Gerbang Logika NOT
Gerbang Logika NOT adalah yang paling dasar dari semua gerbang logika dan sering disebut sebagai Inverting Buffer atau hanya sebuah Inverter.
Inverting gerbang logika NOT adalah perangkat input tunggal yang memiliki tingkat output yang biasanya pada level logika "1" dan pergi "LOW" ke level logika "0" ketika input tunggal pada level logika "1", dengan kata lain itu "membalikkan” (melengkapi) sinyal inputnya.
Output dari gerbang logika NOT hanya mengembalikan "HIGH" lagi ketika inputnya berada pada level logika "0" memberi kita ekspresi Boolean:
= Q.
Kemudian kita dapat mendefinisikan operasi satu gerbang logika NOT input digital sebagai:
“Jika A NOT benar, maka Q benar”
Gerbang Logika NOT tersedia menggunakan rangkaian digital untuk menghasilkan fungsi logika yang diinginkan. Gerbang logika NOT standar diberi simbol yang bentuknya segitiga menunjuk ke kanan dengan lingkaran di ujungnya.
Lingkaran ini dikenal sebagai "gelembung inversi" dan digunakan dalam simbol NOT, NAND dan NOR pada outputnya untuk merepresentasikan operasi logika dari fungsi NOT. Gelembung ini menunjukkan inversi sinyal (komplementasi) dari sinyal dan dapat hadir pada salah satu atau kedua output dan/atau terminal input.
Gerbang logika NOT menyediakan komplemen dari sinyal input mereka dan disebut demikian karena ketika sinyal input mereka "HIGH" keadaan output mereka TIDAK akan "HIGH". Demikian juga, ketika sinyal input mereka "LOW" status output mereka TIDAK akan "LOW".
Karena mereka adalah perangkat input tunggal, gerbang logika NOT biasanya TIDAK diklasifikasikan sebagai perangkat "pengambilan keputusan" atau bahkan sebagai gerbang, seperti gerbang logika AND atau gerbang logika OR yang memiliki dua atau lebih input logika.
Umumnya tersedia IC gerbang logika NOT tersedia di 4 atau 6 gerbang logika individu dalam satu paket IC.
Gelembung (o) yang ada di akhir simbol gerbang logika NOT di atas menunjukkan inversi sinyal (komplementasi) dari sinyal output. Tapi gelembung ini juga bisa ada di input gerbang untuk menunjukkan input aktif-LOW.
Pembalikan atau inversi dari sinyal input ini tidak terbatas pada gerbang logika NOT saja tetapi dapat digunakan pada rangkaian digital atau gerbang seperti yang ditunjukkan dengan operasi inversi yang persis sama baik pada terminal input atau output. Cara termudah adalah dengan menganggap gelembung hanya sebagai inverter.
Inverter yang sangat sederhana juga dapat dibuat hanya dengan menggunakan rangkaian switching transistor satu tahap seperti yang ditunjukkan.
Ketika input base transistor pada "A" tinggi , transistor berjalan dan arus kolektor menghasilkan penurunan tegangan pada resistor R sehingga menghubungkan titik output pada "Q" ke ground sehingga menghasilkan output tegangan nol pada "Q".
Demikian juga, ketika input base transistor pada "A" adalah rendah (0v), transistor sekarang beralih "OFF" dan tidak ada arus kolektor mengalir melalui resistor yang menghasilkan tegangan output pada "Q" tinggi pada nilai dekat dengan +Vcc.
Kemudian, dengan tegangan input pada "A" HIGH, output pada "Q" akan menjadi LOW dan tegangan input pada "A" LOW tegangan output yang dihasilkan pada "Q" adalah HIGH menghasilkan komplemen atau inversi dari sinyal input.
Juga karena transistor adalah penguat arus dasar, ia juga dapat beroperasi dalam mode linier dan setiap variasi kecil pada level inputnya akan menyebabkan variasi pada level outputnya atau bahkan mungkin beralih "ON" dan "OFF" beberapa kali jika ada ada suara di rangkaian. Salah satu cara untuk mengatasi masalah ini adalah dengan menggunakan Schmitt Inverter atau Hex Inverter.
Kita tahu dari halaman sebelumnya bahwa semua gerbang logika digital hanya menggunakan dua status tegangan logika dan bahwa ini umumnya disebut sebagai Logika "1" dan Logika "0" setiap input tegangan TTL antara 2.0v dan 5v diakui sebagai logika "1" dan setiap input tegangan di bawah 0.8v diakui sebagai logika “0”.
Sebuah Schmitt Inverter dirancang untuk beroperasi atau beralih status ketika sinyal input berjalan di atas sebuah “Upper Threshold Voltage” atau UTV batas dalam hal perubahan output dan menuju “LOW”, dan akan tetap di keadaan itu sampai sinyal input turun di bawah “Lower Threshold Voltage” atau level LTV yang dalam hal ini sinyal output menjadi “HIGH”. Dengan kata lain Schmitt Inverter memiliki beberapa bentuk Histerisis yang dibangun ke dalam rangkaian switching-nya.
