Pengertian cmos

CMOS BATTERY

2.1.Pengertian CMOS

            Complementary metal–oxide–semiconductor (CMOS) atau semikonduktor–oksida–logam komplementer, 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 juga sering disebut complementary-symmetry 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 transistor-transistor (TTL) atau logika NMOS, yang hanya menggunakan peranti tipe-n tanpa tipe-p. CMOS juga memungkinkan chip logika dengan kepadatan tinggi dibuat.
Pada prinsipnya IC TTL dan IC CMOS mempunyai dasar pengertian yang sama. Apabila pengetahuan mengenai IC TTL sudah dikuasai maka untuk memahami IC CMOS tidak akan menemui kesulitan. Walaupun demikian ada beberapa perbedaan, juga keuntungan dan kerugiannya.
Keuntungan yang paling menonjol dalam penggunaan IC CMOS adalah konsumsi dayanya yang rendah dan memungkinkan pemilihan tegangan sumbernya yang jauh lebih lebar. Proyek-proyek yang menggunakan IC CMOS akan mengkonsumsi baterai dalam waktu yang jauh lebih lama dilebarbidangingkan dengan rangkaian yang sama dengan menggunakan IC TTL.
Kerugiannya adalah meningkatkan kemungkinan rusaknya komponen akibat elektrostatis dan harganya lebih mahal. Karena itu IC CMOS dikemas dengan bahan konduktif. Hindarkan sentuhan langsung dengan jari ke pin-pinnya. Sebagai catatan, semua masukan CMOS harus dibumikan (ground) atau dihubungkan ke sumber tegangan. Tidak seperti IC TTL yang dapat beroperasi walaupun ada beberapa masukannya yang diambangkan IC CMOS akan beroperasi secara salah jika ada masukannya yang tidak diambangkan.
"CMOS" merujuk pada desain sirkuit digital tertentu, dan proses-proses yang digunakan untuk mengimplementasikan sirkuit tersebut dalam rangkaian terintegrasi. Sirkuit CMOS memboroskan lebih sedikit daya saat statis, dan memungkinkan penempatan sirkuit yang lebih padat daripada teknologi lain yang mempunyai fungsi sama. Saat keuntungan ini menjadi lebih diinginkan, proses CMOS dan variannya mendominasi sirkuit digital terintegrasi modern.
Sirkuit CMOS menggunakan kombinasi MOSFET tipe-n dan tipe-p untuk mengkonstruksi gerbang logika dan sirkuit digital yang ditemui di komputer, peralatan komunikasi, dan peralatan pemroses sinyal. Walaupun logika CMOS dapat dibangun dari komponen terpisah (seperti pada proyek pemula), biasanya produk CMOS adalah rangkaian terintegrasi yang terdiri dari jutaan transistor pada sepotong silikon seluas antara 0,1 hingga 4 sentimeter persegi. Peranti tersebut biasanya disebut dengan chip, sedangkan untuk perindustrian juga disebut dengan die (tunggal) atau dice (jamak).

Letak Baterai CMOS

Fungsi utama baterai CMOS adalah untuk mensuplai tenaga bagi BIOS untuk melakukan settingan terhadap sebuah mainboard. Perlu Anda ketahui, BIOS merupakan sebuah aplikasi bawaan dari mainboard untuk dapat melakukan pengontrolan dan pendeteksian terhadap komponen-komponen lain yg terhubung ke mainboard (hardware lain). Melalui BIOS, Anda dapat melakukan pengaturan terhadap kinerja serta fungsi-fungsi sebuah mainboard. BIOS memiliki chipset tersendiri dalam sebuah mainbord, dgn ukuran yg cukup kecil (sekitar 1cm). Didekat chipset BIOS itulah terletak baterai CMOS. Selain fungsi utama tersebut, BIOS memiliki fungsi untuk pengaturan waktu (jam dan tanggal) dikomputer Anda. Pada BIOS Anda dapat melakukan pengaturan seperti konfigurasi BOOT Device, Video Share, CPU Speed, dan lainnya.

Cara melakukan clear cmos

Mudah saja, hampir setiap motherboard memiliki fasilitas clear CMOS. Meski ada beberapa cara, prinsipnya sama.
1). Ini cara yang paling umum. Petunjuk di Motherboard juga jelas terbaca Clear CMOS atau Reset BIOS. Biasanya berupa 3 pin jarum dengan ditandai nomor 1 atau tanda panah tanda petunjuk nomor 1. Pin atau Jumper ini, biasanya berada tidak jauh dari Baterai CMOS. Umumnya posisi normal, jumper/penghubung ada di pin no 1 dan 2. Untuk melakukan clear CMOS, pindahkan posisi jumper ke posisi 2 dan 3 atau bisa ikuti petunjuk di motherboard. Tidak perlu dalam kondisi komputer hidup (hal yang seringkali salah dipahami).

2). Ada pula pada beberapa motherboard, terutama motherboard built up/ bukan rakitan, bentuk clear CMOS berupa switch yang bisa di geser ke atas/ON atau ke bawah/OFF. Ikuti petunjuk di motherboard atau manual book, switch nomor berapa yang merupakan switch clear CMOS.

3). Switch/Tombol yang di tekan. Lakukan penekanan pada tombol Clear/Reset, dan BIOS akan kembali ke posisi default.

