Laporan Tugas Mikroelektronika

Perancangan Multiplexer 8x1

Oleh :

Laila Roudhotul Karimah (125060301111023)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2014/2015

i

Daftar Isi

Halaman Judul

Daftar Isi……………………………………………………………………………i

BAB I : Pendahuluan……………………………………………………………….1

1.1 Latar Belakang………………………………………………………………1

1.2 Rumusan Masalah……………...……………………………………………1

BAB II : Tinjauan Pustaka………………………………………………………….2

2.1 Gerbang Logika……………………………………………………….2

2.2 Teorema D‟Morgan……...……………………………………………2

2.3 DSCH2 dan Microwind………………………………………………2

2.4 Multiplexer……………………………………………………………3

BAB III : Metode Perancangan…………………………………………………….4

3.1 Rangkaian Logika Multiplexer 8x1………………………………………...4

3.2 Layout CMOS Multiplexer 8x1……………………………………………5

3.3 Layout Stick Diagram Multiplexer 8x1……………………………………6

3.4 Layout area Multiplexer 8x1 Pada Software………………………………7

3.5 Simulasi…………………………………………………………………….7

BAB IV : Penutup…………………………………………………………………11

4.1 Kesimpulan……………………………………………………………………11

4.2 Saran…………………………………………………………………………..11

Daftar Pustaka……………………………………………………………………ii

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang . Aplikasi elektronika digital dewasa ini memungkinkan kita untuk melakukan

pekerjaan yang kompleks menjadi lebih sederhana. Multiplekser dapat membantu

pekerjaan dalam menentukan beberapa jalur masukan kesebuah jalur keluaran

berdasarkan pilihan yang dikehendaki. Salah satu contoh aplikasinya yaitu apabila ada

beberapa masukan pemutar music berupa tape, MP3 player, computer dll dan yang

sedang digunakan adalah salah satu dari peralatan tersebut untuk didengarkan musiknya

pada sebuah pengeras suara.(Modul Praktikum Elektronika Digital : 2010).

Pada perkembangan alat-alat kedokteran misalnya perangkat system monitoring

elektrokardiograf (ECG), potoplethysmograf (PPG), dan suhu tubuh telah banyak

dikembangkan ,akan tetapi sistemnya masih terpisah sehingga tidak hanya satu perangkat

yang dibutuhkan untuk melakukan monitoring. Hal ini menimbulkan ketidakefisienan

dalam penggunaan perangkat karena ada lebih dari satu perangkat untuk melakukan

fungsi monitoring tersebut. Untuk itu diperlukan suatu teknik multiplexing atau

penggabungan dari beberapa sinyal data baik elektrokardiograf, potoplethysmograf

(PPG), dan suhu tubuh sehingga data dapat dikirim secara bersamaan tanpa saling

mempengarui satu sama lain. (Sistem Multiplexing Pada Pengirima Data Monitoring

ECG,PPG, dan Suhu Tubuh berbasis Mikrokontroller: 2011)

Selain contoh aplikasi diatas multiplexer juga biasa digunakan sebagai selektor

data, gerbang universal, digunakan dalam jam digital, sistem scanning dan masih banyak

lagi.(Modul Laboratorium Sistem Digital UB).

Orh karena aplikasi multiplexer yang sangat kompleks diperlukan perancangan

multiplexer yang efisien dan berdayaguna.

1.2 Rumusan Masalah.

Pada laporan ini masalah yang dibahas antara lain adalah sebagai berikut :

1. Bagaimana desain rangkaian logika dari multiplexer 8x1 ?

2. Bagaiamana layout multiplexer 8x1 ?

3. Bagaimana stick diagram dari multiplexer 8x1 ?

4. Bagaimana layout multiplexer 8x1 pada software microwind ?

5. Bagaimana simulasi dari perancangan multiplexer 8x1 ?

2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Gerbang Logika.

Menurut Ritz (1992:6), logika adalah ilmu yang berkaitan dengan hukum-

hukum dan patokan yang dikenakan pada peragaan kesimpulan dengan

menerapkan azas-azas penalaran. Gerbang logika adalah piranti dua keadaan,

yaitu mempunyai keluaran dua keadaan, keluaran dengan nol volt yang

menyatakan logika 0 (atau rendah) dan keluaran dengan tegangan tetap yang

menyatakan logika 1 (atau tinggi). Gerbang-gerbang logika yang khususnya

dipakai di dalam system digital, dibuat dalam bentuk IC (Integrated Circuit)

yang terdiri atas transistor-transistor, diode dan komponen-komponen lainnya.