Tindakan switching antara batas ambang batas atas dan bawah ini memberikan sinyal output switching “ON/OFF” yang jauh lebih bersih dan lebih cepat dan menjadikan inverter Schmitt ideal untuk mengganti sinyal input naik atau turun lambat dan karenanya kita dapat menggunakan pemicu Schmitt untuk mengubah sinyal analog ini menjadi sinyal digital seperti yang ditunjukkan.
Aplikasi Schmitt inverter yang sangat berguna adalah ketika mereka digunakan sebagai Osilator atau konverter gelombang sinus-ke-persegi untuk digunakan sebagai sinyal clock gelombang persegi.
Inverting gerbang logika NOT adalah perangkat input tunggal yang memiliki tingkat output yang biasanya pada level logika "1" dan pergi "LOW" ke level logika "0" ketika input tunggal pada level logika "1", dengan kata lain itu "membalikkan” (melengkapi) sinyal inputnya.
Output dari gerbang logika NOT hanya mengembalikan "HIGH" lagi ketika inputnya berada pada level logika "0" memberi kita ekspresi Boolean:
= Q.Kemudian kita dapat mendefinisikan operasi satu gerbang logika NOT input digital sebagai:
“Jika A NOT benar, maka Q benar”
Transistor Gerbang Logika NOT
Gerbang logika NOT 2-input sederhana dapat dibangun menggunakan RTL Resistor-transistor switch seperti yang ditunjukkan di bawah ini dengan input yang terhubung langsung ke basis transistor. Transistor harus saturasi “ON” untuk output terbalik (inverted) “OFF” di Q.Gerbang Logika NOT tersedia menggunakan rangkaian digital untuk menghasilkan fungsi logika yang diinginkan. Gerbang logika NOT standar diberi simbol yang bentuknya segitiga menunjuk ke kanan dengan lingkaran di ujungnya.
Lingkaran ini dikenal sebagai "gelembung inversi" dan digunakan dalam simbol NOT, NAND dan NOR pada outputnya untuk merepresentasikan operasi logika dari fungsi NOT. Gelembung ini menunjukkan inversi sinyal (komplementasi) dari sinyal dan dapat hadir pada salah satu atau kedua output dan/atau terminal input.
Tabel Kebenaran Gerbang Logika NOT
Gerbang logika NOT menyediakan komplemen dari sinyal input mereka dan disebut demikian karena ketika sinyal input mereka "HIGH" keadaan output mereka TIDAK akan "HIGH". Demikian juga, ketika sinyal input mereka "LOW" status output mereka TIDAK akan "LOW".
Karena mereka adalah perangkat input tunggal, gerbang logika NOT biasanya TIDAK diklasifikasikan sebagai perangkat "pengambilan keputusan" atau bahkan sebagai gerbang, seperti gerbang logika AND atau gerbang logika OR yang memiliki dua atau lebih input logika.
Umumnya tersedia IC gerbang logika NOT tersedia di 4 atau 6 gerbang logika individu dalam satu paket IC.
Gelembung (o) yang ada di akhir simbol gerbang logika NOT di atas menunjukkan inversi sinyal (komplementasi) dari sinyal output. Tapi gelembung ini juga bisa ada di input gerbang untuk menunjukkan input aktif-LOW.
Pembalikan atau inversi dari sinyal input ini tidak terbatas pada gerbang logika NOT saja tetapi dapat digunakan pada rangkaian digital atau gerbang seperti yang ditunjukkan dengan operasi inversi yang persis sama baik pada terminal input atau output. Cara termudah adalah dengan menganggap gelembung hanya sebagai inverter.
Pembalikan (Inversion) Sinyal menggunakan Gelembung Input Aktif-LOW
Gerbang Logika NOR dan NAND Setara
Sebuah Inverter atau gerbang logika NOT juga dapat dibuat dengan menggunakan gerbang logika NAND dan gerbang logika NOR standar dengan menghubungkan bersama-sama SEMUA input mereka untuk sinyal input yang umum misalnya.Inverter yang sangat sederhana juga dapat dibuat hanya dengan menggunakan rangkaian switching transistor satu tahap seperti yang ditunjukkan.
Demikian juga, ketika input base transistor pada "A" adalah rendah (0v), transistor sekarang beralih "OFF" dan tidak ada arus kolektor mengalir melalui resistor yang menghasilkan tegangan output pada "Q" tinggi pada nilai dekat dengan +Vcc.
Kemudian, dengan tegangan input pada "A" HIGH, output pada "Q" akan menjadi LOW dan tegangan input pada "A" LOW tegangan output yang dihasilkan pada "Q" adalah HIGH menghasilkan komplemen atau inversi dari sinyal input.
