Laporan Praktikum Transistor dan Dioda sebagai Piranti Nalar

www.hajarfisika.com
Laporan Praktikum Transistor dan Dioda sebagai Piranti Nalar




TRANSISTOR DAN DIODA SEBAGAI PIRANTI NALAR


I. Tujuan Percobaan
1.1. Mengetahui konsep dasar transistor dan dioda yang berfungsi sebagai gerbang logika
1.2 Dapat menyusun gerbang logika AND, OR, NOT, NAND, dan NOR dengan baik dan benar
1.3 Mengamati perilaku transistor dan dioda pada masing-masing gerbang logika
1.4 Dapat menganalisa percobaan gerbang logika dan membandingkan hasilnya dengan teori-teori yang sudah ada tentang gerbang logika


II. Dasar Teori

          Gerbang yang diterjemahkan dari istilah asing gate adalah elemen dasar dari semua rangkaian yang menggunakan sistem digital. Semua fungsi digital pada dasarnya tersusun atas gabungan beberapa gerbang logika dasar yang disusun berdasarkan fungsi yang diinginkan. Gerbang-gerbang dasar ini bekerja atas dasar logika tegangan yang digunakan dalam teknik digital. Logika tegangan adalah asas dasar bagi gerbang-gerbang logika dan merupakan dua kondisi tegangan yang saling berlawanan. Kondisi tegangan "ada tegangan" mempunyai istilah lain "berlogika satu" (1) atau "berlogika tinggi" (high), sedangkan "tidak ada tegangan" memiliki istilah lain "berlogika nol" (0) atau "berlogika rendah" (low). Dalam membuat rangkaian logika kita menggunakan gerbang-gerbang logika sesuai dengan yang dibutuhkan. Dikarenakan analisis gerbang logika dilakukan dengan Aljabar Boolean maka gerbang logika sering juga disebut rangkaian logika(Purwanto,1993).
          Logika dioda-transistor atau sering disebut (DTL) adalah sebuah keluarga gerbang logika yang terdiri dari transistor dwikutub (BJT), dioda dan resistor, ini adalah pendahulu dari logika transistor-transistor. Ini disebut logika dioda-transistor karena fungsi penggerbangan dilakukan oleh jaringan dioda dan fungsi penguatan dilakukan oleh transistor. Rangkaian ini merupakan gabungan dari logika inverter dan dioda, untuk menghasilkan arus output yang lebih kuat skema diatas juga untuk logika NAND. Ketika salah satu input bernilai 0, maka akan ada dioda yang ON dibagian input, sementara kedua dioda di tengah akan OFF. Hal ini menyebabkan transistor menjadi OFF sehingga arus mengalir dari Vcc ke output, output bernilai 1. Sebaliknya jika kedua input bernilai 1, maka kedua dioda input akan OFF sementara kedua dioda ditengah akan ON. Hal ini menjadikan transistor ON dan arus mengalir dari Vcc ke ground. Output bernilai 0(Surjono,2011).
          Gerbang AND merupakan suatu rangkaian logika yang mempunyai 2 atau lebih masukkan, dengan satu keluaran. Seperti yang ditunjukkan gambar 1, gerbang AND dengan 2 masukkan dapat dianalogikan sebagai 2 saklar seri yang digunakan untuk menghidupkan lampu. Lampu C akan menyala bila saklar SA dan saklar SB sama-sama ditutup (logika 1) dan lampu C akan padam jika salah satu atau kedua saklar SA dan SB dibuka (logika 0)


gerbang and

tabel kebenaran gerbang AND

Adapun gambar 2 menunjukkan kombinasi dari saklar A dan B. Perhatikan tabel kebenaran tersebut bahwa keluaran (CAND) = 1 hanya apabila kondisi A dan B = 1. Total kombinasi yang memungkinkan adalah 2N, dimana N merupakan jumalh input, dalam hal ini maka N = 2, sehingga 22 = 4(Beshop,2004).
          Gerbang OR merupakan suatu rangkaian logika yang mempunyai 2 atau lebih masukkan, dengan satu keluaran. Seperti yang ditunjukkan gambar 3 gerbang OR dengan 2 masukkan dapat dianalogikan sebagai 2 saklar paralel yang digunakan untuk menghidupkan lampu


gerbang OR

tabel kebenaran gerbang or

Gerbang OR akan menghasilkan keluaran logika 1 apabila salah satu atau semua masukkannya berlogika 1 sesuai dengan gambar 4 tabel kebenaran gerbang OR(Sutrisno,1986).
          Gerbang NOT disebut juga gerbang inverter. Gerbang ini merupakan gerbang logika yang paling mudah diingat. Gerbang NOT akan selalu menghasilkan nilai logika yang berlawanan dengan kondisi logika pada saluran masukkannya, hal ini ditunjukkan oleh gambar 6


