = 1 x 2 0 = 1 = 1 x 2 1 = 2 = 3 Jadi hasil konversi bilangan biner 110101002 ke bilangan oktal adalah 3248. c. Biner ke Heksadesimal Dapat dilakukan dengan mengkonversikan tiap-tiap empat buah digit biner yang dimulai dari bagian belakang. 110101002 = …16 1101 0100 Diperjelas : 0100 = 0 x 2 0 = 0 = 0 x 2 1 = 0 = 1 x 2 2 = 4 = 0 x 2 3 = 0 = 4 1101 = 1 x 2 0 = 1 = 1 x 2 1 = 2 = 0 x 2 2 = 0 = 1 x 2 3 = 8 = 11 Jadi hasil konversi bilangan biner 110101002 ke bilangan heksadesimal adalah 416.
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 3. Konversi bilangan oktal ke bilangan lainnya a. Oktal ke Desimal Yaitu dengan cara mengalikan masing-masing bit dalam bilangan dengan position value-nya. 128 = …10 2 x 8 0 = 2 2 x 8 1 = 8 = 10 Jadi hasil konversi bilangan oktal 128 ke bilangan desimal adalah 1010. b. Oktal ke Biner Dilakukan dengan mengkonversikan masing-masing digit oktal ke tiga digit biner. 65028 = …2 2 = 010 0 = 000 5 = 101 6 = 110 Jadi hasil konversi bilangan oktal 65028 ke bilangan biner adalah 1101010000102 (ditulis dari bawah ke atas). Sumber : https://youtube.com/@Kela sKomputerOnline https://bit.ly/43E1R1e Video Penjelasan
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 c. Oktal ke heksadesimal Dilakukan dengan cara merubah dari bilangan oktal menjadi bilangan biner kemudian dikonversikan ke heksadesimal 15378 = …16 15378 = 0101010111112 0101010111112 = 5516 Jadi hasil konversi bilangan oktal 153716 ke bilangan heksadesimal adalah 5516. 4. Konversi bilangan heksadesimal ke bilangan lainnya a. Heksadesimal ke Desimal Yaitu dengan cara mengalikan masing-masing bit dalam bilangan dengan position value-nya. 716 = …10 7 x 160 = 7 C x 161 = 192 = 199 Jadi hasil konversi bilangan heksadesimal 716 ke bilangan desimal adalah 19910. b. Heksadesimal ke Biner Dilakukan dengan mengkonversikan masing-masing digit heksadesimal ke digit biner. Sumber : https://youtube.com/@Kela sKomputerOnline https://bit.ly/3OrAiUF Video Penjelasan
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 416 = …2 Diperjelas : 1) 4 : 2 = 2 = sisa 0 2 : 2 = 1 = sisa 0 1 : 2 = 1 = sisa 1 = 100 2) 13 : 2 = 6 = sisa 1 6 : 2 = 3 = sisa 0 3 : 2 = 1 = sisa 1 1 : 2 = 0 = sisa 1 = 1101 Jadi hasil konversi bilangan heksadesimal 416 ke bilangan biner adalah 11011002 (ditulis dari bawah ke atas). c. Heksadesimal ke Oktal Dilakukan dengan cara merubah dari bilangan heksadesimal menjadi biner terlebih dahulu kemudian dikonversikan ke oktal. 5516 = …8 5516 = 0101010111112 0101010111112 = 25378 Jadi hasil konversi bilangan heksadesimal 5516 ke bilangan oktal adalah 25378. Sumber : https://youtube.com/@Kela sKomputerOnline https://bit.ly/43BfwGl Video Penjelasan
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Sistem bilangan yang biasa kita pakai yaitu bilangan desimal dengan 10 macam simbol untuk mewakili suatu besaran. Sistem ini digunakan oleh manusia karena konsep yang digunakan adalah manusia memiliki 10 buah jari yang bisa membantu perhitungan menggunakan bilangan desimal. LKPD (Lembar Kerja Peserta Didik) Orientasi Masalah Tahukah Kamu? Komputer dan perangkat digital memerlukan informasi atau perintah yang dikodekan dalam bentuk digital sebelum dapat dipergunakan. Kode yang dimaksud dalam pemrograman komputer atau perangkat digital yaitu sebuah sistem bilangan. Sistem bilangan merupakan suatu cara untuk untuk mewakili besaran dari suatu sistem fisik. Gambar 1.3 Perangkat Komputer Sumber: https://www.pngall.com/computerprinter-png/download/96497 Gambar 1.4 Bilangan Sumber: http://goo.gl/W8Ynwe Kemudian bagaimana dengan sistem komputer atau perangkat digital? Apakah menggunakan sistem bilangan desimal juga? Lalu jika sistem komputer dan perangkat digital tidak menggunakan sistem bilangan desimal kira-kira apa alasanya dan sistem bilangan apakah yang digunakan?
