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 :
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.