1-1-1-1

KELOMPOK 1






Mega Ayuamartha Putri (161401002)
Annissa Kamila Mardhiyyah (161401005)
Muhammad Ikram Azhari (161401008)
Elsa Krismonti (161401011)
Julia Pratiwi (161401014)
Yuri Utari Ollinka (161401017)
Apa Itu CMOS?
1. Pengertian CMOS
CMOS (Compelementary Metal Oxide Semiconductor) adalah sebuah jenis utama
dari rangkaian terintegrasi. Teknologi CMOS digunakan di mikroprosesor, pengontrol mikro,
RAM statis, dan sirkuit logika digital lainnya. Teknologi CMOS juga digunakan dalam
banyak sirkuit analog, seperti sensor gambar, pengubah data, dan trimancar terintegrasi untuk
berbagai jenis komunikasi. Frank Wanlass berhasil mematenkan CMOS pada tahun 1967 (US
Patent 3,356,858).
CMOS merupakan RAM kecil berukuran 64 byte yang menyimpan setting BIOS saat
komputer sedang dimatikan. CMOS merupakan perluasan dari teknologi MOS yang
menghasilkan IC dengan kebutuhan tenaga baterai rendah. CMOS digunakan untuk
menyimpan program konfigurasi, program diagnostik dan informasi tanggal dan waktu
pembuatan file yang tidak akan hilang meskipun komputer
dimatikan. CMOS juga sering disebut complementarysymmetry metal–oxide–semiconductor or COSMOS
(semikonduktor–logam–oksida
komplementer-simetris).
Kata komplementer-simetris merujuk pada kenyataan
bahwa biasanya desain digital berbasis CMOS
menggunakan pasangan komplementer dan simetris dari
MOSFET semikonduktor tipe-p dan semikonduktor tipe-n
untuk fungsi logika. Dua karakter penting dari CMOS
adalah kekebalan desahnya yang tinggi dan penggunaan
daya statis yang rendah. Daya hanya diambil saat transistor
dalam CMOS berpindah diantara kondisi hidup dan mati.
Akibatnya, peranti CMOS tidak menimbulkan bahang
sebanyak sirkuit logika lainnya, seperti logika transistortransistor (TTL) atau logika NMOS, yang hanya
menggunakan peranti tipe-n tanpa tipe-p. CMOS juga memungkinkan chip logika dengan
kepadatan tinggi dibuat.
2. Logika CMOS
Fungsi logika yang lebih kompleks seperti AND dan OR memerlukan manipulasi
jalur di antara gerbang untuk membuat logika. Ketika sebuah jalur yang terdiri dari dua
transistor seri, lalu semua transistor hapus mempunyai resistansi rendah untuk membiarkan
tegangan melewatinya, menunjukkan sebuah gerbang AND. Ketika sebuah jalur terdiri dari
dua transistor paralel, lalu salah satu transistor harus mempunyai
resistansi rendah untuk membiarkan tegangan melewatinya,
menunjukkan gerbang OR.
Diperlihatkan di kanan adalah diagram sirkuit dari
gerbang NAND di logika CMOS. Jika semua masukan A dan B
tinggi, dan semua transistor NMOS (separuh bawah) akan menghantar,
dan transistor PMOS (separuh atas) tidak menghantar, dan sebuah jalur
akan terbentuk antara keluaran dan Vss(ground), membuat keluaran
rendah. Jika salah satu masukan A atau B rendah, salah satu transistor
NMOS tidak akan menghantar, sedangkan salah satu transistor NMOS
akan menghantar, dan jalur akan terbentuk antara keluaran dan
Vdd (sumber tegangan), membuat keluaran tinggi.
Sebuah keunggulan logika CMOS daripada logika NMOS
adalah semua pensakelaran antara rendah-tinggi dan tinggi-rendah
adalah cepat karena transistor pull-up memiliki resistansi rendah saat
dihidupkan, tidak seperti resistor beban di logika NMOS. Untuk