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Setelah kalian memahami permasalahan diatas, lalu langkah apa yang kamu ambil untuk mendapatkan solusi dan jawaban dari masalah tersebut? Diskusikanlah dengan kelompokmu! Membimbing Penyelidikan Kelompok Sistem bilangan satu sama lain dibedakan oleh jumlah masing-masing symbol bilangan yang dipakai dan juga dibedakan oleh sebuah nilai posisinya yang disebut dengan basis. Sistem bilangan menggunakan suatu bilangan dasar atau basis (base atau disebut juga radix) tertentu. Basis yang dipergunakan oleh masing-masing sistem bilangan tergantung pada bobot bilangan yang dipergunakan. 1. Bilangan Biner (Basis 2) 2. Bilangan Oktal (Basis 8) 3. Bilangan Desimal (Basis 10) 4. Bilangan Heksadesimal (Basis 16) Sebuah angka dari masingmasing sistem bilangan ditentukan oleh posisi angka tersebut. Penting! Mengorganisasikan Peserta Didik Gambar 1.5 Jenis-jenis Sistem Bilangan Gambar 1.6 Basis Sistem Bilangan Sumber: https://images.app.goo.gl/Cy1vbzWW1iizK6Zq5
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Pengembangan dan Penyajian Hasil Karya Petunjuk Penyelesaian : 1. Buatlah tabel nilai posisi angka dari masing-masing sistem bilangan. 2. Tuliskan perbedaan dari masing-masing sistem bilangan berdasarkan hasil diskusi kelompok masing-masing. 3. Konversikan bilangan dibawah ini : a. 101010112 = …10 b. 21708 = …2 c. 178010 = …16 4. Tuliskan cara konversi dari masing-masing bilangan ke bilangan lainnya dengan bahasamu sendiri. Penyelesaian ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Evaluasi Kesimpulan ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 RANGKUMAN Sistem bilangan (Number system) adalah suatu cara untuk mewakili besaran dari suatu sistem fisik. Sistem bilangan yang banyak digunakan oleh manusia adalah sistem bilangan decimal, yaitu sistem bilangan yang menggunakan 10 macam symbol untuk mewakili besaran. Sistem ini banyak digunakan oleh manusia karena konsep yang digunakan adalah manusia memiliki 10 buah jari yang bisa membantu perhitunganperhitungan menggunakan sistem desimal. Disamping mengunakan sistem bilangan biner (Binary Number System), komputer juga menggunakan sistem bilangan yang lain, yaitu sistem bilangan octal (Octal Number System) dan bilangan heksadesimal (Hexadesimal Number System). Sistem Bilangan menggunakan suatu bilangan dasar atau basis (base atau disebut juga radix) tertentu. Basis yang dipergunakan oleh masing-masing sistem bilangan tergantung pada bobot bilangan yang dipergunakan. Nilai basis pada masing-masing sistem bilangan adalah : A. Bilangan Biner (Basis 2) B. Bilangan Oktal (Basis 8) C. Bilangan Desimal (Basis 10) D. Bilangan Hexadesimal (Basis 16)
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Kerjakanlah soal di bawah ini secara individu! 1. Bilangan biner adalah bilangan yang berbasis? a. bilangan yang berbasis 2, yaitu 1 dan 2 b. bilangan yang berbasis 2, yaitu 0 dan 1 c. bilangan yang berbasis 10, yaitu 0–9 d. bilangan yang berbasis 8, yaitu 0–7 e. bilangan yang berbasis 16, yaitu 0–15 2. Bilangan heksadesimal adalah bilangan yang berbasis? a. bilangan yang berbasis 2, yaitu 0 dan 1 b. bilangan yang berbasis 16, yaitu 0 dan 17 c. bilangan yang berbasis 10, yaitu 0–9 d. bilangan yang berbasis 8, yaitu 0–7 e. bilangan yang berbasis 16, yaitu 0–9 3. Bilangan desimal adalah bilangan yang berbasis? a. bilangan yang berbasis 10, yaitu 0 dan 10 b. bilangan yang berbasis 2, yaitu 0 dan 1 c. bilangan yang berbasis 10, yaitu 0–9 d. bilangan yang berbasis 8, yaitu 0–7 e. bilangan yang berbasis 16, yaitu 0–15 4. Bilangan oktal adalah bilangan yang berbasis? a. bilangan yang berbasis 8, yaitu 0 dan 8 b. bilangan yang berbasis 2, yaitu 0 dan 1 c. bilangan yang berbasis 10, yaitu 0–9 d. bilangan yang berbasis 8, yaitu 0–7 e. bilangan yang berbasis 16, yaitu 0–15 5. Hasil konversi bilangan desimal 38 menjadi bilangan biner adalah? a. 110110 b. 101101 c. 110101 d. 111101 e. 100110 TES FORMATIF
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 6. Hasil konversi bilangan desimal 230 menjadi bilangan biner adalah? a. 11100110 b. 1100110 c. 11101101 d. 11101101 e. 10101011 7. Hasil konversi bilangan biner 110101 menjadi bilangan desimal adalah? a. 45 b. 64 c. 35 d. 53 e. 80 8. Hasil konversi bilangan biner 11101101 menjadi bilangan desimal adalah? a. 238 b. 237 c. 236 d. 405 e. 450 9. Hasil konversi bilangan heksadesimal C7 menjadi bilangan biner adalah? a. 11000111 b. 11001111 c. 11111000 d. 11110001 e. 11111101 10. Hasil konversi bilangan heksadesimal 3E menjadi bilangan desimal adalah? a. 60 b. 62 c. 65 d. 87 e. 92
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Tujuan Pembelajaran : 1. Menjelaskan Definisi Gerbang Logika 2. Menjelaskan Jenis-Jenis Gerbang Logika 3. Menjelaskan Definisi Aljabar Boleean 4. Menjelaskan Hukum-hukum Aljabar Boolean 5. Menjelaskan Aljabar Boolean dalam Rangkaian Logika Kegiatan Pembelajaran : Kegiatan Awal : 1. Guru membuka pembelajaran diawali dengan berdoa bersama 2. Guru menyampaikan motivasi dan apresiasi pembelajaran 3. Guru melakukan presensi siswa Kegiatan Inti : 1. Guru menjelaskan tujuan pembelajaran 2. Guru membagi siswa kedalam beberapa kelompok 3. Guru menampilkan E-book kepada siswa serta memberikan pemahaman terkait materi yang dipelajari 4. Guru meminta siswa untuk melakukan literasi pada E-Book 5. Guru meminta siswa dalam masing-masing kelompok berdiskusi untuk menyelesaikan Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) 6. Siswa mempresentasikan hasil diskusi yang dibuat secara bergantian, dan kelompok lain menanggapi Kegiatan Penutup : 1. Guru menanyakan hal yang tidak dipahami siswa dan memberikan kesimpulan pembelajaran 2. Guru memberikan asesmen formatif untuk mengetahui pemahaman siswa dalam mempelajari materi pembelajaran 3. Guru menutup kegiatan dengan memberika apresiasi kepada siswa dan melakukan tindak lanjut hasil jawaban serta diakhiri dengan berdoa bersama dan salam BAB II GERBANG LOGIKA DAN ALJABAR BOOLEAN