gerbang not


tabel kebenaran gerbang not

Gambar 5 menunjukkan rangkaian diskrit gerbang NOT yang dibangun menggunakan sebuah transistor dan dua buah resistor. Bila saklar masukkan A dihubungkan ke logika 1 (+Vcc), maka transistor akan konduksi sehingga akan ada arus mengalir dari Vcc melalui R2 dan titik kolektor emitor transistor dan selanjutnya menuju ground(Dwihono,1996).
          Sebuah gerbang NAND (NOT AND) merupakan kombinasi dari gerbang AND dengan gerbang NOT dimana keluaran gerbang AND dihubungkan ke saluran masukkan dari gerbang NOT seperti ditunjukkan pada gambar 7. Tabel kebenaran gerbang NAND pada gambar 8 adalah sebuah gerbang NAND dengan dua buah saluran masukkan A dan B dan keluaran F dimana diperoleh persamaan Boolean adalah F = A.B (dibaca A AND B NOT). Karena keluaran dari gerbang AND di "NOT" kan maka prinsip kerja dari gerbang NAND merupakan kebalikan dari gerbang AND(Malvino,1990).

gerbang nand

tabel kebenaran gerbang nand


III. Metodologi Percobaan
3.1 Alat dan Bahan
a. ProtoBoard (1 buah)
b. Dioda 1N4001 (3 buah)
c. Resistor 1 kΩ (4 buah)
d. Transistor NPN BC 108 ( 1 buah)
e. Lampu LED (1 buah)
f. Kabel konektor (secukupnya)\
g. Power supply 5 volt (1 buah)



