CMOS vs TTL
S príchodom polovodičovej technológie boli vyvinuté integrované obvody, ktoré si našli cestu ku všetkým formám technológií zahŕňajúcich elektroniku. Od komunikácie po medicínu má každé zariadenie integrované obvody, kde by obvody, ak by boli implementované s bežnými komponentmi, ktoré by spotrebovali veľký priestor a energiu, boli postavené na miniatúrnej kremíkovej doštičke pomocou pokrokových polovodičových technológií, ktoré sú dnes k dispozícii.
Všetky digitálne integrované obvody sú implementované pomocou logických brán ako ich základného stavebného prvku. Každá brána je skonštruovaná pomocou malých elektronických prvkov, ako sú tranzistory, diódy a rezistory. Sada logických brán skonštruovaných pomocou spojených tranzistorov a odporov je súhrnne známa ako rodina brán TTL. Na prekonanie nedostatkov brán TTL boli vyvinuté technologicky pokročilejšie metodiky pre stavbu brán, ako sú pMOS, nMOS a najpopulárnejší doplnkový polovodičový typ oxidu kovu alebo CMOS.
V integrovanom obvode sú brány postavené na kremíkovej doštičke, ktorá sa odborne nazýva substrát. Na základe technológie použitej na konštrukciu brány sú integrované obvody tiež kategorizované do skupín TTL a CMOS, a to kvôli inherentným vlastnostiam základného dizajnu brány, ako sú úrovne signálneho napätia, spotreba energie, doba odozvy a rozsah integrácie.
Viac o TTL
James L. Buie z TRW vynašiel TTL v roku 1961 a slúžil ako náhrada za logiku DL a RTL a bol dlho voľbou IC pre prístrojové a počítačové obvody. Metódy integrácie TTL sa neustále vyvíjajú a v špecializovaných aplikáciách sa stále používajú moderné balíčky.
Logické brány TTL sú postavené zo spojených bipolárnych spojovacích tranzistorov a rezistorov, aby vytvorili bránu NAND. Vstup Low (I L) a Input High (I H) majú rozsahy napätia 0 < IL <0,8 a 2,2 < IH <5,0 v uvedenom poradí. Rozsahy výstupného nízkeho a výstupného vysokého napätia sú 0 <O L <0,4 a 2,6 < OH <5,0 v uvedenom poradí. Prijateľné vstupné a výstupné napätia brán TTL sú podrobené statickej disciplíne, aby sa zabezpečila vyššia úroveň odolnosti proti šumu v prenose signálu.
Brána TTL má v priemere stratový výkon 10 mW a oneskorenie šírenia 10 nS pri riadení záťaže 15pF / 400 ohmov. Ale spotreba energie je v porovnaní s CMOS pomerne konštantná. TTL má tiež vyššiu odolnosť proti elektromagnetickým prerušeniam.
Mnoho variantov TTL je vyvinutých pre špecifické účely, ako sú balíčky TTL žiarenia odolné voči žiareniu pre vesmírne aplikácie a Schottky TTL (LS) s nízkym výkonom, ktoré poskytujú dobrú kombináciu rýchlosti (9,5 ns) a zníženej spotreby energie (2 mW).
Viac informácií o CMOS
V roku 1963 vynašiel Frank Wanlass z Fairchild Semiconductor technológiu CMOS. Prvý integrovaný obvod CMOS však bol vyrobený až v roku 1968. Frank Wanlass si vynález nechal patentovať v roku 1967, keď v tom čase pracoval v RCA.
Logická skupina CMOS sa stala najpoužívanejšou logickou rodinou kvôli mnohým výhodám, ako je menšia spotreba energie a nízka hlučnosť počas úrovní prenosu. Všetky bežné mikroprocesory, mikrokontroléry a integrované obvody využívajú technológiu CMOS.
Logické brány CMOS sú konštruované pomocou tranzistorov FET s efektom poľa a obvody väčšinou neobsahujú rezistory. Výsledkom je, že brány CMOS počas statického stavu, v ktorom vstupy signálu zostávajú nezmenené, nespotrebúvajú vôbec žiadnu energiu. Vstupné nízke (I L) a vysoké vstupné (I H) majú rozsahy napätia 0 <I L <1,5 a 3,5 < IH <5,0 a rozsahy výstupného nízkeho a výstupného vysokého napätia sú 0 <O L <0,5 a 4,95 <O H <5,0 v uvedenom poradí.
Aký je rozdiel medzi CMOS a TTL?
• Komponenty TTL sú relatívne lacnejšie ako ekvivalentné komponenty CMOS. Avšak technológia CMO má tendenciu byť vo väčšom meradle ekonomická, pretože komponenty obvodu sú menšie a vyžadujú menšiu reguláciu v porovnaní s komponentami TTL.
• Komponenty CMOS počas statického stavu nespotrebúvajú energiu, ale spotreba energie rastie s frekvenciou hodín. Na druhej strane TTL má konštantnú úroveň spotreby energie.
• Pretože CMOS má nízke požiadavky na prúd, je spotreba energie obmedzená a obvody sú preto lacnejšie a ľahšie koncipované na správu napájania.
• Kvôli dlhšej dobe nábehu a pádu môžu byť digitálne signály v prostredí CMO lacnejšie a komplikovanejšie.
• Komponenty CMOS sú citlivejšie na elektromagnetické rušenie ako komponenty TTL.