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 A. Definisi Gerbang Logika Gerbang logika merupakan dasar pembentuk sistem digital. Gerbang logika adalah suatu proses pengolahan input bilangan biner dengan menggunakan teori matematika boolean. Seperti yang diketahui, bilangan biner terdiri dari angka 1 dan 0. Gerbang logika ini direpresentasikan menggunakan tabel kebenaran. Jika memiliki nilai benar (true) akan ditunjukan dengan angka “1”. Sebaliknya, jika memiliki nilai salah (false) akan ditunjukan dengan angka “0”. Gerbang logika memiliki fungsi untuk melakukan fungsi logika dasar untuk membentuk sirkuit digital yang terintegrasi. Kebanyakan gerbang logika menggunakan bilangan biner 0 atau 1 bisa juga disebut true atau false. Biasanya terdiri dari dua buah nilai input dan satu nilai output. Gerbang logika merupakan blok pembangun sistem digital yang secara fungsi dasar digunakan dalam melakukan operasi logika dengan bertindak sebagai sakelar (switch). Jika kondisi tertentu benar, maka outputnya berubah menjadi “ON” dan begitu sebaliknya, ketika kondisinya salah maka akan menjadi “OFF”. Fungsi dari gerbang logika dapat ditunjukkan dengan tabel kebenaran atau truth table. Tabel kebenaran menampilkan semua kemungkinan kombinasi input. Kolom terakhir pada setiap baris menunjukkan nilai output yang sesuai. Sejumlah input yang diberikan akan menghasilkan satu output dengan delay waktu. BAB II GERBANG LOGIKA DAN ALJABAR BOOLEAN MATERI Gambar 2.1 Jenis-jenis Gerbang Logika Sumber: https://www.trivusi.web.id/2022/08/gerbang-logika.html
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 B. Jenis-jenis Gerbang Logika 1. Gerbang Logika AND Gerbang logika AND memerlukan minimal 2 atau lebih input untuk menghasilkan hanya 1 output dalam 1 gerbang logika. Pada rangkaian listrik penggunaan gerbang logika AND dapat digambarkan dengan penggunaan switch seperti pada gambar 2.2 yaitu dirangkai secara seri. Berdasarkan gambar diatas maka, apabila saklar dibuka maka berlogika 0, dan apabila saklar ditutup maka berlogika 1. Fungsi logika yang dijalankan pada rangkaian listrik AND adalah : 1) Jika kedua saklar A dan B dibuka (0) maka lampu padam atau OFF 2) Jika salah satu saklar ditutup (1) maka lampu tetap padam atau OFF 3) Jika kedua saklar ditutup (1) maka lampu menyala atau ON Simbol dan tabel kebenaran dari gerbang logika AND ditunjukkan pada gambar 2.3 dan tabel 2.1. Simbol yang menandakan operasi gerbang logika AND adalah tanda titik (.) atau tidak memakai tanada sama sekali. Contohnya : Y = A.B atau Y = AB. Karakteristik : 1) Ketika semua input adalah 1, maka output pada gerbang logika AND adalah 1 2) Ketika kedua input atau salah satunya berlogika 0, maka output pada gerbang logika AND adalah 0 Gambar 2.2 Rangkaian Listrik dengan Gerbang Logika AND Input Output A B Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Gambar 2.3 Simbol Gerbang Logika AND Tabel 2.1 Tabel Kebenaran Gerbang Logika AND
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 2. Gerbang Logika OR Gerbang logika OR memerlukan minimal 2 atau lebih input untuk menghasilkan hanya 1 output dalam 1 gerbang logika. Pada rangkaian listrik penggunaan gerbang logika OR dapat digambarkan dengan penggunaan switch seperti pada gambar 2.4 yaitu dirangkai secara pararel : Berdasarkan gambar diatas maka, apabila saklar dibuka maka berlogika 0, dan apabila saklar ditutup maka berlogika 1. Simbol dan tabel kebenaran dari gerbang logika OR ditunjukkan pada gambar 2.5 dan tabel 2.2. Gerbang logika OR menggunakan simbol tanda plus atau (+). Salah satu contohnya adalah Y = A + B. Karakteristik : 1) Ketika semua input adalah 0, maka output pada gerbang logika OR adalah 0 2) Ketika kedua input atau salah satunya berlogika 1, maka output pada gerbang logika OR adalah 1 3. Gerbang Logika NOT Pada dasarnya gerbang logika NOT hanya membutuhkan sebuah input untuk menghasilkan satu output. Gerbang logika NOT deisebut juga sebagai inverter atau pembalik. Pada rangkaian listrik penggunaan gerbang logika NOT dapat digambarkan dengan penggunaan switch seperti pada gambar 2.6. Gambar 2.4 Rangkaian Listrik dengan Gerbang Logika OR Input Output A B Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 Gambar 2.5 Simbol Gerbang Logika OR Tabel 2.2 Tabel Kebenaran Gerbang Logika OR
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Berdasarkan gambar diatas maka, apabila saklar dibuka maka berlogika 0, dan apabila saklar ditutup maka berlogika 1. Simbol dan tabel kebenaran dari gerbang logika NOT ditunjukkan pada gambar 2.7 dan tabel 2.3. Gerbang logika NOT dilambangkan dengan simbol sebuah garis atau (-) yang berada diatas variabel inputnya. Contohnya yaitu Y = A̅̅̅+̅̅̅B̅ . Karakteristik : 1) Ketika A adalah input, maka output adalah kebalikan dari A 2) Ketika input berlogika 1 maka output akan berlogika 0, begitupun sebaliknya. 4. Gerbang Logika NAND Gerbang logika NAND merupakan rangkaian kombinasi dari gerbang logika AND dan gerbang logika NOT yang menghasilkan kebalikan dari output gerbang logika AND. Pada rangkaian listrik penggunaan gerbang logika NAND dapat digambarkan dengan penggunaan switch seperti pada gambar 2.8. Gambar 2.6 Rangkaian Listrik dengan Gerbang Logika NOT Input Output A Y 0 1 1 0 Gambar 2.7 Simbol Gerbang Logika NOT Tabel 2.3 Tabel Kebenaran Gerbang Logika NOT Gambar 2.8 Rangkaian Listrik dengan Gerbang Logika NAND
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Simbol dari rangkaian gerbang logika NOT dan AND seperti pada gambar 2.9. Apabila dalam simbol NAND, menjadi : Dari gambar diatas dapat dibuat tabel kebenaran sebagai berikut : Karakteristik : 1) Ketika salah satu input berlogika 0, maka output akan berlogika 1 2) Ketika kedua inputnya berlogika 1, maka output akan berlogika 0 3) Output gerbang logika NAND adalah komplemen output gerbang logika AND 5. Gerbang Logika NOR Gerbang logika NOR merupakan rangkaian kombinasi dari gerbang logika OR dan gerbang logika NOT yang menghasilkan kebalikan dari output gerbang logika OR. Pada rangkaian listrik penggunaan gerbang logika NOR dapat digambarkan dengan penggunaan switch seperti pada gambar 2.11. Gambar 2.9 Simbol rangkaian gerbang logika AND dan NOT Gambar 2.10 Simbol rangkaian gerbang logika NAND Input Output A B Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Tabel 2.4 Tabel Kebenaran Gerbang Logika NAND Gambar 2.11 Rangkaian Listrik dengan Gerbang Logika NOR
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Simbol dari rangkaian gerbang logika NOT dan OR seperti pada gambar 2.12. Apabila dalam simbol NOR, menjadi : Dari gambar diatas dapat dibuat tabel kebenaran sebagai berikut : Karakteristik : 1) Ketika semua input berlogika 1, maka output akan berlogika 1 2) Ketika semua input atau salah satunya berlogika 0, maka output akan berlogika 0 3) Output gerbang logika NOR adalah output gerbang logika OR 6. Gerbang Logika XOR XOR merupakan singkatan dari Exclussive OR yang memiliki 2 input dan 1 output logika. Gerbang logika XOR merupakan kombinasi dari gerbang logika AND, OR, dan NOT. Simbol dari gerbang logika XOR seperti pada gambar 2.14. Dari gambar diatas dapat tabel kebenaran sebagai berikut : Input Output A B Y 0 0 0 0 1 1 Gambar 2.12 Simbol rangkaian gerbang logika OR dan NOT Gambar 2.13 Simbol rangkaian gerbang logika NOR Input Output A B Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Tabel 2.5 Tabel Kebenaran Gerbang Logika NOR Gambar 2.14 Simbol rangkaian gerbang logika XOR
