CMOS vs TTL
A félvezető technológia megjelenésével integrált áramköröket fejlesztettek ki, és ezek megtalálták az utat az elektronikát érintő technológia minden formájához. A kommunikációtól az orvostudományig minden eszköz rendelkezik integrált áramkörökkel, ahol az áramkörök, ha közönséges alkatrészekkel valósítanák meg, nagy helyet és energiát fogyasztanának, egy miniatűr szilícium lapkára épülnek a mai fejlett félvezető technológiák felhasználásával.
Az összes digitális integrált áramkört logikai kapuk, mint alapvető építőelemek segítségével valósítják meg. Mindegyik kapu kis elektronikus elemekből, például tranzisztorokból, diódákból és ellenállásokból épül fel. A csatolt tranzisztorok és ellenállások felhasználásával felépített logikai kapuk együttes nevén TTL kapucsalád. A TTL kapuk hiányosságainak kiküszöbölésére technológiailag fejlettebb módszereket terveztek a kapugyártáshoz, mint például a pMOS, nMOS és a legújabb és legnépszerűbb kiegészítő fém-oxid félvezető típus, vagy a CMOS.
Egy integrált áramkörben a kapuk szilícium lapkára épülnek, amelyet technikailag hordozónak neveznek. A kapu felépítéséhez használt technológia alapján az IC-ket a TTL és a CMOS családokba is besorolják az alapvető kapukialakítási jellemzők miatt, mint például a jelfeszültség szintje, az energiafogyasztás, a válaszidő és az integráció mértéke.
További információ a TTL-ről
James L. Buie, TRW, 1961-ben találta fel a TTL-t, és ez helyettesítette a DL és RTL logikát, és hosszú ideig a választott IC volt a műszerekhez és a számítógépes áramkörökhöz. A TTL integrációs módszerek folyamatosan fejlődtek, és a speciális alkalmazásokban továbbra is modern csomagokat alkalmaznak.
A TTL logikai kapuk összekapcsolt bipoláris átmenet tranzisztorokból és ellenállásokból épülnek fel, így NAND kaput hoznak létre. Az alacsony bemeneti (IL) és a magas bemeneti (IH) feszültségtartománya 0 < IL < 0,8 és 2,2 < IH < 5,0. Az alacsony kimeneti és a magas kimeneti feszültség tartománya 0 < OL < 0,4 és 2,6 < OH < 5,0 sorrendben. A TTL kapuk elfogadható bemeneti és kimeneti feszültségei statikus fegyelemnek vannak kitéve, hogy magasabb szintű zajtűrést biztosítsanak a jelátvitelben.
Egy TTL kapu átlagosan 10 mW teljesítménydisszipációval és 10 nS terjedési késleltetéssel rendelkezik 15 pF/400 ohmos terhelés mellett. De az energiafogyasztás meglehetősen állandó a CMOS-hoz képest. A TTL az elektromágneses zavarokkal szemben is jobban ellenáll.
A TTL számos változatát speciális célokra fejlesztették ki, mint például a sugárzásálló TTL csomagok űralkalmazásokhoz és az alacsony fogyasztású Schottky TTL (LS), amely a sebesség (9,5 n) és a csökkentett energiafogyasztás (2 mW) jó kombinációját biztosítja.
További információ a CMOS-ról
1963-ban Frank Wanlass, a Fairchild Semiconductor feltalálta a CMOS technológiát. Az első CMOS integrált áramkör azonban csak 1968-ban készült el. Frank Wanlass 1967-ben szabadalmaztatta a találmányt, amikor az RCA-nál dolgozott.
A CMOS logikai család a legszélesebb körben használt logikai családokká vált számos előnye miatt, mint például a kisebb energiafogyasztás és az alacsony zajszint az átvitel során. Az összes általános mikroprocesszor, mikrokontroller és integrált áramkör CMOS technológiát használ.
A CMOS logikai kapuk FET térhatású tranzisztorok felhasználásával készültek, és az áramkör többnyire mentes az ellenállásoktól. Ennek eredményeként a CMOS kapuk egyáltalán nem fogyasztanak áramot statikus állapotban, ahol a jelbemenetek változatlanok maradnak. Az alacsony bemeneti (IL) és a magas bemeneti (IH) feszültségtartománya 0 < IL < 1.5 és 3.5 < IH < 5.0 és a kimeneti alacsony és kimeneti magas feszültség tartomány 0 < OLL 603.5 és 4,95 < OH < 5,0.
Mi a különbség a CMOS és a TTL között?
• A TTL összetevők viszonylag olcsóbbak, mint a megfelelő CMOS összetevők. A CMOs technológia azonban nagyobb léptékben gazdaságos, mivel az áramköri alkatrészek kisebbek, és kevesebb szabályozást igényelnek a TTL-komponensekhez képest.
• A CMOS-összetevők nem fogyasztanak áramot statikus állapotban, de az áramfelvétel az órajellel növekszik. A TTL-nek viszont állandó az energiafogyasztási szintje.
• Mivel a CMOS-nak alacsony az áramigénye, az energiafogyasztás korlátozott, ezért az áramkörök olcsóbbak és könnyebben megtervezhetők az energiagazdálkodáshoz.
• A hosszabb emelkedési és esési idők miatt a digitális jelek a közös piacszervezési környezetben olcsóbbak és bonyolultabbak lehetnek.
• A CMOS-komponensek érzékenyebbek az elektromágneses zavarokra, mint a TTL-komponensek.
