dasar elektronika - cmos digital
TRANSCRIPT
-
7/23/2019 Dasar Elektronika - CMOS Digital
1/16
Dr.-Ing. Faizal Arya Samman
231D4102 Dasar-dasar ElektronikaDr.-Ing. Faizal Arya SammanRangkaian Digital CMOS1
Dasar Elektronika231D4102
Rangkaian Digital CMOS
-
7/23/2019 Dasar Elektronika - CMOS Digital
2/16
Tujuan Sasaran Pembelajaran
231D4102 Dasar-dasar ElektronikaDr.-Ing. Faizal Arya SammanRangkaian Digital CMOS2
Mampu menjelaskan definisi CMOS
Mahasiswa memahami dan mampu menjelaskan
rangkaian digital CMOS untuk setiap gerbang
logika dasar.
Mahasiswa mampu merancang dan menganalisa
rangkaian digital CMOS sederhana.
-
7/23/2019 Dasar Elektronika - CMOS Digital
3/16
Definisi CMOS
231D4102 Dasar-dasar ElektronikaDr.-Ing. Faizal Arya SammanRangkaian Digital CMOS3
CMOS = Complementary MOSFET (Metal Oxide SiliconField Effect Transistor)
Rangkaian digital CMOS merupakan rangkaian digital yang
memanfaatkan MOSFET tipe enhancementkanal-N dan
komplemennya Kanal-P sebagai komponen utamanya yang
disusun berkelompok dan masing-masing kelompoknya
terhubung secara seri.
-
7/23/2019 Dasar Elektronika - CMOS Digital
4/16
Fungsi dan Gerbang Logika Dasar
Logika NOT (Inverting)
Logika NAND (Not AND)
Logika NOR (Not OR)
Logika AND Logika OR
231D4102 Dasar-dasar Elektronika
Dr.-Ing. Faizal Arya SammanRangkaian Digital CMOS4
-
7/23/2019 Dasar Elektronika - CMOS Digital
5/16
Logika NOT CMOS
231D4102 Dasar-dasar Elektronika
Dr.-Ing. Faizal Arya SammanRangkaian Digital CMOS5
1
23
0
M1
M2
VOUTVIN
VDD
Simbol:
Tabel Kebenaran: x z
01 0
1
x
Fungsi Aljabar Bool:
z xz
-
7/23/2019 Dasar Elektronika - CMOS Digital
6/16
Kode SPICE Logika NOT CMOS
231D4102 Dasar-dasar Elektronika
Dr.-Ing. Faizal Arya SammanRangkaian Digital CMOS6
1
23
0
M1
M2
VOUTVIN
VDD
Rangkaian logika gerbang NOT.PARAM VDIG=1.5
**** Sub circuit gerbang NOT
.SUBCKT NOT in out
VDD 1 0 {VDIG}
M1 1 in out 1 MOSMODEL1 L=45nm W=180nm
M2 out in 0 0 MOSMODEL2 L=45nm W=90nm
.MODEL MOSMODEL1 PMOS
.MODEL MOSMODEL2 NMOS
.ENDS
*********
XNOT 2 3 NOT
VIN 2 0 PULSE 0 {VDIG} 0 0.01n 0.01n 10n 20n
.TRAN 0.01n 60n 0 0.01n
.PROBE
.END
-
7/23/2019 Dasar Elektronika - CMOS Digital
7/16
-
7/23/2019 Dasar Elektronika - CMOS Digital
8/16
Logika NAND CMOS
231D4102 Dasar-dasar Elektronika
Dr.-Ing. Faizal Arya SammanRangkaian Digital CMOS8
1
2
3
0
M1
M2
VOUT
VINA
VDD
M4
M3
VINB
4
5
Simbol:
Tabel Kebenaran:
Fungsi Aljabar Bool:
x1 x2 z
0 010
1 0
1 1
1
1
0
1
x1x
2 z 21 xxz
-
7/23/2019 Dasar Elektronika - CMOS Digital
9/16
Kode SPICE Logika NAND CMOS