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 1 0 1 1 1 0 Karakteristik: 1) Ketika semua input mempunyai nilai logika yang berbeda, maka output akan berlogika 1 2) Ketika input mempunyai nilai logika yang sama, maka output akan berlogika 0 7. Gerbang Logika XNOR XNOR merupakan singkatan dari Exclussive NOR yang memiliki 2 input dan 1 output logika. Gerbang logika XOR merupakan kombinasi dari gerbang logika XOR dan NOT. Simbol dari gerbang logika XNOR seperti pada gambar 2.15. Dari gambar diatas dapat tabel kebenaran sebagai berikut : Input Output A B Y 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Karakteristik: 1) Ketika semua input mempunyai nilai logika yang sama, maka output akan berlogika 1 2) Ketika input bernilai logika yang berbeda, maka output akan berlogika 0. Tabel 2.6 Tabel Kebenaran Gerbang Logika XOR Gambar 2.15 Simbol rangkaian gerbang logika XNOR Tabel 2.7 Tabel Kebenaran Gerbang Logika XNOR
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 C. Definisi Aljabar Boolean Aljabar boolean adalah aljabar yang berhubungan dengan variabel biner dan operasi logik, dimana aljabar boolean adalah sistem matematika yang terbentuk dari 3 operator logika berupa "negasi", Logika "AND" dan "OR". Selain simbol logika "0" dan "1" yang digunakan untuk merepresentasikan input atau output digital, kita juga dapat menggunakannya sebagai konstanta pada rangkaian terbuka atau rangkaian tertutup secara permanen. Serangkaian aturan dari ekspresi Aljabar Boolean telah diciptakan untuk membantu mengurangi jumlah gerbang logika dasar yang dibutuhkan dalam melakukan operasi logika tertentu sehingga akan dihasilkan daftar fungsi atau teorema yang dikenal umum sebagai Hukum Aljabar Boolean. Aljabar Boolean adalah operasi matematika yang berguna dalam menganalisis gerbang dan sirkuit digital, dengan menggunakan "Hukum Boolean" ini maka akan dapat mengurangi atau menyederhanakan ekspresi Boolean yang kompleks dengan maksud untuk mengurangi jumlah gerbang logika yang diperlukan. Oleh sebab itu, Aljabar Boolean adalah sistem matematika yang didasarkan pada logika yang memiliki seperangkat aturan atau hukum yang berguna dalam menentukan, mengurangi atau menyederhanakan ekspresi Boolean. Variabel yang digunakan dalam Aljabar Boolean hanya memiliki dua kemungkinan yaitu logika "0" dan logika "1" tetapi ekspresi jumlah variabel yang dihasilkan tak terbatas yang semuanya dilabeli secara individual untuk mewakili input ke ekspresi. Sebagai contoh, sebuah variabel A , B, C dll, dihasilkan sebuah ekspresi logis yaitu A + B = C, tetapi setiap variabel HANYA dapat berupa 0 atau 1. Sumber : https://youtube.com/@kelas programmer https://bit.ly/3seYsJ9 Video Penjelasan
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 D. Hukum-Hukum Bolean Fungsi dari aljabar boolean dijelaskan pada tabel berikut : Fungsi Deskripsi Ekspresi 1 Null 0 2 Identity 1 3 Input A A 4 Input B B 5 NOT A A̅ 6 NOT B B̅ 7 A AND B (AND) A.B 8 A AND NOT B . B̅ 9 NOT A AND B A̅. B 10 NOT AND (NAND) A̅̅̅.̅B̅ 11 A OR B (OR) A+B 12 A OR NOT B + B̅ 13 NOT A OR B A̅ + B 14 NOT OT (NOR) A̅̅̅+̅̅̅B̅ 15 Exclussive-OR . B̅ + A̅. B 16 Exclussice-NOR A.B + A̅̅̅+̅̅̅B̅ Dalam menyelesaikan permasalahan yang berkaitan dengan aljabar boolean dua dan tiga variabel maka digunakan sifat identitas, disamping itu prinsip dualitas juga digunakan pada sifat-sifat identitas. Jika A, B, dan C adalah variabel boole maka berlaku hukum/sifat berikut : 1. Hukum Komutatif Hukum komutatif menjelaskan bahwa penukaran atau perubahan urutan variabel input atau sinyal masukan sama sekali tidak mempengaruhi variabel output suatu rangkaian logika Komutatif (Pertukaran) : A + B = B + A A . B = B . A Tabel 2.8 Tabel Fungsi Aljabar Boolean
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 2. Hukum Asosiatif Hukum asosiatif menjelaskan bahwa perubahan urutan penyelesaian operasi pada variabel tidak akan mempengaruhi variabel output suatu rangkaian logika. Asosiatif (pengelompokan) : A + (B + C) = (A + B) + C A . (B . C) = (A . B) . C 3. Hukum Distributif Hukum distributif menyatakan bahwa variabel input pada operasi aljabar boolean dapat disebarkan tempatnya tanpa mengubah variabel hasil darioutput suatu rangkaian logika. Distributif (penyebaran) : A . (B + C) = A . B + A . C A + B . C = (A + B) . ( A + C) 4. Hukum Absorbsi Hukum absorbs memungkinkan pengurangan dalam ekspresi yang rmit menjadi lebih sederhana dengan menyerap istilah-istilah yang serupa. A + (A . B) = A A . (A + B) = A 5. Hukum Identitas Dalam matematika, identitas adalah pernyataan yang benar untuk semua kemungkinan nilai dari variabel. Dalam aljabar boolean hukum identitas menyatakan bahwa variabel apapun yang dijumlahkan dengan nilai 0 atau false akan menghasilkan variabel itu sendiri. Hal ini juga berlaku apabila sebuah variabel dikalikan dengan 1 atau nilai true maka akan mengembalikan nilai variabel itu sendiri. A + 0 = A A . 1 = A 6. Hukum Idempoten Hukum idempoten menyatakan bahwa menggabungkan suatu variabel dengan dirinya sendiri baik dengan operasi penambahan (OR) atau perkalian (AND) akan menghasilkan nilai yang setara dengan variabel tersebut. A + A = A A . A = A
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 7. Hukum Komplemen Hukum komplemen menyatakan bahwa variabel input yang dijumlahkan dengan invers dari variabel tersebut akan menghasilkan nilai 1 atau true, sedangkan jika dilakukan operasi perkalian menghasilkan nilai 0 atau false. A + A ′ = 1 A . A ′ = 0 8. Hukum Dominasi Hukum dominasi menyatakan bahwa dalam suatu konjungsi atau operasi perkalian, suatu kebenaran akan selalu mendominasi. A . 0 = 0 A . 1 = 1 9. Hukum Involusi Dalam aljabar boolean, hukum involusi menyatakan bahwa negasi ganda pada variabel input menghasilkan output variabel itu sendiri. (A ′ ) ′ = A 10. Hukum de Morgan Duo teorema penting yang banyak digunakan dalam aljabar boolean adalah hukum I de morgan dan hukum II de morgan. Kedua teorema ini digunakan untuk mengubah ekspresi boolean. Teorema ini pada dasarnya membantu untuk mengurangi ekspresi boolean yang diberika dalam bentuk sederhana a) Hukum I de Morgan Hukum pertama menyatakan bahwa komplemen perkalian variabel sama dengan jumlah komplemen indibidu variabelnya. (A . B) ′ = A ′ + B ′ b) Hukum II de Morgan Hukum kedua menyatakan bahwa komplemen dari penjumlahan variabel sama dengan perkalian dari komplemen individualnya terhadap suatu variabel. (A + B) ′ = A ′ . B ′ 11. Hukum Inversi Hukum inversi menjelaskan bahwa komplemen dari nilai kebenaran adalah invers dari nilai tersebut. 0 ′ = 1 1 ′ = 0