Gerbang-gerbang logika ini mempunyai bentuk-bentuk tertentu yang dapat

melakukan operasi-operasi INVERS, AND, OR serta NAND, NOR, dan XOR

(Exclusive OR). NAND merupakan gabungan AND dan INVERS sedangkan

NOR merupakan gabungan OR dan INVERS. (Elektronika dan Instrumentasi: 2010).

2.2 Teorema D‟Morgan.

Salah satu tahapan perancangan rangkaian digital yang harus dilakukan

adalah menyederhanakan rangkaian, yang tujuannya adalah untuk mendapatkan

rangkaian yang paling sederhana sehingga dengan fungsi yang sama rangkaian

memerlukan jumlah komponen yang lebih sedikit sehingga didapat alat digital yang

harganya lebih murah dan ukuran fisiknya lebih kecil. Salah satu teori yang bisa

membantu untuk menyederhanakan rangkaian adalah dengan teori De Morgan I dan

II.

Teori De Morgan I

Toei ini menyatakan bahwa komplemen dari hasil penjumlahan akan sama

dengan hasil perkalian dari masing-masing komplemen. Teori ini melibatkan gerbang

OR dan AND. Penulisan dalam bentuk fungsi matematisnya sebagai berikut :

Teori De Morgan II

Teori ini menyatakan bahwa komplemen dari hasil kali akan sama dengan

hasil penjumlahan dari masing-masing komplemen. Teori ini melibatkan gerbang

AND dan OR. Penulisan dalam bentuk fungsi matematisnya sebagai berikut :

. (Lab Sheet Teknik Digital:2010).

2.3 DSCH2 dan Microwind

3

Perangkat lunak ini pertama kali di buat oleh seorang kewarganegaraan

Perancis yang bernama : Etienne Sicard pada bulan November 2003 ( Manual of

DSCH and Microwind, 1993 ). Pada saat pertama kali diluncurkan, software

ini memiliki versi 2.7. Dimana software ini termasuk jenis free Software (software

yang dapat di copy lewat internet ) dengan alamat http://www.microwind.org.

Software DSCH dan MICROWIND berisi tentang cara mambuat logic

design dan layout secara otomatis dan hasil dari pembuatan logic desain dan

layout tersebut langsung dapat disimulasikan dalam bentuk visual ( gambar ).(

Otomatisasi Pembuatan Logic Design dan Layout Pada Desain Vlsi ( Very Large

Scale Integration ): 2006).

2.4 Multiplexer .

Multiplexer berarti “dari banyak ke dalam (menjadi) satu”. Sebuah

multiplexer adalah rangkaian yang memiliki banyak masukan tetapi hanya satu

keluaran. Multiplexer sering disingkat dengan MUX. MULTIPLEXER (MUX)

atau DATA SELECTOR adalah sebuah devais digital yang memiliki fungsi

memilih salah satu dari sejumlah saluran input untuk ditransmisikan ke satu

output. Prinsipnya sama seperti saklar pemilih, dari buah input dipilih melalui

n buah jalur pemilih (DATA SELECT), jalur mana yang akan disalurkan ke

output. (MULTIPLEKSER BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC DEVICE

(PLD): 2009)

Multiplexer yang sudah ada dalam bentuk IC terdiri atas 4 jenis yaitu :

MUX 2x1 (1 selektor), MUX 4x1 (2 selektor), MUX 8x1 (3 selektor) dan MUX 16x1

(4 selektor). Medium Scale Integration dari MUX dapat dilihat pada gambar 1.1

berikut :

Gambar 1.1. MSI MUX

(Multiplexers and Demultiplexers :2010)

4

BAB III

METODE PERANCANGAN

3.1 Rangkaian Logika Multiplexer 8x1.

Tabel kebenaran dari multiplexer 8x1 dapat dilihat pada tabel 1.1 berikut

ini :

Tabel 1.1. Tabel kebenaran multiplexer 8x1.