231D4102 Dasar-dasar Elektronika
Dr.-Ing. Faizal Arya SammanRangkaian Digital CMOS9
1
2
3
0
M1
M2
VOUT
VINA
VDD
M4
M3
VINB
4
5
Rangkaian logika gerbang NAND
.PARAM VDIG=1.5
**** sub circuit gerbang NAND.SUBCKT NAND in1 in2 out
VDD 1 0 {VDIG}
M1 1 in1 out 1 MOSMODEL1 L=45nm W=180nm
M3 1 in2 out 1 MOSMODEL1 L=45nm W=180nm
M2 out in1 3 0 MOSMODEL2 L=45nm W=90nm
M4 3 in2 0 0 MOSMODEL2 L=45nm W=90nm.MODEL MOSMODEL1 PMOS
.MODEL MOSMODEL2 NMOS
.ENDS
*******
XNAND 4 5 out NAND
VIN1 4 0 PULSE 0 {VDIG} 0 0.01n 0.01n 10n 20nVIN2 5 0 PULSE 0 {VDIG} 0 0.01n 0.01n 20n 40n
.TRAN 0.01n 60n 0 0.01n
.PROBE
.END
-
7/23/2019 Dasar Elektronika - CMOS Digital
10/16
Hasil Simulasi SPICE CMOS NAND
231D4102 Dasar-dasar Elektronika
Dr.-Ing. Faizal Arya SammanRangkaian Digital CMOS10 Time
0s 20ns 40ns 60ns
v(out)
0V
2.0V
SEL>>
v(5)
0V
1.0V
2.0V
v(4)
0V
1.0V
2.0V
-
7/23/2019 Dasar Elektronika - CMOS Digital
11/16
Logika NAND CMOS
231D4102 Dasar-dasar Elektronika
Dr.-Ing. Faizal Arya SammanRangkaian Digital CMOS11
1
2
3
0
M1
M2
VOUT
VINA
VDD
M4
M3
VINB
4
5
Simbol:
Tabel Kebenaran:
Fungsi Aljabar Bool:
x1 x2 z
0 010
1 0
1 1
0
0
0
1
x1x2
z 21 xxz
-
7/23/2019 Dasar Elektronika - CMOS Digital
12/16
Hasil Simulasi SPICE CMOS NOR
231D4102 Dasar-dasar Elektronika
Dr.-Ing. Faizal Arya SammanRangkaian Digital CMOS12
Time
0s 20ns 40ns 60ns
v(out)
0V
1.0V
2.0V
SEL>>
v(5)
0V
1.0V
2.0V
v(4)
0V
1.0V
2.0V
-
7/23/2019 Dasar Elektronika - CMOS Digital
13/16
Logika AND CMOS
231D4102 Dasar-dasar Elektronika
Dr.-Ing. Faizal Arya SammanRangkaian Digital CMOS13
1
2
3
0
M1
M2
VINA
VDD
M4
M3
VINB
4
5
1
62
0
M5
M6
VOUT
VDD
-
7/23/2019 Dasar Elektronika - CMOS Digital
14/16
Logika OR CMOS
231D4102 Dasar-dasar Elektronika
Dr.-Ing. Faizal Arya SammanRangkaian Digital CMOS14
1
2
3
0
M1
M2
VINA
VDD
M4
M3
VINB
4
5
1
63
0
M5
M6
VOUT
VDD
-
7/23/2019 Dasar Elektronika - CMOS Digital
15/16
Problem Perancangan CMOS
231D4102 Dasar-dasar Elektronika
Dr.-Ing. Faizal Arya SammanRangkaian Digital CMOS15
Dengan menggunakan rangkaian logika CMOS (bukandengan gerbang logika dasar), rancanglah rangkaian digital
dengan fungsi logika sbb:
= ( + )
= +
-
7/23/2019 Dasar Elektronika - CMOS Digital
16/16
TUGAS:
231D4102 Dasar-dasar Elektronika
Dr.-Ing. Faizal Arya SammanRangkaian Digital CMOS16
Dengan menggunakan rangkaian logika CMOS (bukandengan gerbang logika dasar), rancanglah rangkaian digital
untuk fungsi logika XOR:
= +
Simulasikanlah dengan menggunakan SPICE perilaku input-
output dari rangkaian logika XOR CMOS tersebut!