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Penyederhanaan fungsi boolean dapat dilakukan dengan cara seperti dibawah ini : Contoh : f(A,B) = A ′B + AB ′ + B ′ Disederhanakan menjadi f(A,B) = A ′ + B ′ dengan cara aljabar : f(A,B) = A + A ′B = (A + A ′ ) (A + B) = 1 . (A + B) = A + B Sumber : https://youtube.com/@math emanesos https://bit.ly/3sdvoSk Sumber : https://youtube.com/@Astro Fisika https://bit.ly/3L0mvlZ Video Penjelasan
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 E. Aljabar Boolean dalam Rangkaian Logika Fungsi boolean dapat juga direpresentasikan dalam bentuk rangkaian logika. Ada tiga gerbang logika dasar yaitu gerbang AND, gerbang OR, dan Gerbang NOT. Contoh aplikasi aljabar boolean dalam rangkaian logika : Nyatakan fungsi f(A,B,C) = AB + A ′B ke dalam rangkaian logika Penyelesaian : 1. Cara pertama 2. Cara kedua 3. Cara ketiga Gambar 2.16 Simbol Gerbang AND Gambar 2.17 Simbol Gerbang OR Gambar 2.18 Simbol Gerbang NOT
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Selain gerbang logika dasar terdapat juga gerbang logika turunan. Ada 4 gerbang logika turunan yaitu gerbang NAND, gerbang NOR, gerbang XOR, dan gerbang XNOR. Sumber : https://youtube.com/@math emanesos https://bit.ly/3YAdHc2 Gambar 2.19 Simbol Gerbang NAND Gambar 2.20 Simbol Gerbang NOR Gambar 2.21 Simbol Gerbang XOR Gambar 2.22 Simbol Gerbang XNOR Ekuivalen dengan Ekuivalen dengan Ekuivalen dengan Video Penjelasan
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Gerbang logika atau logic gates adalah proses pengolahan input bilangan biner dengan teori matematika boolean. Seperti yang kita ketahui, bilangan biner sendiri terdiri dari angka 1 dan 0.Logic gate ini direpresentasikan menggunakan tabel kebenaran. Jika memiliki nilai benar (true) akan ditunjukan dengan angka “1”. Sebaliknya, jika memiliki nilai salah (false) akan ditunjukan dengan angka “0”. LKPD (Lembar Kerja Peserta Didik) Orientasi Masalah Gambar 2.1 Jenis-jenis Gerbang Logika Sumber: https://www.trivusi.web.id/2022/08/gerbanglogika.html Tahukah Kamu? Gerbang logika digunakan dalam banyak aplikasi elektronik seperti komputer, sistem kontrol industri, dan sistem keamanan. Gerbang logika digunakan di dalam komputer untuk mengontrol aliran informasi dan instruksi. Sistem kontrol industri menggunakan gerbang logika untuk mengontrol perangkat seperti motor listrik dan pompa air. Sistem keamanan menggunakan gerbang logika untuk mengontrol akses ke gedung atau ruang. Aljabar Boolean adalah operasi matematika yang berguna dalam menganalisis gerbang dan sirkuit digital, dengan menggunakan "Hukum Boolean" ini maka akan dapat mengurangi atau menyederhanakan ekspresi Boolean yang kompleks dengan maksud untuk mengurangi jumlah gerbang logika yang diperlukan. Kemudian bagaimana yang dimaksud dengan rangkaian gerbang logika? Bagaimana cara menyederhanakan rangkaian logika dengan menggunakan aljabar boolean?
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Setelah kalian memahami permasalahan diatas, lalu langkah apa yang kamu ambil untuk mendapatkan solusi dan jawaban dari masalah tersebut? Diskusikanlah dengan kelompokmu! Membimbing Penyelidikan Kelompok Mengorganisasikan Peserta Didik Gerbang logika terdiri dari beberapa jenis yang mempunyai karakter masing-masing. Jenis-jenis gerbang logika yakni gerbang logika AND, gerbang logika OR, gerbang logika NOT, gerbang logika NAND, gerbang logika NOR, gerbang logika XOR, dan gerbang logika XNOR. Selain itu masing-masing jenis gerbang logika juga mempunyai tabel kebenarannya sendiri. Gambar 2.23 Simbol Gerbang Logika Aljabar Boolean adalah operasi matematika yang berguna dalam menganalisis gerbang dan sirkuit digital, dengan menggunakan "Hukum Boolean" ini maka akan dapat mengurangi atau menyederhanakan ekspresi Boolean yang kompleks dengan maksud untuk mengurangi jumlah gerbang logika yang diperlukan. Gambar 2.24 Hukum-hukum Aljabar Boolean
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Pengembangan dan Penyajian Hasil Karya Penyelesaian ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Petunjuk Penyelesaian : Sederhanakan 2 persamaan fungsi logika dasar, penyederhanaan, gambar, dan tabel kebenarannya! 1. F = AB′ + A ′B + AB 2. F = ABC + A ′BC + AB′C
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Evaluasi Kesimpulan ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 RANGKUMAN Gerbang logika merupakan dasar pembentuk sistem digital. Gerbang logika adalah suatu proses pengolahan input bilangan biner dengan menggunakan teori matematika boolean. Seperti yang diketahui, bilangan biner terdiri dari angka 1 dan 0. Gerbang logika ini direpresentasikan menggunakan tabel kebenaran. Jika memiliki nilai benar (true) akan ditunjukan dengan angka “1”. Sebaliknya, jika memiliki nilai salah (false) akan ditunjukan dengan angka “0”. Gerbang logika memiliki fungsi untuk melakukan fungsi logika dasar untuk membentuk sirkuit digital yang terintegrasi. Kebanyakan gerbang logika menggunakan bilangan biner 0 atau 1 bisa juga disebut true atau false. Biasanya terdiri dari dua buah nilai input dan satu nilai output. Gerbang logika terdiri dari beberapa jenis yang mempunyai karakter masing-masing. Jenis-jenis gerbang logika yakni gerbang logika AND, gerbang logika OR, gerbang logika NOT, gerbang logika NAND, gerbang logika NOR, gerbang logika XOR, dan gerbang logika XNOR. Aljabar Boolean adalah operasi matematika yang berguna dalam menganalisis gerbang dan sirkuit digital, dengan menggunakan "Hukum Boolean" ini maka akan dapat mengurangi atau menyederhanakan ekspresi Boolean yang kompleks dengan maksud untuk mengurangi jumlah gerbang logika yang diperlukan. Oleh sebab itu, Aljabar Boolean adalah sistem matematika yang didasarkan pada logika yang memiliki seperangkat aturan atau hukum yang berguna dalam menentukan, mengurangi atau menyederhanakan ekspresi Boolean. Hukum – hukum aljabar boolean terdiri dari hukum komutatif, hukum asosiatif, hukum distributive, hukum absorbs, hukum idempotent, hukum komplemen, hukum dominasi, hukum inversi, hukum involusi, dan hukum inversi.
