1-1-1-1
advertisement
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
