BAB 2
ANALISIS DAN PERANCANGAN

Tahap analisis dan perancangan merupakan langkah awal sebelum dilaksanakan  penyelesaian terhadap suatu masalah yang ada. Untuk dapat mencapai tujuan atau hasil yang memadai sesuai kebutuhan dari rumusan permasalahan, maka diperlukan suatu rancangan sistem yang dapat menggambarkan secara garis besar seluruh masalah yang akan diolah sebagai suatu kesatuan sistem. Dalam analisis dan perancangan akan dibahas tentang modul rangkaian kombinasional. 
Analisis terhadap rangkaian logika merupakan kegiatan mengidentifikasi atau menentukan karakteristik atau watak dari rangkaian digital atau rangkaian logika yang akan dibuat. Perancangan rangkaian logika merupakan kegiatan mengimplementasikan atau merealisasikan rangkaian logika berdasarkan karakteristik yang diinginkan atau diketahui. 
2.1	Gerbang Dasar
Pada era sebelum ditemukannya rangkaian terintegrasi atau IC (integrated circuits), elemen logika atau gerbang logika diimplementasikan dengan komponen-komponen elektronika pasif dan aktif yang terpisah-pisah (diskrit). Dengan adanya perkembangan teknologi komponen semikonduktor yang sangat pesat, berbagai jenis gerbang logika atau gerbang dasar dapat ditemukan dalam kemasan IC. Gerbang dasar merupakan elemen penyusun rangkaian digital. Memahami gerbang dasar merupakan landasan bagi kegiatan perancangan dan analisis rangkaian logika. Hal itu dikarenakan gerbang dasar merupakan elemen penyusun rangkaian logika. Terdapat 3 buah gerbang logika dasar yaitu gerbang NOT, gerbang AND, dan gerbang OR. Di dalam gerbang dasar itu sendiri tersusun sejumlah transistor sebagai peranti nalar. Rangkaian kombinasional digital disusun dari beberapa gerbang dasar, yang mana masing-masing gerbang memiliki hubungan yang terpisah pada saat sebelum dioperasikan. Menggunakan rangkaian kombinasional sama halnya dengan membuat hubungan antara satu gerbang dasar dengan yang lainya berdasarkan bentuk persamaan yang akan diselesaikan. Gerbang logika dasar yang akan digunakan pada rangkaian kombinasional adalah sebagai berikut:

2.1.1 	Gerbang NOT
Gerbang NOT sering disebut inverter atau pembalik yang mempunyai sebuah masukan dan sebuah keluaran. Gerbang NOT merupakan gerbang logika yang memberikan keadaan level logika 1 (tinggi) pada outputnya, jika keadaan inputnya berlevel logika 0 (rendah) atau sebaliknya gerbang ini akan memberikan keadaan level logika 0 (rendah) pada outputnya jika keadaan inputnya berlevel tinggi (1). Gambar gerbang NOT seperti gambar 2.1

Gambar 2.1 Gerbang NOT
Bila kita memberikan suatu logika 1 ke masukan A pada gambar 2.1, akan kita peroleh hal yang berlawanan, atau suatu logika 0 pada keluaran Y begitu juga sebaliknya, jika kita memberikan logika 0 pada masukan A, kita akan memperoleh logika 1 pada keluaran Y. Tabel kebenaran gerbang NOT diuraikan pada tabel 2.1. 
Tabel 2.1 Tabel kebenaran Gerbang NOT
MASUKAN	KELUARAN	
A	Y	
Tegangan	Biner	Tegangan	Biner	
RENDAH	0	TINGGI	1	
TINGGI	1	RENDAH	0	
		
Penjelasan mengenai tabel 2.1 adalah bila tegangan pada masukan bernilai rendah, maka keluarannya bernilai tinggi. Sedangkan bila tegangan masukan bernilai tinggi maka keluarannya bernilai rendah. Tabel kebenaran tersebut juga memberikan karakteristik pembalik dari bentuk biner 0 dan 1. 

2.1.2   Gerbang AND 3-input
Gerbang AND mempunyai beberapa masukan dan sebuah keluaran. Pada gerbang AND 3-input ini mempunyai 3 buah masukan dan sebuah keluran. Gerbang AND merupakan gerbang logika yang memberikan keadaan level logika 1 (tinggi) pada outputnya, jika semua keadaan inputnya berlevel logika 1 (tinggi). Gambar gerbang AND 3-input seperti gambar 2.2.

			Gambar 2.2 Gerbang AND 3-input
Pada gambar 2.2 tersebut menjelaskan bahwa yang berperan sebagai masukan adalah A, B dan C, sedangkan Y sebagai keluarannya. Tabel kebenaran gerbang AND 3-input diuraikan pada tabel 2.2.

Tabel 2.2 Tabel kebenaran gerbang AND 3-input
MASUKAN	KELUARAN	
A	B	C	Y	
0	0	0	0	
0	0	1	0	
0	1	0	0	
0	1	1	0	
1	0	0	0	
1	0	1	0	
1	1	0	0	
1	1	1	1	
		
2.1.3 	Gerbang OR
Gerbang OR mempunyai beberapa masukan dan sebuah keluaran. Keluaran gerbang OR akan bernilai 0 jika semua masukan bernilai 0, atau dengan kata lain jika salah satu atau beberapa atau semua masukan bernilai 1 maka keluaran akan bernilai 1. Gambar gerbang OR seperti gambar 2.3.

