Stefanie, Arnisa (2012) Rangkaian Terpadu 4 Bit Multiplexer-Demultiplexer (Mux/Demux) HCMOS (High Speed Complementary Metal Oxide Semiconductor) dengan Driver Cascade 2 Tingkat. Magister thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Rangkaian terpadu MUX/DEMUX 4 bit HCMOS merupakan gabungan rangkaian multiplexer-demultiplexer dalam teknologi komunikasi digunakan sebagai pensaklaran data atau media transfer data. Teknologi CMOS merupakan gabungan transistor MOS tipe n dan MOS tipe p, yang memiliki kerapatan divais dan disipasi dayanya yang rendah atau dikenal dengan IC low power, sehingga banyak digunakan untuk pengolahan sinyal digital. Desain rangkaian terpadu MUX/DEMUX 4 bit HCMOS merupakan teknologi alternatif pada jalur komunikasi data sederhana.Teknologi HCMOS dikembangkan dengan menambahkan driver kaskada dua tingkat pada bagian output rangkaian dasar CMOS yang berfungsi untuk mengurangi efek propagatin delay rangkaian. Nakura, Ueda, Kubo, dkk, 2000 “ A 3.6-Gb/s 340-mW 16 : 1 Pipe-Lined Multiplexer using 0.18 m SOI-CMOS Technology ” menerangkan bahwa perkembangan teknologi LSI pemrosesan data secara efisien tetapi juga memiliki kecepatan tinggi dan beroperasi dalam disipasi daya rendah, karena dapat mengurangi elemen parasitik yang ada diantara chip dalam sistem sebelumnya. Kehrer, Wohlmuth, Knapp, dkk pada tahun 2003 pada penelitiannya tentang “ 40-Gb/s 2:1 Multiplexer and 1:2 Demultiplexer in 120-nm Standard CMOS ” menyatakan bahwa CMOS menjadi alternatif yang sesuai untuk desain sirkuit broadband 10+Gb/s. Pendekatan ini sangat ekonomis karena biaya produksi lebih rendah, hasil yang lebih tinggi dan dapat memuat banyak rangkaian terintegrasi. Terdapat beberapa macam teknologi mikroelektronik yang digunakan, yaitu teknologi bipolar dan teknologi MOS. Pada awalnya pengolahan dilakukan dengan teknologi bipolar untuk menghasilkan jenis IC TTL ( Transistor-Transistor Logic ), sedangkan teknologi MOS kelebihannya utamanya adalah kerapatan divais dan disipasi dayanya yang rendah atau dikenal dengan IC low power, sehingga banyak digunakan untuk pengolahan sinyal digital. Sehingga dilakukan pengembangan teknologi IC pada implementasi HCMOS yaitu teknologi CMOS dengan penambahan beberapa rangkaian untuk meningkatkan kecepatan proses dan memperkecil disipasi daya. (Tibyani dan Darmawansyah, 2008). Rangkaian MUX/DEMUX 4 bit HCMOS bersifat tidak simultan dengan pin input dan output yang digunakan secara bersama dengan pin enable yang digunakan sebagai pengontrol. Performa rangkaian yang berupa pengurangan nilai noise margin, efek propagation delay dan disipasi daya rendah menjadi pembahasan utama. Metode yang digunakan adalah membandingkan hasil analisis perhitungan dan simulasi pada teknologi HCMOS 1.2 μ m dan teknologi HCMOS 0.18 dengan menggunakan variasi tegangan supply V DD 2 volt dan 5 volt untuk menentukan teknologi yang lebih baik dalam desain ini. Metode analisis perhitungan dilakukan dengan menggunakan persamaan sesuai landasan teori dengan parameter dalam desain rule Microwind2 Level 3 yaitu tegangan treshold VT, ketebalan oksida gerbang tox, parameter transkondukransi K n & K p , konstanta dielektrik polisilikon dengan bahan SiO 2 ε ox , GAMMA, PHI, lamda, TA, LD, NSS, V DD . Analisis perhitungan dilakukan untuk menentukan nilai W dan L dengan menggunakan parameter transkonduktasi K R = 1 untuk menghasilkan grafik VTC yang simetris. Parameter noise margin yaitu nilai V IH ; V OH ; V IL ; V OL , parameter propagation delay yaitu nilai t PLH ; t PHL ; t r ; t f ; T PD , dan nilai power dissipation serta power delay product juga dianalisis dengan perhitungan persamaan. Metode analisis hasil simulasi yang dilakukan dengan menggunakan PSPICE14 dilakukan dengan menganalisis grafik VTC ( Voltage Transfer Characteristic ) untuk menentukan parameter noise margin, menganalisis grafik unit step dengan membandingkan sinyal input dan output untuk menentukan parameter propagation delay , simulasi nilai power dissipation dilakukan dengan menggunakan Microwind2 dengan mengetahui hasil running layout rangkaian yang dipengaruhi oleh dimensi fisik rangkaian. Nilai noise margin , propagation delay dan power dissipation dipengaruhi oleh dimensi fisik rangkaian yaitu ketebalan lapisan oksida t ox dan struktur W dan L dengan pengaruh nilai lamda. Teknologi 1.2 μ m memiliki nilai t ox 25 nm dengan lamda 0.6 μ m dan teknologi 0.18 μ m memiliki nilai t ox 4 nm dengan lamda 0.09