4). Tidak ditemukan petunjuk Clear CMOS dengan tulisan jelas atau berupa singkatan seperti CLRTC, RST CMOS atau CLR saja? Tenang, cara pamungkasnya adalah dengan melepas baterai beberapa saat. Lama baterai di lepas dari Motherboard sangat tergantung jenis motherboard. Ada yang cuma butuh 30 menit, ada yang sampai satu hari.
Dengan melepas baterai, maka BIOS tidak menerima power/tenaga untuk tetap menyimpan setting. Hingga BIOS "terpaksa" kembali pada posisi default.
Jangan lupa untuk menyetting beberapa hal yang diperlukan CPU anda. Seperti setting tanggal dan waktu.

Karakteristik CMOS

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 tipe-n tanpa tipe-p. CMOS juga memungkinkan chip logika dengan kepadatan tinggi dibuat

2.3.Aplikasi CMOS

Teknologi IC Digital dan Jenis Rangkaian Logika

Gambar 1.Teknologi IC Digital dan Jenis Rangkaian Logika

Konsep jenis rangkaian logika artinya:

•          setiap anggota jenis dibuat dengan teknologi yang sama

•          mempunyai struktur rangkaian yang serupa

•          mempunyai ciri-ciri dasar yang sama,

Setiap jenis rangkaian logika mempunyai kelebihan dan kekurangan.

Analisa Perancangan dan Kinerja Inverter CMOS

Struktur Rangkaian

Gambar 4.(a) Inverter CMOS (b) dinyatakan sebagai sepasang saklar yang bekerja secara bergantian

Source dari masing-masing MOSFET dihubungkan dengan body, sehingga menghilangkan ‘body effect’

V_tn = |V_tp| = V_t yang mempunyai harga berkisar antara 0,2 V – 1 V.

Inverter dapat digantikan dengan sepasang saklar yang bekerja secara bergantian seperti yang terlihat pada gambar 10(b)

Operasi Statik

v_I = 0, v_O = V_OH = V_DD → simpul keluaran terhubung ke V_DD melalui resistansi r_DSP dari transistor ‘pull-up’ Q_P.

v_I = V_DD, v_O = V_OL= 0 → simpul keluaran terhubung ke ground melalui resistansi r_DSN dari transistor ‘pull-down’ Q_N.

Jadi dalam keadaan ‘steady state’, tidak ada jalur arus antara V_DD dan ground, dan arus statik dan disipasi daya statik sama dengan nol.

Gambar 5. VTC dari inverter CMOS dengan Q_N  dan Q_P yang ‘matched’

Pada gambar 5 terlihat bahwa keluaran dari inverter CMOS adalah 0 dan V_DD. Jadi simpangan tegangan keluaran merupakan simpangan maksimum. Ternyata V_OL dan V_OH tidak tergantung dari ukuran divais, sehingga CMOS sangat berbeda dengan bentuk logika MOS lainnya

Inverter CMOS dapat dibuat agar perpindahan kondisi (switched) terjadi pada titik tengah dari simpangan logika yaitu V_DD/2 dengan memilih ukuran transistor yang tepat. Tegangan ambang perpindahan adalah:

Untuk kasus khusus dimana V_tn = |V_tp|, V_th = V_DD/2 untuk k_n = k_p  yaitu:pada keadaan:

Jadi VTC yang simetris dapat diperoleh jika divais dirancang mempunyai parameter transkonduktansi yang sama. Kondisi ini disebut ‘matching’. Karena μ_n. 2 – 4 kali lebih besar dari μ_p, maka keadaan ‘matching’ dapat diperoleh dengan membuat (W/L)_p 2 – 4 kali (W/L)_n

Biasanya kedua divais mempunyai panjang kanal yang sama yaitu di-set pada panjang minimum. Lebar minimum untuk kanal –n biasanya 1½ - 2 kali panjang minimum dan untuk kanal –p 3 – 4 kali panjang minimum. Jika inverter harus men-drive beban kapasitif yang besar, transistor dibuat lebih lebar. Tetapi untuk menghemat area chip, sebagian besar inverter dibuat dengan ukuran minimum.

Untuk selanjutnya (W/L) minimum untuk transistor NMOS disebut n dan (W/L) minimum untuk transistor PMOS disebut p.

Luas inverter dapat dinyatakan dengan W_nL_n + W_pL_p = (W_n + W_p)L, maka luas minimum inverter adalah (n+p)L², maka (n+p) dapat digunakan ‘proxy’ luas. Contoh: n = 1,5 dan p = 4,5 maka faktor luas = n+p = 6

Dengan menempatkan tegangan ambang pada tengah simpangan, matching parameter transkonduktansi Q_N  dan Q_P akan memberikan:

-          Kemampuan ‘current- driving’ yang sama pada ke dua arah (pull-up dan pull-down).

-          r_DSN = r_DSP

-          t_PLH = t_PHL

-          NM_H = NM_L = ⅜(V_DD + ⅔V_t)

-         Biasanya V_t = 0,1 sampai 0,2 V_DD, ‘noise margin’ ≈ 0,4 V_DD

-         Harga ini membuat inverter CMOS hampir ideal dilihat dari sisi kekebalan derau.

-         Hal lain, karena arus dc masukan inverter sama dengan nol, noise margin tidak tergantung dari fan-out gerbang.

-         Jika k_n > k_p → V_th lebih dekat ke nol.

-         Jika k_p > k_n → V_th lebih dekat ke V_DD.

-         Kemiringan VTC inverter pada daerah transisi adalah

Kelebihan cmos

1.konsumsi energi rendah

2.Sedikit Noise

3.Beroperasi pada beberapa puluh MHz

4.Logika ditentukan oleh nilai tegangan

5.Transisi waktu simetris

6.Skematik relative sederhana