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 1. Gerbang logika adalah? a. Suatu rangkaian dengan satu sinyal masukan tetapi menghasilkan dua sinyal berupa tegangan tinggi atau tegangan rendah b. Rangkaian dengan satu atau lebih dari satu sinyal masukan tetapi hanya menghasilkan satu sinyal berupa tegangan tinggi atau tegangan rendah c. Logika yang dilengkapi dengan simbol dan karakteristik blok bangunan untuk komputer yang rumit d. Rangkaian logika yang menggambarkan hubungan antara masukan dan keluaran 2. Gerbang logika beroperasi berdasarkan sistem bilangan biner yaitu? a. Bilangan yang hanya memiliki 2 kode simbol yaitu 0 dan 1 dengan menggunakan teori aljabar boolean b. Menggunakan aljabar boolean dengan mengacu pada suatu persamaan logika yang akan menghasilkan sebuah sinyal c. Berdasarkan logika dasar dan simbol karakteristik yang rumit d. Gambaran hubungan antara input dan output 3. Gerbang logika bentukan terdiri dari? a. NAND dan NOR b. NOT dan OR c. XOR dan NAND d. NOR dan NOT 4. Gambar berikut merupakan simbol dari gerbang logika? a. NOR b. XNOR c. XOR d. NAND 5. Y = A + B merupakan fungsi dari gerbang logika? a. NOR b. NAND TES FORMATIF
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 c. AND d. OR 6. Gerbang logika yang hanya memiliki satu masukan dan keluarannya merupakan kebalikan dari masukannya merupakan gerbang logika? a. NOT b. NOR c. NAND d. AND 7. Tabel berikut merupakan tabel kebenaran dari gerbang logika? a. NOT b. NOR c. NAND d. AND 8. Gerbang AND akan menghasilkan nilai true hanya jika semua inputnya bernilai? a. False b. Negatif c. 0 d. True 9. A(A+B) = ? a. AB b. 1 c. (1 + AB) d. A 10. Input Output A B Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Tujuan Pembelajaran : 1. Menjelaskan Definisi Flip-Flop 2. Menjelaskan Flip-Flop SR 3. Menjelaskan Flip-Flop JK 4. Menjelaskan Flip-Flop D 5. Menjelaskan Flip-Flop T Kegiatan Pembelajaran : Kegiatan Awal : 1. Guru membuka pembelajaran diawali dengan berdoa bersama 2. Guru menyampaikan motivasi dan apresiasi pembelajaran 3. Guru melakukan presensi siswa Kegiatan Inti : 1. Guru menjelaskan tujuan pembelajaran 2. Guru membagi siswa kedalam beberapa kelompok 3. Guru menampilkan E-book kepada siswa serta memberikan pemahaman terkait materi yang dipelajari 4. Guru meminta siswa untuk melakukan literasi pada E-Book 5. Guru meminta siswa dalam masing-masing kelompok berdiskusi untuk menyelesaikan Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) 6. Siswa mempresentasikan hasil diskusi yang dibuat secara bergantian, dan kelompok lain menanggapi Kegiatan Penutup : 1. Guru menanyakan hal yang tidak dipahami siswa dan memberikan kesimpulan pembelajaran 2. Guru memberikan asesmen formatif untuk mengetahui pemahaman siswa dalam mempelajari materi pembelajaran 3. Guru menutup kegiatan dengan memberika apresiasi kepada siswa dan melakukan tindak lanjut hasil jawaban serta diakhiri dengan berdoa bersama dan salam BAB III FLIP-FLOP
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 A. Definisi Flip-Flop Flip-flop adalah sirkuit elektronik yang mempunyai dua arus stabil dan dapat digunakan untuk menyimpan informasi. Sebuah flipflop merupakan multivibrator bilstabil. Dikatakan multivibrator bilstabil karena kedua tingkat tegangan keluaran pada multivibrator tersebut adalah stabil dan hanya mengubah situasi tingkat tegangan keluaran saat dipicu (trigger). Flipflop mempunyai dua output (keluaran) yang salah satu outputnya merupakan komplemen output yang lain. Keluaran flip-flop berupa tegangan rendah (0) atau tinggi (1). Untuk mengubah suatu tegangan dari tinggi ke rendah atau sebaliknya, rangkaian yang bersangkutan harus di-drive oleh suatu masukan yang disebut trigger. Sampai datang pemicu, tegangan keluaran tetap rendah atau tinggi untuk selang waktu yang tak terbatas. Ada beberapa jenis flipflop yang dibedakan berdasarkan perilakunya antara lain flip-flop SR, flip-flop JK, flip-flop D, flip-flop T. Elemen penyimpan rangkaian logika sekuensi adalah flip-flop. Flip-flop merupakan sel biner yang mampu menyimpan data 1-bit, sehingga sel ini dinamakan pula memori 1-bit. Ciriciri flip-flop yang paling menonjol adalah memiliki dua buah output, yakni satu buah untuk output dari data yang disimpan dan lainnya merupakan komplemennya. BAB III FLIP-FLOP MATERI Gambar 3.1 Jenis-jenis Flip-Flop Sumber: https://www.ingmecafenix.com/wp-content/uploads/2017/04/Flip-flop.webp