English Abstract
MUX/DEMUX 4 bit HCMOS integrated circuit is composite of multiplexerdemultiplexer circuits in communication technology which used to data bus communication. CMOS technology is composite of N-MOS transistor and P-MOS transistor that have density device and low power advantages which used as digital signal processing. MUX/DEMUX 4 bit HCMOS integrated circuit is an alternative technology at simplicity communication data bus. HCMOS technology developed by adding two stages cascade driver in output part of CMOS circuit base. Cascade driver used for decreasing circuit propagation delay effect. Nakura, Ueda, Kubo, 2000 “ A 3.6-Gb/s 340-mW 16 : 1 Pipe-Lined Multiplexer using 0.18 m SOI-CMOS Technology ” explained that developing of LSI technology data processing not only work efficient but also have high velocity and low power in operation, because LSI technology can reduce parasitic element in chip at previous system. Kehrer, Wohlmuth, Knapp, 2003 “ 40-Gb/s 2:1 Multiplexer and 1:2 Demultiplexer in 120-nm Standard CMOS ” explained CMOS is appropriate alternative technology for designing 10+Gb/s circuit broadband. CMOS technology is more economic because low production cost but give higher result and can lade more integrated circuit. kind of microelectronic technology are bipolar technology and MOS technology. first developing is done by bipolar technology for producing TTL integrated circuit (Transistor-Transistor Logic), advantages of MOS technology are density of device and low power in operation. implementation of HCMOS integrated circuit technology is CMOS technology by adding some circuits to increase velocity processing and decrease power dissipation. (Tibyani dan Darmawansyah, 2008). MUX/DEMUX 4 bit HCMOS circuit is not simultaneously circuit with join input and output pins to use and enable pin for controller. Performing of MUX/DEMUX 4 bit HCMOS integrated circuit are low noise margin, propagation delay effect and power dissipation. method of this research is to compare analysis result of calculation and simulation at 1.2 μ m HCMOS technology and 0.18 μ m HCMOS technology, by using supply voltage variable V DD 2 volt and 5 volt to choose best one technology. calculation of analysis method is done by using literature equation with design rule of Microwind2 Level 3 parameter that are treshold voltage V T , thickness of isolator gate oxide t ox , transconductation parameter K n & K p , polysilicon dielectric constant by SiO 2 material ε ox , GAMMA, PHI, lamda, TA, LD, NSS, V DD . Computation analysis is done for determining W and L values by using transconductation parameter K R = 1 to produce symmetric VTC graphic. noise margin parameter are V IH ; V OH ; V IL ; V OL values, propagation delay parameter are t PLH ; t PHL ; t r ; t f ; T PD values, power dissipatin and power delay product is analysed by same equation. analysis method of PSPICE14 simulation result is done by analising VTC graph (Voltage Transfer Characteristic) graph to determine noise margin parameter, analysis unit step graphic by comparing input and output signal is done for determining propagation delay parameter, simulation of power dissipation using Microwind2 by analising running layout result which is influented by circuit dimension. Noise margin, propagation delay dan power dissipation are influenced by circuit dimension that are thicness of isolator gate oxide t ox and W & L structure in lamda influence. technology of 1.2 μ m has 25 nm t ox with 0.6 μ m lamda and 0.18 μ m technology has 4 nm t ox with 0.09 μ m lamda. Large dimension causes V DD consumption is larger to achieve gate t
| Item Type: | Thesis (Magister) |
|---|---|
| Identification Number: | TES/621.397 32/STE/r/041204233 |
| Subjects: | 600 Technology (Applied sciences) > 621 Applied physics > 621.3 Electrical, magnetic, optical, communications, computer engineering; electronics, lighting |
| Divisions: | S2/S3 > Magister Teknik Elektro, Fakultas Teknik |
| Depositing User: | Endro Setyobudi |
| Date Deposited: | 27 Dec 2013 11:12 |
| Last Modified: | 27 Dec 2013 11:12 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/158701 |
Actions (login required)
 |
View Item |