3.2 Gambar Alat dan Bahan
-


3.3 Gambar Rangkaian
gerbang and

gerbang or

gerbang not

gerbang nand

gerbang nor


3.4 Cara Kerja
cara kerja transistor dan dioda sebagai piranti nalar


IV. Data dan Analisa
4.1 Data Percobaan


4.2 Analisa Data
          Percobaan pertama adalah rangkaian gerbang logika AND yang memiliki 2 buah saluran masukan (input) atau lebih dan sebuah saluran keluaran (output). Gerbang AND menghasilkan sebuah keluaran biner tergantung dari kondisi masukan dan fungsinya. Prinsip kerja dari gerbang AND adalah kondisi keluaran (output) akan berlogika 1 bila semua saluran masukan (input) berlogika 1. Selain itu output akan berlogika 0. Ketika rangkaian AND diberi tegangan Vcc (5 volt) pada keadaan saklar a dan saklar b terbuka (input 0 dan 0) yang mana arus diarahkan menuju ke ground, lampu LED mati (output bernilai 0) dan tegangan pada lampu LED bernilai 0 volt. Lampu LED mati ini disebabkan oleh arus yang melewati 2 dioda tersebut mengalami forward biased sehingga hampir seluruh arus diteruskan menuju ground oleh 2 dioda ini (hanya sedikit yang melewati LED atau tidak ada sama sekali). Ketika saklar a atau saklar b tertutup (input 0 dan 1 atau 1 dan 0), lampu LED mati (output bernilai 0) dan tegangan pada lampu LED ini bernilai 0 volt. Hal ini disebabkan oleh arus yang hampir seluruhnya diteruskan ke ground oleh salah satu dioda (hampir tidak ada arus yang melewati lampu LED). Ketika saklar a dan b tertutup (input 1 dan 1), lampu LED menyala (output bernilai 1) dan tegangan pada lampu LED bernilai 1,85 volt. Hal ini disebabkan adanya arus yang mengalir pada lampu LED, kedua dioda mengalami forward biased dan reversed biased secara bersamaan, ini membuat arus seluruhnya diteruskan ke lampu LED. Hasil tegangan ini sesuai literatur Prinsip-Prinsip Elektronika karya Malvino yang menyatakan bahwa logika 0 terukur berkisar antara 0 - 0,8 volt (mendekati tegangan ground), sedangkan logika 1 berarti bahwa tegangan yang terukur berkisar pada interval 2,5 - 5 volt (mendekati tegangan Vcc). Hasil percobaan rangkaian gerbang logika AND ini dapat dilihat pada tabel 1 data percobaan, yang mana data ini sesuai dengan tabel kebenaran rangkaian gerbang logika AND.
          Percobaan kedua adalah ranngkaian gerbang logika OR yang memiliki 2 buah saluran masukan (input) atau lebih dan sebuah saluran keluaran (output). Berapapun jumlah saluran masukan yang dimiliki oleh sebuah gerbang OR, maka tetap memiliki prinsip kerja yang sama dimana kondisi keluarannya akan berlogika 1 bila salah satu atau semua saluran masukannya berlogika 1. Selain itu output berlogika 0. Ketika rangkaian OR diberi tegangan Vcc (5 volt) pada keadaan keadaan saklar 1 dan saklar 2 terbuka (input 0 dan 0) yang mana arus diarahkan menuju ke ground, lampur LED mati (output bernilai 0) dan tegangan pada lampu LED bernilai 0 volt. Lampu LED mati ini disebabkan oleh tidak adanya arus yang mengalir dalam rangkaian, arus tidak akan dapat mengalir dalam rangkaian terbuka. Ketika saklar a atau saklar b tertutup, atau kedua saklar tertutup (input 0 dan 1 atau 1 dan 0 atau 1 dan 1), lampu LED hidup (output bernilai 1) dan tegangan pada lampu LED berturut-turut bernilai 1,85 volt. Hal ini disebabkan oleh adanya arus yang mengalir pada lampu LED, meskipun salah satu saklar dibuka, setelah itu arus diteruskan oleh salah satu dioda dan dioda mengalami forward biased. Hasil tegangan pada lampu LED ini sesuai dengan literatur. Hasil percobaan rangkaian gerbang logika OR ini dapat dilihat pada tabel 2 data percobaan, yang mana data ini sesuai dengan tabel kebenaran rangkaian gerbang logika OR.
          Percobaan ketiga adalah rangkaian gerbang logika NOT atau sering disebut gerbang inverter (pembalik) yang memiliki 1 buah saluran masukan (input) dan 1 buah saluran keluaran (output). Prinsip kerja gerbang NOT adalah akan selalu menghasilkan nilai logika yang berlawanan dengan kondisi logika pada saluran masukannya. Bila pada saluran masukannya berlogika 1 maka pada saluran keluarannya akan berlogika 0 dan sebaliknya. Transistor yang digunakan pada percobaan ini adalah transistor jenis NPN (arus dari kolektor menuju ke emitor). Ketika rangkaian NOT diberi tegangan Vcc (5 volt) pada keadaan saklar terbuka (input 0) yang mana arus langsung diarahkan menuju ground tanpa melewati kaki basis transistor (transistor pada keadaan mati saat ini), lampu LED hidup (output bernilai 1) dan tegangan pada lampu LED bernilai 1,8 volt. Lampu LED hidup ini disebabkan oleh adanya arus yang melewati lampu LED, dan transistor dianggap tidak ada atau tidak berfungsi. Ketika saklar pada keadaan tertutup (input 1), arus melewati kaki basis transistor (transistor pada keadan hidup saat ini), lampu LED mati (output bernilai 0) dan tegangan pada lampu LED bernilai 0,5 volt. Hal ini disebabkan oleh hampir seluruhnya arus yang mengalir melewati transistor dibandingkan lampu LED. Hasil tegangan pada lampu LED ini sesuai dengan literatur. Hasil percobaan rangkaian gerbang logika NOT ini dapat dilihat pada tabel 3 data percobaan, yang mana data ini sesuai dengan tabel kebenaran rangkaian gerbang logika NOT.
          Percobaan keempat adalah rangkaian gerbang logika NAND yang mana merupakan kombinasi dari gerbang AND dengan gerbang NOT dimana keluaran gerbang AND dihubungkan ke saluran masukan dari gerbang NOT. Karena keluaran dari gerbang AND di ”NOT” kan maka prinsip kerja dari gerbang NAND merupakan kebalikan dari gerbang AND. Outputnya merupakan komplemen atau kebalikan dari gerbang AND, yakni memberikan keadaan level logika 0 pada outputnya jika dan hanya jika keadaan semua inputnya berlogika 1. Transistor yang digunakan pada percobaan ini adalah transistor jenis NPN (arus dari kolektor menuju ke emitor). Ketika rangkaian NAND diberi tegangan Vcc (5 volt) pada keadaan saklar 1 dan saklar 2 terbuka atau salah satunya terbuka (input 0 dan 0 atau 1 dan 0 atau 0 dan 1) yang mana arus diarahkan menuju ke ground, arus yang melewati kaki basis transistor sangatlah kecil (transistor mati pada saat ini) sehingga hampir seluruh arus menuju ke lampu LED, sehingga lampu LED hidup (output bernilai 1) dan tegangan pada lampu LED berturut-turut bernilai 1,8 volt. Ketika saklar 1 dan saklar 2 tertutup (input 1 dan 1), lampu LED mati (output bernilai 0) dan tegangan pada lampu LED ini bernilai 0,6 volt. Hal ini disebabkan oleh 2 dioda (dekat saklar) yang berada pada keadaan forward biased dan reverse biased bersamaan, sehingga arus yang melewati 2 dioda ini diteruskan ke dioda yang dekat dengan kaki basis transistor, menyebabkan arus pada kaki basis transistor sangat tinggi (trasistor pada keadaan hidup saaat ini), hal ini membuat hampir seluruh arus melewati transistor dibandingkan ke lampu LED. Hasil tegangan pada lampu LED ini sesuai dengan literatur. Hasil percobaan rangkaian gerbang logika NOT ini dapat dilihat pada tabel 4 data percobaan, yang mana data ini sesuai dengan tabel kebenaran rangkaian gerbang logika NAND.
          Percobaan kelima adalah rangkaian gerbang logika NOR yang mana merupakan kombinasi dari gerbang OR dengan gerbang NOT dimana keluaran gerbang OR dihubungkan ke saluran masukan dari gerbang NOT. Karena keluaran dari gerbang OR di ”NOT” kan maka prinsip kerja dari gerbang NOR merupakan kebalikan dari gerbang OR. Outputnya merupakan komplemen atau kebalikan dari gerbang OR, yakni memberikan keadaan level logika 0 pada outputnya jika salah satu atau lebih inputnya berlogika 1. Transistor yang digunakan pada percobaan ini adalah transistor jenis NPN (arus dari kolektor menuju ke emitor). Ketika rangkaian NOR diberi tegangan Vcc (5 volt) pada keadaan saklar 1 dan saklar 2 terbuka (input 0 dan 0) yang mana arus diarahkan menuju ke ground, lampu LED menyala (output bernilai 1) dan tegangan pada lampu LED bernilai 1,8 volt. Menyalanya Lampu LED ini disebabkan oleh tidak adanya arus yang melewati kaki basis transistor sehingga transistor mati pada keadaan ini, akibatnya seluruh arus mengalir pada lampu LED. Ketika saklar 1 dan saklar 2 salah satu tertutup atau tertutup dua-duanya (input 0 dan 1 atau 1 dan 0 atau 1 dan 1), lampu LED mati (output bernilai 0) dan tegangan pada lampu LED berturut-turut bernilai 0,2 volt. Matinya lampu LED ini disebabkan oleh besarnya arus yang melewati kaki basis transistor (transistor pada keadaan aktif) dibandingkan dengan lampu LED. Hasil tegangan pada lampu LED ini sesuai dengan literatur. Hasil percobaan rangkaian gerbang logika NOR ini dapat dilihat pada tabel 5 data percobaan, yang mana data ini sesuai dengan tabel kebenaran rangkaian gerbang logika NOR.
          Berdasarkan rangkaian gerbang logika NOR, NAND, dan NOR diketahui menggunakan DTL (Diode-Transistor-Logic) yang terdiri dari komponen dioda, transistor dan resistor. Fungsi dari tiap-tiap komponen pun berbeda. Transistor pada DTL berfungsi sebagai penguatan atau saklar sedangkan dioda berfungsi sebagai penyearah penggerbangan dan resistor berfungsi sebagai penghambat arus (agar alat tidak rusak) dan jaringan masuk.