Hex Schmitt Inverter
Inverter standar atau Gerbang Logika NOT, biasanya terdiri dari rangkaian switching transistor yang NOT beralih dari satu keadaan ke yang berikutnya secara instan, akan selalu ada beberapa penundaan dalam tindakan switching.Juga karena transistor adalah penguat arus dasar, ia juga dapat beroperasi dalam mode linier dan setiap variasi kecil pada level inputnya akan menyebabkan variasi pada level outputnya atau bahkan mungkin beralih "ON" dan "OFF" beberapa kali jika ada ada suara di rangkaian. Salah satu cara untuk mengatasi masalah ini adalah dengan menggunakan Schmitt Inverter atau Hex Inverter.
Kita tahu dari halaman sebelumnya bahwa semua gerbang logika digital hanya menggunakan dua status tegangan logika dan bahwa ini umumnya disebut sebagai Logika "1" dan Logika "0" setiap input tegangan TTL antara 2.0v dan 5v diakui sebagai logika "1" dan setiap input tegangan di bawah 0.8v diakui sebagai logika “0”.
Sebuah Schmitt Inverter dirancang untuk beroperasi atau beralih status ketika sinyal input berjalan di atas sebuah “Upper Threshold Voltage” atau UTV batas dalam hal perubahan output dan menuju “LOW”, dan akan tetap di keadaan itu sampai sinyal input turun di bawah “Lower Threshold Voltage” atau level LTV yang dalam hal ini sinyal output menjadi “HIGH”. Dengan kata lain Schmitt Inverter memiliki beberapa bentuk Histerisis yang dibangun ke dalam rangkaian switching-nya.
Tindakan switching antara batas ambang batas atas dan bawah ini memberikan sinyal output switching “ON/OFF” yang jauh lebih bersih dan lebih cepat dan menjadikan inverter Schmitt ideal untuk mengganti sinyal input naik atau turun lambat dan karenanya kita dapat menggunakan pemicu Schmitt untuk mengubah sinyal analog ini menjadi sinyal digital seperti yang ditunjukkan.
Schmitt Inverter
Aplikasi Schmitt inverter yang sangat berguna adalah ketika mereka digunakan sebagai Osilator atau konverter gelombang sinus-ke-persegi untuk digunakan sebagai sinyal clock gelombang persegi.
Gerbang Logika NOT Schmitt Inverter Osilator
Rangkaian pertama menunjukkan Osilator RC daya rendah yang sangat sederhana menggunakan inverter Schmitt untuk menghasilkan bentuk gelombang output gelombang persegi. Awalnya kapasitor C sepenuhnya kosong sehingga input ke inverter adalah "LOW" menghasilkan output terbalik yang "HIGH". Sebagai output dari inverter diumpankan kembali ke inputnya dan kapasitor melalui Resistor R, Kapasitor C mulai diisi ulang.
Ketika kapasitor mengisi tegangan mencapai batas ambang batas atas inverter, inverter berubah status, output menjadi "LOW" dan kapasitor mulai melepaskan melalui resistor sampai mencapai tingkat ambang bawah ketika inverter berubah status lagi. Pergantian bolak-balik oleh inverter ini menghasilkan sinyal output gelombang persegi dengan siklus tugas 33% dan yang frekuensinya diberikan sebagai: ƒ = 680/RC.
Rangkaian kedua mengubah input gelombang sinus (atau input berosilasi dalam hal ini) menjadi output gelombang persegi. Input ke inverter terhubung ke persimpangan jaringan pembagi potensial yang digunakan untuk mengatur titik diam dari rangkaian. Kapasitor input memblokir setiap komponen DC yang ada dalam sinyal input hanya memungkinkan sinyal gelombang sinus lewat.
Ketika sinyal ini melewati titik ambang atas dan bawah inverter, output juga berubah dari "HIGH" ke "LOW" dan seterusnya menghasilkan bentuk gelombang output gelombang persegi.
Rangkaian ini menghasilkan pulsa output pada sisi naik positif dari gelombang input, tetapi dengan menghubungkan inverter Schmitt kedua ke output yang pertama, rangkaian dasar dapat dimodifikasi untuk menghasilkan pulsa output pada sisi jatuh negatif dari sinyal input..
Umumnya Gerbang Logika NOT dan IC Inverter yang tersedia meliputi:
TTL Gerbang Logika NOT
74LS04 Hex Inverting Gerbang NOT
74LS14 Hex Schmitt Inverting Gerbang NOT
74LS1004 Hex Inverting Driver
CMOS Gerbang Logika NOT
CD4009 Hex Inverting Gerbang NOT
CD4069 Hex Inverting Gerbang NOT
7404 Gerbang logika NOT atau Inverter
Dalam tutorial berikutnya tentang Gerbang Logika Digital, kita akan melihat fungsi Gerbang Logika NAND seperti yang digunakan dalam rangkaian logika TTL dan CMOS serta definisi Aljabar Boolean dan tabel kebenarannya.