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 B. Flip-Flop S-R Sesuai dengan namanya, flip-flop set-reset atau disingkat flip S-R merupakan memori yang melakukan penyimpanan data dengan cara memberi sinyal pada input Set (S) dan Reset (R) yang dimilikinya. Rangkaian dan tabel kebenaran dari flip flop SR seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.1 dan tabel 3.1. Tabel 3.1 Tabel Kebenaran Flip-Flop SR Tabel 3.1 meringkas kemungkinan-kemungkinan masukan/keluaran bagi flip-flop RS (Reset-Set) : Kondisi masukan yang pertama adalah RS = 0-0, Ini berarti tidak diterapkan pemicu. Dalma hal ini keluaran Q mempertahankan nilai terakhir yang dimilikinya (Qn = Qn−1) Kondisi masukan yang kedua adalah RS = 0-1 berarti bahwa suatu pemicu diterapkan pada masukan S (Set). Seperti yang diketahui, hal ini mengeset flip-flop dan menghasilkan Q bernilai 1. Kondisi masukan yang ketiga adalah RS = 1-0 ini menyatakan bahwa suatu pemicu diterapkan pada masukan R (Reset). Kelauran Q yang dihasilkan adalah 0. Kondisi masukan RS = 1-1 merupakan masukan terlarang. Kondisi ini berarti menerapkan suatu pemicu pada kedua masukan S dan R pada saat yang sama. Hal ini merupakan suatu pertentangan bahwa kita berupaya untuk memperoleh keluaran Q yang serentak sama dengan 1 dan sama dengan 0. Rangkaian flip-flop SR dapat dibentuk dari dua gerbang logika NOR atau dua gerbang logika NAND seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.3 dan gambar 3.4. R S Q Q̅ 0 0 Nilai terakhir 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 Terlarang Gambar 3.2 Flip-Flop SR Sumber: https://www.slideshare.net/nuraoliya/presentasi-flip-flop-32923214
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Konsep flip-flop SR yang harus diingat adalah sebagai berikut. R dan S keduanya rendah berarti keluaran Q tetap berada pada keadaan terakhirnya secar atak terbatas akibat adanya aksi penggrendelan internal. Masukan S yang tinggi mengeset keluaran Q ke 1, kecuali jika keluaran ini memang telah berada pada keadaan tinggi. Dalam hal ini keluaran tidak berubah, walaupun masukan S kembali ke keadaan rendah. Masukan R yang tinggi mereset keluaran Q ke 0, kecuali jika keluaran ini memang telah rendah. Keluaran Q selanjutnya tetap pada keadaan rendah, walaupun masukan R kembali ke keadaan rendah. Masukan R dan S keduanya tinggi pada saat yang sama adalah terlarang karena merupakan pertentangan (Kondisi ini mengakibatkan masalah pacu, yang akan dibahas kemudian). Pengembangan lebih lanjut dari flip-flop SR adalah Clocked RS FF. Masukan R dan S pada rangkaian RS flip-flop dapat disinkronisasi dengan menambahkan masukan klok (detak) yang dapat dilihat pada gambar 3.4. Perbedaan cara kerja dari Clocked RS FF adalah bahwa flip-flop akan mengalami perubahan seperti pada RS FF menunggu sinyal clock aktif (logika tinggi) atau keluaran Q pada RS flip-flop tidak dapat segera merespon masukan S dan R sebelum ada masukan klok. Gambar 3.3 Rangkaian Flip-Flop SR dengan gerbang NOR Gambar 3.3 Rangkaian Flip-Flop SR dengan gerbang NAND
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 C. Flip-Flop JK Nama flip-flop JK berasal dari nama masukannya, yaitu J dan K. Masukan J dan K disebut masukan pengendali karena menentukan apa yang dilakukan oleh flip-flop ini juga digunakan untuk mengatasi kelemahan dari flip-flop SR, yang tidak mengijinkan pemberian masukan R=S=1. Rangkaian flip-flop JK ditunjukkan pada gambar berikut. Konsep kerja dari rangkaian flip-flop JK pada gambar 3.4 dapat dijelaskan sebagai berikut: Pada saat J dan K keduanya 0, R dan S pasti bernilai 0-0, sehingga Q tetap pada nilai terakhirnya. Pada saat J rendah dan K tinggi, gerbang atas tertutup (S bernilai 0), maka tidak terdapat kemungkinan untuk mengeset flip-flop. Bila Q tinggi (Q = 1) dan lonceng 1, gerbang bawah (lonceng AND K AND Q) akan melewatkan pemicu reset (R = 1) yang akan menyebabkan Q menjadi rendah. Jadi J = 0 dan K = 1 akan mereset flip-flipnya (Q = 0), bila Q sebelumnya tinggi. Pada saat J tinggi dan K rendah, maka tidak terdapat kemungkinan untuk mereset flip-flop (karena R pasti bernilai 0). Bila Q rendah (Q = 0 dan Q̅ = 1) dan lonceng = 1, gerbang atas (lonceng AND J AND Q̅) akan melewatkan pemicu set (S = 1) yang akan menyebabkan Q menjadi tinggi. Jadi J = 1 dan K = 0 berarti lonceng = 1 akan mengeset flip-flopnya (Q = 1), bila Q sebelumnya rendah. Gambar 3.3 Rangkaian Flip-Flop SR berdetak Gambar 3.4 Rangkaian Flip-Flop JK
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Pada saat J dan K keduanya tinggi, dapat mengeset atau mereset flip-flop, tergantung kondisi Q sebelumnya. Bila Q tinggi (Q = 1) dan lonceng = 1, gerbang bawah akan melewatkan pemicu reset (R = 1) yang akan menyebabkan Q menjadi rendah Bila Q rendah (Q = 0) dan lonceng = 1, maka Q̅ = 1, gerbang atas akan melewatkan pemicu set (S = 1) yang akan menyebabkan Q menjadi tinggi. Jadi J = 1 dan K = 1 berarti bahwa pinggiran pulsa lonceng postif berikutnya akan membuat nilai Q yang baru adalah kebalikan dari nilai Q sebelumnya (Qt+1 = Qt ̅̅̅). Tabel kebenaran dari flip-flop JK ditunjukkan pada tabel 3.2. Tabel 3.2 Tabel Kebenaran Flip-Flop JK 1. Flip-flop JK Utama/Pembantu (JK Master/Slave Flip-Flops) Cara membangun sebuah flip-flop JK utama/pembantu (JK master/slave flip-flop) untuk menghindarkan kondisi osilasi ditunjukkan pada gambar 3.5. Cara kerjanya adalah sebagai berikut. Pada saat pulsa clock diterapkan (CLK = 1) , F-F master akan enable dan keluaran akan berubah sesuai masukan J dan K. Tetapi saat itu pulsa clock yang masuk ke F-F slave adalah CLK ̅̅̅̅̅ = 0 F-F slave akan disable, tidak ada perubahan pada keluaran. Pada akhir pulsa clock, CLK = 0 dan CLK ̅̅̅̅̅ = 1, F-F master akan disable dan F-F slave akan enable. F-F slave akan merubah keluarannya sesuai dengan keluaran QM dan QM ̅̅̅̅. Jika QM = 1 dan QM ̅̅̅̅ = 0 maka Q = 1 dan Q̅ = 0, atau sebaliknya. CLK J K Q Q̅ 0 0 0 Keadaan terakhir 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 Keadaan terakhir ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ Gambar 3.4 JK Master/Slave Flip-Flop untuk Menghindari Isolasi