Gambar 2.3 Gerbang OR
Pada gambar 2.3 tersebut menjelaskan bahwa yang berperan sebagai masukan adalah A dan B, sedangkan Y sebagai keluarannya. Tabel kebenaran gerbang OR diuraikan pada tabel 2.3.
Tabel 2.3 Tabel Kebenaran Gerbang OR
MASUKAN	KELUARAN	
A	B	Y	
0	0	0	
0	1	1	
1	0	1	
1	1	1	

2.2 	Rangkaian Kombinasional
Sebelum kita mengetahui pengertian tentang rangkaian logika kombinasional terlebih dahulu kita mengetahui pengertian dari rangkaian logika secara umum. Rangkaian digital atau logika merupakan kesatuan dari komponen - komponen elektronika pasif dan aktif yang membentuk fungsi pemrosesan sinyal digital. Dalam rangkaian logika, komponen-komponen pasif dan aktif itu membentuk kesatuan-kesatuan yang membentuk elemen logika. Rangkaian kombinasional merupakan rangkaian logika yang outputnya hanya tergantung pada kombinasi input- inputnya saja, dan tidak tergantung pada keadaan output sebelumnya.

2.3 	Bentuk Persamaan Logika
Selain menggunakan simbol elemen logika, deskripsi rangkaian logika kombinasional dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan logika. Secara umum persamaan logika diklasifikasikan kedalam dua bentuk yakni Sum of product (SOP) dan Product of sum (POS). Dari masing-masing persamaan tersebut dapat diklasifikasikan lagi menjadi bentuk standar dan tak standar. Membuat persamaan digital atau logika merupakan proses sebelum merancang bentuk rangkaian digital yang akan dibuat. Dari bentuk persamaan logika yang telah dibuat menjadi acuan dalam membuat tabel kebenaran. Persamaan logika yang akan diselesaikan adalah dalam bentuk standar. Bentuk persamaan yang akan diselesaikan adalah persamaan dengan 3 buah input sebanyak 8 bentuk yang dapat dikombinasikan antara satu persamaan dengan yang lainnya. Hubungan antar gerbang pada rangkaian kombinasional juga akan berbeda-beda sesuai dengan kombinasi persamaannya.

2.4     Tabel Kebenaran
Tabel kebenaran atau truth tabel merupakan tabel yang menunjukan pengaruh pemberian level logika pada input suatu rangkaian logika terhadap keadaan level logika outputnya. Dalam tabel tersebut ditampilkan semua kemungkinan pengaruh keadaan variabel input terhadap keadaan output rangkaian logika. Melalui tabel kebenaran dapat diketahui karakteristik suatu rangkaian logika. Oleh sebab itu tabel kebenaran mencerminkan karakteristik suatu rangkaian logika. Tabel kebenaran harus memuat seluruh kemungkinan keadaan input yang ada. Jumlah seluruh kemungkinan keadaan input tergantung pada jumlah variabel input atau jumlah saluran input dari suatu rangkaian logika. Gambaran mengenai 8 bentuk keadaan input dari 3 buah masukan pada gerbang AND 3-input dapat dilihat pada tabel 2.4.
Tabel 2.4 Tabel  kebenaran untuk input
MASUKAN	KELUARAN	
A	B	C	Y	
0	0	0	0	
0	0	1	0	
0	1	0	0	
0	1	1	0	
1	0	0	0	
1	0	1	0	
1	1	0	0	
1	1	1	1	

2.5	 Perancangan Modul Rangkaian Kombinasional
Perancangan rangkaian logika merupakan kegiatan mengimplementasikan atau merealisasikan rangkaian logika berdasarkan karakteristik atau watak yang diinginkan atau diketahui. Langkah pertama dalam perancangan rangkaian logika adalah dengan menuangkan watak atau defenisi yang diketahui dalam tabel kebenaran. Dari tabel kebenaran, dengan mengunakan kaidah-kaidah perancangan dapat dihasilkan suatu persamaan logika. Selanjutnya persamaan tersebut diimplementasikan kedalam bentuk rangkaian logika. Dalam perancangan rangkaian kombinasional, gerbang–gerbang dasar yang digunakan adalah 3 buah gerbang NOT, 8 buah gerbang AND 3 input dan 4 buah gerbang OR. Untuk dapat merancang rangkaian kombinasional dengan gerbang-gerbang dasar tersebut, kita membutuhkan beberapa komponen, baik perangkat logika berupa IC maupun peralatan input dan indikator outputnya. Komponen-komponen penyusun rangkaian kombinasional sebagai berikut:
IC 7404
IC ini dipakai sebagai gerbang NOT, dimana didalam IC ini terdapat 6  buah gerbang NOT. Komponen IC 7404 seperti gambar 2.4. 

Gambar 2.4 Komponen IC 7404

IC 7411
IC ini dipakai sebagai gerbang AND, dimana didalam IC ini terdapat 3 buah gerbang AND 3 input. Komponen IC 7411 seperti gambar 2.5. 

Gambar 2.5 Komponen IC 7411
IC 7432
IC ini dipakai sebagai gerbang OR, dimana didalam IC ini terdapat 4 buah gerbang OR. Komponen IC 7432 seperti pada gambar 2.6.
  
	   Gambar 2.6 Komponen IC 7432

Resistor dan LED
Komponen resistor dan LED digunakan sebagai indikator output yang terhubung langsung dengan gerbang OR. Hambatan yang digunakan adalah sebesar 470 Ω sehingga dapat menimbulkan arus yang dapat menyalahkan LED. Salah satu ujung resistor dihubungkan dengan gerbang OR sedangkan ujung yang lain pada LED dihubungkan ke ground. Komponen ini sangat membantu pengamat karena dapat dengan mudah mengetahui logika output yang sedang diamati, dimana jika LED menyalah menunjukan logika 1 dan jika padam menunjukan logika 0. Komponen resistor dan LED seperti pada gambar 2.7.

Gambar 2.7 Komponen Resistor dan LED