Gerbang Logika Dioda dan Contoh Rangkaian
Gerbang logika (logic gates) memiliki peran untuk mengevaluasi aljabar Boolean, biasanya menggunakan saklar elektronik yang dikendalikan oleh input logis yang terhubung secara paralel atau seri. Logika dioda (atau logika dioda-resistor) memiliki keuntungan karena menggunakan komponen elektronika yang murah, tetapi kerugiannya tegangan melemah setiap melewati dioda.
Logika biner menggunakan dua level logika yang berbeda, diperoleh dari sinyal tegangan tinggi dan rendah. Dalam pembahasan ini, tegangan tinggi mendekati +5 Volt, sedangkan tegangan rendah mendekati 0 Volt (ground). Input digerakkan oleh sumber tegangan yang cukup kuat sehingga tegangan output dapat dideteksi dalam rentang berbeda.
Kemudian, nol (0) artinya inputnya 'mati' atau itu tegangan rendah (low) sehingga Anda dapat merepresentasikannya dengan huruf ‘L’ yang berarti tegangan rendah. Sementara itu, satu (1) berarti input 'aktif' atau dapat juga dimaknai sebagai tegangan tinggi (high) sehingga Anda dapat merepresentasikannya dengan huruf ‘H’ yang berarti tegangan tinggi.
Baca Juga: Rangkaian Dioda Seri dan Paralel Contoh Soal beserta Jawaban
Contoh Rangkaian Gerbang Logika Dioda
Untuk memudahkan Anda memahami gerbang logika dioda. Di bawah sudah tersedia beberapa contoh rangkaian sederhana (dioda, resistor, led) beserta pembahasannya, di mana Anda dapat mencermatinya secara langsung.
Gerbang Logika OR
Ketika input A dan B diatur ke 0 V maka tidak akan ada arus yang mengalir melalui dioda satu (D1) dan dioda dua (D2). Dengan demikian, LED akan off atau padam karena itu sama saja tidak ada arus yang mengalir ke LED. Jadi, arus listrik akan mengalir jika ada perbedaan potensial, dan mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah, sedangkan jika A dan B 0 V maka potensialnya akan sama dengan ground 0 V, sehingga tidak ada arus yang mengalir dari input A atau B ke resistor ke LED dan ke ground.
Sementara itu, bagaimana jika salah satu dari kedua input A dan B diatur dalam keadaan aktif? Misalnya, pada input A diberi potensial +5 V dan B 0 V, di sini tidak ada arus yang melalui D2 karena potensial B sama dengan ground 0 V. Namun, arus akan mengalir dari input A ke D1 selanjutnya melalui resistor dan ke LED sehingga menyala dan kemudian ke ground. Hal yang sama juga akan terjadi jika A mati dan B aktif, tetapi bedanya arus akan mengalir di D2.
Akan tetapi, bagaimana jika kedua input A dan B aktif? Jika demikian, arus akan mengalir melalui kedua dioda D1 dan D2 kemudian ke resistor ke LED sehingga LED menyala dan pada akhirnya mengalir ke ground. Intinya, arus akan dapat mengalir jika terjadi perbedaan potensial, dan arah arus listrik konvensional mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah.
Gerbang Logika NOR
Gerbang NOR pada dasarnya adalah kebalikan dari gerbang OR. Jadi, katakanlah input A aktif karena diberi +5 V dan input B mati karena 0 V, di sini menggunakan dioda silikon di mana penurunan tegangannya 0,7 V maka persimpangan C setelah melewati D1 akan 4,3 V. Sementara itu, LED memiliki input +5 V, tetapi LED pada umumnya memiliki penurunan tegangan 2 V sehingga tegangan setelah melewati LED menjadi 3 V.
Jadi, berapa tegangan di persimpangan D, 4,3 V atau 3 V? Tentu saja 4,3 V karena tegangan tinggi akan menang melawan tegangan rendah. Kemudian, arus dari persimpangan D akan ke ground karena arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Hal yang sama juga akan terjadi jika input A mati dan B aktif, tetapi bedanya D2 yang akan mengalirkan arus listrik.
Kemudian, apa yang akan terjadi jika kedua input A dan B mati atau 0 V? Jika demikian, maka tidak akan ada arus yang mengalir ke D1 dan D2 sehingga arus dari sumber tegangan +5 V pada LED akan mengalir ke ground, dari potensial tinggi ke potensial rendah dan pada akhirnya LED menyala. Jadi, pada gerbang NOR satu-satunya cara agar LED menyala adalah jika input A dan B mati.
Gerbang Logika AND
Pada saat Input A dan B memiliki potensial 0 V, LED akan padam karena arus dari sumber tegangan +5 V akan mengalir ke resistor R1 kemudian ke kedua dioda D1 dan D2. Dengan demikian, LED tidak akan menyala karena tidak teraliri arus.
Sementara itu, ketika input A aktif (+5 V) dan B mati (0 V) maka arus akan mengalir dari sumber tegangan +5 V ke resistor R1 dan selanjutnya dioda D2 sehingga LED tidak akan menyala karena tidak teraliri arus. Hal yang sama akan terjadi pada saat input A mati dan B aktif, tetapi bedanya arus akan mengalir ke dioda D1.
Namun, pada saat input A dan B aktif maka LED akan menyala. Mengapa demikian? Jadi, arus akan mengalir ke potensial paling rendah, yaitu 0 V atau ground. Arus total dari sumber tegangan +5 V ke ground adalah 0,0015 A. Dengan demikian, Anda dapat menghitung setiap tegangan dari setiap resistor. Pada akhirnya diketahui persimpangan D potensialnya 3,5 V dan pada titik E 1,5 V hasil dari potensial D dikurangi penurunan tegangan 2 V pada LED.
Gerbang Logika NAND
Pada saat input A dan B mati atau 0 V, LED akan menyala. Di mana potensial pada titik C 0,7 V, titik D 0,7 V, titik E 2,7 V, dan titik F 5 V. Di sini yang dialiri arus adalah kedua dioda D1 dan D2. Sementara itu, ketika salah satu input ada yang aktif atau ada yang mati, maka dioda dari input yang mati akan dialiri arus dan yang aktif tidak.
Ketika kedua input A dan B aktif atau mendapat tegangan +5 V, LED akan padam. Di mana potensial pada titik D 3,33 V dan titik F 5 V. Ingat arus akan mengalir ke jalur di mana hambatannya paling kecil, yaitu dari sumber tegangan +5 V ke resistor R1 ke resistor R3 dan ke ground, arusnya sebesar 0,00167 A. Di sini LED tidak akan aktif karena penurunan tegangan di R1 adalah 1,67 V sedangkan LED pada umumnya membutuhkan setidaknya 2 V.
