CMOS vs TTL
S príchodom polovodičovej technológie boli vyvinuté integrované obvody, ktoré si našli cestu do každej formy technológie zahŕňajúcej elektroniku. Od komunikácie po medicínu má každé zariadenie integrované obvody, kde obvody, ak by boli implementované bežnými komponentmi, by spotrebovali veľký priestor a energiu, sú postavené na miniatúrnej kremíkovej doštičke s použitím pokročilých polovodičových technológií, ktoré sú dnes prítomné.
Všetky digitálne integrované obvody sú implementované pomocou logických brán ako ich základného stavebného bloku. Každá brána je skonštruovaná pomocou malých elektronických prvkov, ako sú tranzistory, diódy a odpory. Sada logických brán skonštruovaných pomocou spojených tranzistorov a rezistorov je súhrnne známa ako rodina brán TTL. Na prekonanie nedostatkov TTL brán boli navrhnuté technologicky vyspelejšie metodiky pre konštrukciu brán, ako sú pMOS, nMOS a najnovší a populárny doplnkový typ polovodičového oxidu kovu alebo CMOS.
V integrovanom obvode sú hradla postavené na kremíkovej doštičke, ktorá sa odborne nazýva substrát. Na základe technológie použitej pri konštrukcii brány sú integrované obvody tiež kategorizované do rodín TTL a CMOS, kvôli inherentným vlastnostiam základného dizajnu brány, ako sú úrovne napätia signálu, spotreba energie, čas odozvy a rozsah integrácie.
Viac o TTL
James L. Buie z TRW vynašiel TTL v roku 1961 a slúžil ako náhrada za DL a RTL logiku a bol dlho preferovaným integrovaným obvodom pre prístrojové a počítačové obvody. Metódy integrácie TTL sa neustále vyvíjajú a moderné balíky sa stále používajú v špecializovaných aplikáciách.
Logické hradla TTL sú postavené zo spojených bipolárnych tranzistorov a rezistorov, aby vytvorili hradlo NAND. Nízky vstup (IL) a vysoký vstup (IH) majú rozsahy napätia 0 < IL < 0,8 a 2,2 < IH < 5,0 v tomto poradí. Rozsahy výstupného nízkeho a výstupného vysokého napätia sú 0 < OL < 0,4 a 2,6 < OH < 5,0 v objednávke. Prijateľné vstupné a výstupné napätia brán TTL sú podrobené statickej disciplíne, aby sa zaviedla vyššia úroveň odolnosti voči šumu pri prenose signálu.
TTL brána má v priemere stratový výkon 10 mW a oneskorenie šírenia 10 nS pri zaťažení 15pF/400 ohmov. Spotreba energie je však v porovnaní s CMOS pomerne konštantná. TTL má tiež vyššiu odolnosť voči elektromagnetickému rušeniu.
Mnoho variantov TTL je vyvinutých na špecifické účely, ako sú radiačne tvrdené TTL balíčky pre vesmírne aplikácie a Low-power Schottkyho TTL (LS), ktorý poskytuje dobrú kombináciu rýchlosti (9,5ns) a zníženej spotreby energie (2mW)
Viac o CMOS
V roku 1963 Frank Wanlass z Fairchild Semiconductor vynašiel technológiu CMOS. Prvý integrovaný obvod CMOS však bol vyrobený až v roku 1968. Frank Wanlass patentoval vynález v roku 1967, keď v tom čase pracoval v RCA.
Logická rodina CMOS sa stala najpoužívanejšou logickou rodinou vďaka svojim početným výhodám, ako je menšia spotreba energie a nízka hlučnosť počas prenosu. Všetky bežné mikroprocesory, mikrokontroléry a integrované obvody využívajú technológiu CMOS.
Logické hradla CMOS sú konštruované pomocou tranzistorov FET s efektom poľa a obvody väčšinou neobsahujú odpory. Vďaka tomu brány CMOS nespotrebúvajú vôbec žiadnu energiu počas statického stavu, kedy vstupy signálu zostávajú nezmenené. Nízky vstup (IL) a vysoký vstup (IH) majú rozsahy napätia 0 < IL < 1,5 a 3,5 < IH < 5.0 a rozsahy výstupného nízkeho a výstupného vysokého napätia sú 0 < OL3 6032.5 a 4,95 < OH < 5,0 v tomto poradí.
Aký je rozdiel medzi CMOS a TTL?
• Komponenty TTL sú relatívne lacnejšie ako ekvivalentné komponenty CMOS. Technológia CMO má však tendenciu byť ekonomická vo väčšom meradle, pretože komponenty obvodu sú menšie a vyžadujú menej regulácie v porovnaní s komponentmi TTL.
• Komponenty CMOS nespotrebúvajú energiu počas statického stavu, ale spotreba energie sa zvyšuje s frekvenciou hodín. Na druhej strane TTL má konštantnú úroveň spotreby energie.
• Keďže CMOS má nízke požiadavky na prúd, spotreba energie je obmedzená a obvody sú preto lacnejšie a ľahšie sa dajú navrhnúť na správu napájania.
• V dôsledku dlhších časov vzostupu a poklesu môžu byť digitálne signály v prostredí CMO lacnejšie a komplikovanejšie.
• Komponenty CMOS sú citlivejšie na elektromagnetické rušenie ako komponenty TTL.