Dari tabel kebenaran diperoleh fungsi :

Out = ) + ) + ) + ) + ) +

) + + )

Rangkaian gerbang logika multiplexer 8x1 dapat dilihat pada gambar 1.2 berikut :

Tabel Kebenaran

S0 S1 S2 Out Ket.Out

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1

0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1

0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1

0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1

0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1

0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1

5

Gambar 1.2. Rangkaian gerbang logika multiplexer 8x1.

3.2 Layout CMOS Multiplexer 8x1.

Layout CMOS multiplexer 8x1 menggunakan DSCH2 pada gambar 1.3. sebagai

berikut:

6

Gambar 1.3. Rangkaian CMOS multiplexer 8x1 menggunakan software DSCH2.

3.3 Layout Stik Diagram .

Layout stik diagram Multiplexer 8x1 pada gambar 1.4. sebagai berikut :

7

Gambar 1.4. Stik Diagrammultiplexer 8x1 .

Keterangan :

3.4 Layout Area pada Software Microwind.

Layout Area Multiplexer 8x1 pada software microwind dapat dilihat pada

gambar 1.5. sebagai berikut :

Gambar 1.5. Layout area multiplexer 8x1 .

Ket gambar 1.5 : 1 = 0.5 µm.

W= 4 λ = 2µm.

L =2 λ = 1µm.

72 transistor .

Total panjang layout = 584 λ = 292 µm.

Total lebar layout = 112 λ = 56 µm.

: Metal 1

: Metal 2

:Polysilicon

: n difusi

: p difusi

8

3.5 Simulasi

Simulasi rangkaian gerbang logika dapat dilihat pada gambar 1.6 a dan 1.6 b berikut

ini::

(a) (b)

Gambar 3.4.1.(a).Saat kombinasi sinyal kontrol „000‟;(b).Saat kombinasi sinyal control „001‟.

Hasil Simulasi rangkaian gerbang logika multiplexer 8x1, saat kombinasi

sinyal control „000‟ maka saluran masukan yang dipilih adalah saluran sedangkan

pada saat kombinasi sinyal control „001‟ saluran masukan yang dipilih adalah saluran

masukan dan begitu juga seterusnya sesuai dengan tabel kebenaran yang telah

dibuat sebelumnya.

Berikut ini timing diagram dari hasil simulasi rangkaian CMOS multiplexer

8x1 pada gambar 1.7.

9

.

Gambar 1.7. Timing digram hasil simulasi rangkaian CMOS multiplexer 8x1.

Sedangkan untuk layout pada mikrowind sendiri menghasilkan timing diagram

seperti pada gambar 1.8 sebagai berikut :

Gambar 1.8 Timing diagram hasil simulasi pada microwind.

Gambar 1.9. simulasi 3D multiplexer 8x1 dengan software microwind :

10

Gambar 1.9. Simulasi 3D multiplexer 8x1.

11

BAB IV

PENUTUP 4.1. Kesimpulan.

Multplexer merupakan rangkaian pemilih saluran masukan dimana saluran

masukan tersebut dipilih dengan kombinasi dari sebuah selector atau beberapa

selector. Jumlah selector tergantung dari jumlah saluran masukan yang dibuat. Dengan

syarat perancangan m (m= jumlah saluran masukan dan n=jumlah bit selector).

4.2. Saran

Penggunaan gerbang transmisi lebih menguntungkan dalam perancangan

multiplexer.

ii

Daftar Pustaka

2010.”Lab Sheet Teknik Digital”.Yogyakarta: Fakults Teknik Universitas Negeri

Yogyakarta.

2010.”Multiplexers and Demultiplexers”.Computer Organization (MCA 107).

DIII Instrumenrasi dan Elektronika.2010.”Modul Praktikum Elektronika

Digital”.Semarang:UNDIP.

Effendy, Machmud.2006.”Otomatisasi Pembuatan Logic Design dan Layout Pada Desain

Vlsi ( Very Large Scale Integration )”.Malang : Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Malang.

Hadiyoso, Sugondo dkk. 2011. “Sistem Multiplexing Pada Pengirima Data Monitoring

ECG,PPG, dan Suhu Tubuh berbasis Mikrokontroller”. Yogyakarta : SNATI.

Irmansyah, Muhammad.2009.”MULTIPLEKSER BERBASIS PROGRAMMABLE

LOGIC DEVICE (PLD)”.Malang: Polteknik Negeri Malang.

Sugiarto, Yusron.2010.”Elektronika dan Instrumentasi”.Semarang :Universitas

Diponegoro.