Dasar Elektronika - CMOS Digital

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


2/16

Tujuan Sasaran Pembelajaran


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.


3/16

Definisi CMOS


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.


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


5/16

Logika NOT CMOS



1

23

0

M1

M2

VOUTVIN

VDD

Simbol:

Tabel Kebenaran: x z

01 0

1

x

Fungsi Aljabar Bool:

z xz


6/16

Kode SPICE Logika NOT CMOS



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


7/16


8/16

Logika NAND CMOS



1

2

3

0

M1

M2

VOUT

VINA

VDD

M4

M3

VINB

4

5

Simbol:

Tabel Kebenaran:


x1 x2 z

0 010

1 0

1 1

1

1

0

1

x1x

2 z 21 xxz


9/16

Kode SPICE Logika NAND CMOS



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


10/16

Hasil Simulasi SPICE CMOS NAND


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


11/16

Logika NAND CMOS



1

2

3

0

M1

M2

VOUT

VINA

VDD

M4

M3

VINB

4

5

Simbol:

Tabel Kebenaran:


x1 x2 z

0 010

1 0

1 1

0

0

0

1

x1x2

z 21 xxz


12/16

Hasil Simulasi SPICE CMOS NOR



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


13/16

Logika AND CMOS



1

2

3

0

M1

M2

VINA

VDD

M4

M3

VINB

4

5

1

62

0

M5

M6

VOUT

VDD


14/16

Logika OR CMOS



1

2

3

0

M1

M2

VINA

VDD

M4

M3

VINB

4

5

1

63

0

M5

M6

VOUT

VDD


15/16

Problem Perancangan CMOS



Dengan menggunakan rangkaian logika CMOS (bukandengan gerbang logika dasar), rancanglah rangkaian digital

dengan fungsi logika sbb:

= ( + )

= +


16/16

TUGAS:



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!

Documents

Dasar Elektronika - CMOS Digital