tambahan, sinyal keluaran mengayun penuh di antara catu positif dan
negatif. Sinyal yang kuat dan simetris ini membuat CMOS lebih kebal
terhadap desah.
Inverter gerbang NOT dengan struktur CMOS adalah seperti
gambar yang berikut ini. Beban RL yang sebelumnya menggunakan
transistor NMOS tipe depletion-mode, digantikan oleh transistor
PMOS enchancement-mode.
Namun disini Q1 bukan sebagai beban, tetapi kedua transistor berfungsi sebagai
complementary switch yang bekerja bergantian. Jika input 0(low) maka transistor Q1
menutup dan sebaliknya Q2 membuka, sehingga keluaran tersambung ke VDD (high).
Sebaliknya jika input 1 (high) maka transistor Q1 akan membuka dan Q2 menutup, sehingga
keluaran terhubung dengan ground 0 volt (low).
3. Fungsi CMOS
Batrai atau CMOS berfungsi untuk mengatur waktu yang ada di sebuah PC.bateray
bertegangan dari 4,5 sampai 6 volt ini memberi tegangan untuk chip CMOS dan chip real
timeclock computer non aktif. Komputer 286/486 memiliki bateray semacam ini yang
terpasang langsung ke mainboard. Computer PC/XT yang lebih tua (yang memakai chip
mikroprossesor 8006 atau 8008) tidak memiliki fungsi clock pada motherboardnya. Jika ada
sebuah Ekspansion card yang memiliki fungsi clock yang dipasang pada computer PC/XT,
bateray clock terletak pada ekspansion card tersebut. Diagnosa awal apabila CMOS yang
error adalah sebagai berikut: Muncul pesan pada layar monitor bahwa ada permasalahan pada
CMOSKetika menghidupkan computer kita diperingatkan agar menekan tombol F2 yang
menenjukan bahwa bateray CMOS sudah lemah sehingga perlu diganti. Tidak ada tampilan
dilayar monitor. Untuk mengatasi hal diatas kita dapat malakukan perbaikan awal dengan
mengganti CMOS yang baru, dan apabila pesan tersebut masih muncul kemungkinan trouble
terletak pada chip CMOS yang kurang benar , cobalah untuk memperbaikainya.
4. Cara Kerja CMOS
CMOS di kenal dengan kekebalan desahnya yang tinggi dan penggunaan daya statis
yang rendah. Pada saat power supply mulai di hidupkan, CMOS akan
menjalankan serangkaian pemeriksaan untuk memastikan sistim berfungsi dengan benar.
Salah satu pemeriksan tersebut adalah menghitung pemakaian RAM (Random Access
Memori). Karena delay boot time yang di gunakan untuk pemeriksaan maka seringkali
kita memilih untuk menonaktifkan fitur ini di dalam CMOS dan memilih untuk quick boot.
Jika anda menginstal RAM yang baru sebaiknya fitur pemeriksaan di aktifkan dulu hingga
RAM telah di periksa dengan baik barulah di nonaktifkan. Jika POST sudah selesai,
selanjutanya CMOS akan memeriksa pengaturan lainnya seperti memeriksa format harsisk
dan konfigurasi Redundant Array of Independent Disk (RAID), preferensi boot, kehadiran
peripheral, dan tweak overclocking.
Sebenarnya banyak pengaturan yang dapat anda rubah secara manual, namun
sebaiknya perubahan dapat anda lakukan jika anda benar-benar mengerti maksud
dari konfigurasi tersebut. Mengubah pengaturan sembarangan bisa jadi akan membuat sistim
anda tidak bisa berjalan normal ketika komnputer di hidupkan seperti sistim tidak stabil,
menyebabkan crash, atau bahakan komputer gagal boot.
Untuk mengkonfigurasi pengaturan CMOS biasanya dapat anda lakukan dengan cara
