CMOS vs TTL
S příchodem polovodičové technologie byly vyvinuty integrované obvody, které si našly cestu ke všem formám technologie zahrnující elektroniku. Od komunikace po medicínu má každé zařízení integrované obvody, kde by obvody, pokud by byly implementovány s běžnými součástmi, které by spotřebovaly velký prostor a energii, byly postaveny na miniaturní křemíkové destičce s využitím moderních polovodičových technologií, které jsou dnes k dispozici.
Všechny digitální integrované obvody jsou implementovány pomocí logických bran jako jejich základního stavebního bloku. Každá brána je konstruována pomocí malých elektronických prvků, jako jsou tranzistory, diody a rezistory. Sada logických hradel konstruovaných pomocí spojených tranzistorů a rezistorů se souhrnně nazývá rodina hradel TTL. K překonání nedostatků bran TTL byly navrženy technologicky vyspělejší metodiky pro konstrukci bran, jako jsou pMOS, nMOS a nejnovější a populární doplňkový typ polovodičového oxidu kovu nebo CMOS.
V integrovaném obvodu jsou brány postaveny na křemíkové desce, technicky nazývané jako substrát. Na základě technologie použité pro konstrukci brány jsou integrované obvody také kategorizovány do rodin TTL a CMOS, a to kvůli inherentním vlastnostem základního designu brány, jako jsou úrovně signálu, spotřeba energie, doba odezvy a rozsah integrace.
Více o TTL
James L. Buie z TRW vynalezl TTL v roce 1961 a sloužil jako náhrada za logiku DL a RTL a byl po dlouhou dobu integrovaným obvodem volby pro přístrojové a počítačové obvody. Metody integrace TTL se neustále vyvíjejí a ve specializovaných aplikacích se stále používají moderní balíčky.
Logické brány TTL jsou postaveny ze spřažených bipolárních spojovacích tranzistorů a rezistorů, které vytvářejí bránu NAND. Vstup Low (I L) a Input High (I H) mají rozsahy napětí 0 <I L <0,8 a 2,2 < IH <5,0. Rozsahy výstupního napětí a výstupního vysokého napětí jsou 0 <O L <0,4 a 2,6 <O H <5,0 v uvedeném pořadí. Přijatelné vstupní a výstupní napětí bran TTL jsou podrobeny statické kázni, aby se zavedla vyšší úroveň odolnosti proti rušení při přenosu signálu.
Brána TTL má v průměru ztrátový výkon 10 mW a zpoždění šíření 10 nS při řízení zátěže 15pF / 400 ohmů. Ale spotřeba energie je ve srovnání s CMOS poměrně konstantní. TTL má také vyšší odolnost proti elektromagnetickému rušení.
Mnoho variant TTL je vyvíjeno pro specifické účely, jako jsou radiačně odolné TTL balíčky pro vesmírné aplikace a Low-power Schottky TTL (LS), který poskytuje dobrou kombinaci rychlosti (9,5 ns) a snížené spotřeby energie (2 mW)
Více o CMOS
V roce 1963 vynalezl Frank Wanlass z Fairchild Semiconductor technologii CMOS. První integrovaný obvod CMOS však byl vyroben až v roce 1968. Frank Wanlass patentoval vynález v roce 1967, když pracoval v RCA, v té době.
Logická rodina CMOS se stala nejpoužívanější logickou rodinou díky četným výhodám, jako je menší spotřeba energie a nízká hlučnost během úrovní přenosu. Všechny běžné mikroprocesory, mikrokontroléry a integrované obvody používají technologii CMOS.
Logická hradla CMOS jsou konstruována pomocí tranzistorů FET s efektem pole a obvody většinou nemají rezistory. Výsledkem je, že brány CMOS během statického stavu, kdy signální vstupy zůstávají beze změny, nespotřebovávají vůbec žádnou energii. Input Low (I L) and Input High (I H) have voltage voltage 0 <I L <1.5 and 3.5 <I H <5.0 and the Output Low and Output High voltage range are 0 <O L <0.5 and 4.95 <O H <5,0.
Jaký je rozdíl mezi CMOS a TTL?
• Komponenty TTL jsou relativně levnější než ekvivalentní komponenty CMOS. Technologie CMO má však tendenci být ekonomická ve větším měřítku, protože komponenty obvodu jsou menší a vyžadují méně regulace ve srovnání s komponentami TTL.
• Komponenty CMOS během statického stavu nespotřebovávají energii, ale spotřeba energie se zvyšuje s taktovací frekvencí. Na druhé straně TTL má konstantní úroveň spotřeby energie.
• Vzhledem k tomu, že CMOS má nízké požadavky na proud, je spotřeba energie omezená a obvody jsou proto pro správu napájení levnější a snadněji navržitelné.
• Kvůli delší době náběhu a doběhu mohou být digitální signály v prostředí CMO levnější a komplikovanější.
• Komponenty CMOS jsou citlivější na elektromagnetické rušení než komponenty TTL.