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Jadi selama selang waktu detak, keluaran Q tidak akan berubah tetapi QM mengikuti logika J-K, pada akhir pulsa detak, nilai QM akan ditransfer ke Q. 2. Master/Slave JK Flip-Flops dengan edge-triggered flip-flop Cara lain membangun flip-flop JK utama/pembantu (master/slave flip-flop) ditunjukkan pada gambar 3.5. Cara kerjanya adalah sebagai berikut. Jika J = 1 dan K = 0, flip-flop utama diset pada saat pinggiran-positif pulsa lonceng (clock) tibe. Keluaran QM yang tinggi dari flip-flop utama mendrive masukan J pada flip-flop pembantu, maka pada saat pinggiran-negatif pulsa lonceng tiba, flip-flop pembantu diset, menyamai kerja flip-flop utama. Jika J = 0 dan K = 1, flip-flop utama direset pada saat pinggiran-positif pulsa lonceng tiba. Keluaran QM ̅̅̅̅ yang tinggi dari flip-flop utama menuju ke masukan K pada flip-flop pembantu. Oleh karenanya, kedatangan pinggiran-negaif pulsa lonceng mendorong flipflop pembantu untuk reset. Sekali lagi, flip-flop pembantu menyamai kerja flip-flop utama. Jika masukan J dan K pada flip-flop utama adalah tinggi, maka flip-flop ini toogle saat pinggiran-positif pulsa lonceng tiba sedang flip-flop pembanu toogle pada saat pinggirannegatif pulsa lonceng tiba. Dengan demikian, apapun yang dilakukan oleh flip-flop utama, akan dilakukan pula oleh flip-flop pembantu: jika flip-flop utama diset, flip-flop pembantu diset; jika flip-flop utama direset, flip-flop pembantu direset pula, namun waktunya selisih satu pulsa detak. D. Flip-Flop D Flip-flop D berasal dari kata Data. Flip-flop ini hanya mempunyai satu masukan yaitu D. Jenis flip-flop ini sangat banyak dipakai sebagai sel memori dalam komputer. Data flip-flop merupakan pengembangan dari RS flip-flop, pada D flip-flop kondisu output terlarang (tidak tentu) tidak lagi terjadi. Data flip-flop sering juga disebut dengan instilah D-FF. Input atau Gambar 3.5 Master/Slave JK Flip-Flops dengan positive-edge-triggered flip-flop JK-FF
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 masukan pada RS flip-flop adalah 2 buah yaitu R (reset) dan S (set), kedua input tersebut dimodifikasi sehingga pada data flip-flop menjadi 1 buah input saja yaitu input atau masukan D (data) saja. Model modifikasi RS flip-flop menjadi D flip-flop adalah dengan penambahan gerbang NOT (Inverter) dari input S ke input R pada RS flip-flop seperti pada gambar 3.6. Tabel 3.3 Tabel Kebenaran Flip-Flop D Terdapat berbagai cara untuk merancang flip-flop D. Flip-flop D dapat dibangun dengan mengembangkan flip-flop RS seperti pada gambar 3.6. Sedangkan pada gambar 3.7 ditunjukkan suatu cara untuk membangun sebuah flip-flop D dengan lonceng (clock). Jenis flip-flop ini mencegah nilai D mencapai keluaran Q sampai berlangsungnya sinyal lonceng aktif. Cara kerja rangkaiannya adalah sebagai berikut : 1. Bila lonceng bernilai 0 (rendah), kedua gerbang AND tertutup, oleh karenanya perubahan nilai D tidak mempengaruhi nilai output Q Input Output D Q Q̅ 0 0 1 1 1 0 Gambar 3.6 Rangkaian flip-flop D dikembangkan dari FF RS Gambar 3.7 Rangkaian flip-flop D dengan lonceng
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 2. Sebaliknya, bila lonceng bernilai 1 (tinggi), kedua gerbang AND terbuka. Dalam hal ini, Q terdorong untuk menyamai nilai D. Bila lonceng turun kembali, Q tak berubah dan menyimpan nilai D yang terakhir. E. Flip-Flop T Flip-flop J-K memiliki watak membalik keadaan output sebelumnya jika input J dan K diberi nilai tinggi. Dengan menggunakan flip-flop JK yang kedua inputnya dihubungkan menjadi satu maka akan diperoleh flip-flop yang memiliki watak membalik ouput sebelumnya jika inputnya tinggi, dan outputnya akan tetap jika inputnya rendah. Flip-flop yang berfungi seperti itu dinamakan flip-flop T. Rangkaian flip-flop T ditunjukkan pada gambar 3.8, dan tabel kebenarannya dapat diperoleh berdasarkan tabel kebenaran flip-flop J-K. Oleh karena flip-flop T merupakan flip-flop JK dengan dua keadaan yakni J=0, K=0 dan J=1, K=1, maka tabel kebenaran flip-flop T adalah tabel kebenaran flip-flop J-K dengan dua keadaan tersebut Tabel 3.4 Tabel Kebenaran Flip-Flop T Pemberian keadaan input terhadap output flip-flop T yaitu Jika input flip-flop T dipertahankan tinggi, maka setiap terjadinya pulsa clock akan menyebabkan keadaan outputnya berubah. Dalam banyak aplikasi diperlukan elemen yang memiliki watak sebagai toggle (saklar dua keadaan) yakni outputnya berubah setiap suatu input clock diumpankan. Implementasi elemen tersebut dapat dilakukan dalam berbagai bentuk. Bentuk pertama adalah menggunakan flip-flop J-K yang membentuk konfigurasi flip-flop T dengan T=1, dan bentuk kedua menggunakan flip-flop D yang komplemen outputnya diumpankan ke input D. Qn Q (t+1) T 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 Gambar 3.8 Rangkaian flip-flop T
KONSEP DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 1 Sumber : https://youtube.com/@tasdi kdarmana2409 https://bit.ly/3E1rE9t Video Penjelasan