menekan tombol delete, F2 atau F3 pada saat komputer pertama kali di hidupkan. Jika menu
CMOS sudah terbuka, disana anda akan bisa melakukan perubahan seperti boot priority,
tanggal
dan
waktu,
mengaktifkan
numlock
saat
komputer startup
dan
lain sebagainya. Jika pengaturan sudah selesai dan anda anggap benar, jangan lupa untuk
menekan F10 untuk menyiman perubahan yang anda lakukan.
5. Daya
: Pensakelaran dan Bocoran Pada CMOS
Logika CMOS memboroskan lebih sedikit daya dibandingkan dengan logika NMOS
karena CMOS hanya memboroskan daya hanya saat pensakelaran ("daya dinamis"). Pada
proses 90 nanometer modern, pensakelaran keluaran memerlukan waktu 120 pikosekon, dan
berulang setiap sepuluh nanosekon. Logika NMOS memboroskan daya ketika keluaran
rendah ("daya statis"), karena terdapat jalur dari Vdd ke Vss melalui resistor beban dan
jaringan tipe-n.
Sirkuit CMOS memboroskan daya dengan mengisi kapasitas liar ketika pensakelaran.
Muatan yang bergerak adalah perkalian antara kapasitas liar dengan perubahan tegangan.
Kalikan dengan frekuensi pensakelaran untuk mendapatkan arus borosan, dan kalikan dengan
tegangan lagi untuk mendapatkan borosan daya karakteristik peranti CMOS .
Sebuah borosan daya yang lain ditemukan pada 1990-an saat kabel pada chip menjadi
lebih panjang dan lebih tipis. Gerbang CMOS pada ujung kabel tersebut menerima transisi
masukan yang lambat. Ditengah-tengah transisi masukan, semua transistor baik NMOS
ataupun PMOS untuk sementara hidup bersamaan, dan arus mengalir langsung dari Vdd ke
Vss. Daya yang digunakan disebut daya "linggis". Desain yang hati-hati dimana menghindari
kawat penggerak yang terlalu panjang mengurangi borosan ini, dan sekarang daya linggis
selalu lebih rendah daripada daya pensakelaran.
Baik transistor NMOS ataupun PMOS memiliki gerbang–sumber tegangan tahan.
Desain CMOS yang beroperasi pada tegangan catu yang jauh lebih tinggi dari tegangan tahan
(Vdd lebih dari 5 V, dan Vth untuk transistor NMOS dan PMOS adalah 700 mV).
Untuk mempercepat desain, produsen beralih ke bahan gerbang yang memiliki
tegangan tahan yang lebih rendah. Sebuah transistor NMOS modern dengan Vth of 200 mV
memiliki kebocoran arus pratahan yang signifikan. Desain yang berusaha mengoptimalkan
proses pembuatan untuk borosan daya minimum selama operasi telah menekan Vthsehingga
bocoran arus kira-kira sama dengan daya pensakelaran. Sebagai akibatnya, peranti tersebut
memboroskan daya walaupun tidak terjadi pensakelaran. Pengurangan bocoran daya
menggunakan bahan baru dan desain sistem sangat dibutuhkan untuk menjaga eksistensi
CMOS. Pabrikan memandang pengenalan dielektrik permitivitas tinggi untuk mengatasi
bocoran arus pada gerbang dengan mengganti silikon dioksida dengan bahan yang
mempunyai permitivitas lebih tinggi.
6. Pembalikan
litar CMOS didesain sedemikian rupa sehingga semua
transistor PMOS harus mempunyai masukan dari sumber tegangan
ataupun dari transistor PMOS lainnya. Sama dengan hal itu, semua
transistor NMOS harus mempunyai masukan dari ground atau
transistor NMOS lainnya. Komposisi dari transistor PMOS
menimbulkan resistansi rendah ketika tegangan rendah dikenakan