V. Kesimpulan
5.1 Dioda mengalirkan arus dari anoda ke katoda. Jika anoda bertegangan lebih tinggi dari katoda, resistansinya sangat kecil dan arus dapat mengalir. Jika anoda bertegangan lebih rendah dari katoda, maka resistansinya mendekati tak hingga sehingga tidak ada arus yang mengalir. Transistor menjadi off jika input dari basis bernilai nol atau sangat kecil dan menjadi on saat basis mendapatkan input yang besar, saat trassistor on arus mengalir dari kolektor menuju emitor (Transistor NPN)

5.2 
gerbang and

gerbang or

gerbang not

gerbang nand

gerbang nor

5.3 Dioda berfungsi sebagai penyearah pada gerbang AND, OR, NAND, dan NOR, sedangkan transistor berfungsi sebagai saklar pada gerbang NOT, NAND, dan NOR


5.4 Hasil dari data percobaan ini pada tabel 1 sampai 5 sesuai dengan tabel kebenaran literatur. Berikut dalah hasil (output) semua rangkaian :

output semua rangkaian


VI. Daftar Pustaka
Beshop, Owen.2004. Dasar-Dasar Elektronika. Jakarta : Erlangga.
Dwihono.1996. Rangkaian Elektronika Analog. Jakarta : Erlangga.
Malvino.1990. Prinsip-Prinsip Elektronika. Jakarta : Erlangga.
Purwanto, Fadjar. 1993. Materi Pokok Elektronika. Jakarta : Universitas Terbuka.
Surjono, Herman.2011. Elektronika Lanjut. Jakarta : Erlangga.
Sutrisno.1986. Elektronika Dasar dan Penerapannya. Bandung : ITB.



VII. Bagian Pengesahan

-


VIII. Lampiran

-



0 Response to "Laporan Praktikum Transistor dan Dioda sebagai Piranti Nalar"

Post a Comment