padanya, dan resistansi tinggi ketika tegangan tinggi dikenakan
padanya. Di lain pihak, komposisi dari transistor NMOS
mengakibatkan resistansi tinggi ketika tegangan rendah dikenakan
padanya, dan resistansi rendah ketika tegangan tinggi dikenakan
padanya.
Gambar di kiri menunjukkan apa yang terjadi jika sebuah
masukkan disambungkan ke transistor PMOS dan transistor NMOS. Ketika tegangan
masukan A rendah, transistor NMOS mempunyai resistansi tinggi sehingga mencegah
tegangan untuk bocor ke ground, sedangkan transistor PMOS mempunyai resistansi rendah
sehingga memungkinkan sumber tegangan untuk memindahkan tegangan menuju ke keluaran
melalui transistor PMOS. Keluaran seharusnya menunjukkan tegangan tinggi (logika 1).
Di lain pihak, ketika tegangan di masukan A tinggi, transistor PMOS akan memiliki
resistansi tinggi sehingga menghalangi sumber tegangan dari keluaran, sedangkan transistor
NMOS mempunyai resistansi rendah yang memungkinkan keluaran untuk membuang ke
ground. Ini akan menyebabkan keluaran menunjukkan tegangan rendah (logika 0).
Singkatnya, keluaran transistor PMOS dan NMOS selalu komplementer.Karenanya, keluaran
sirkuit CMOS pada dasarnya adalah pembalikan dari masukan.
6. Karakteristik CMOS
Karakteristik penting dari sirkuit CMOS adalah kejodohan antara transistor PMOS
dan transistor NMOS.Sebuah sirkuit CMOS didesain sehingga selalu ada jalur dari keluaran
ke salah satu sumber tegangan atau ground.Untuk menyelesaikannya, kombinasi dari semua
jalur ke sumber tegangan hapus merupakan komplemen dari jalur ke ground.Ini dapat
diselesaikan dengan mudah dengan menentukan salah satu adalah NOT lainnya.Logika
bekerja berdasarkan hukum De Morgan sehingga transistor PMOS paralel ekivalen dengan
transistor NMOS seri, sedangkan transistor PMOS seri ekivalen dengan transistor NMOS
paralel. Selain itu kekebalan desahnya yang tinggi dan penggunaan daya statis yang rendah.
Daya hanya diambil saat transistor dalam CMOS berpindah di antara kondisi hidup dan mati.
Akibatnya, peranti CMOS tidak menimbulkan bahang sebanyak sirkuit logika lainnya, seperti
logika transistor-transistor (TTL) atau logika NMOS, yang hanya menggunakan peranti tipen tanpa tipe-p. CMOS juga memungkinkan chip logika dengan kepadatan tinggi dibuat.
CMOS hanya menggunakan komsumsi tenaga yang diperlukan, dalam arti sensor CMOS
hanya menggunakan tenaga yang kecil dibanding sensor gambar yang lain. Rentang Suhu
Peranti CMOS konvensional bekerja antara suhu -55 °C hingga +125 °C. Ada juga
kemungkinan CMOS silikon dapat bekerja hingga 40 kelvin.
7. CMOS Analog
Disamping penggunaan digital, teknologi CMOS juga digunakan untuk penggunaan
analog.Sebagai contoh adalah IC op-amp CMOS.Teknologi CMOS juga sering digunakan
untuk penggunaan frekuensi radio. Sesungguhnya,teknologi CMOS juga digunakan untuk
sirkuit terintegrasi sinyal campuran (analog+digital).
Sumber

https://id.wikipedia.org/wiki/CMOS

http://lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249310-R231096.pdf

https://prynugroho.wordpress.com/2010/03/22/apa-itu-cmos/

http://www.perangkatkeras.net/pengertian-cmos-dan-fungsinya/

http://nociepsikeluk.blogspot.co.id/2013/11/cmos-pengertian-fungsi-dan-cara-me.html