Różnica między CMOS a TTL

CMOS vs TTL

Wraz z pojawieniem się technologii półprzewodnikowej opracowano układy scalone i znalazły one zastosowanie w każdej formie technologii obejmującej elektronikę. Od komunikacji po medycynę, każde urządzenie ma układy scalone, w których obwody, jeżeli zostałyby wykonane ze zwykłymi komponentami, zajmowałyby dużą przestrzeń i energię, są zbudowane na miniaturowym krzemowym waflu z wykorzystaniem zaawansowanych technologii półprzewodnikowych obecnych obecnie.

Wszystkie cyfrowe układy scalone są realizowane za pomocą bramek logicznych jako ich podstawowego elementu konstrukcyjnego. Każda brama jest zbudowana z małych elementów elektronicznych, takich jak tranzystory, diody i rezystory. Zestaw bramek logicznych zbudowanych przy użyciu połączonych tranzystorów i rezystorów jest ogólnie znany jako rodzina bramek TTL. Aby przezwyciężyć niedociągnięcia bram TTL, opracowano bardziej zaawansowane technologicznie metodologie konstrukcji bram, takie jak pMOS, nMOS oraz najnowszy i popularny uzupełniający typ półprzewodników z tlenku metalu lub CMOS.

W układzie scalonym bramki są zbudowane na krzemowym waflu, technicznie nazywanym jako podłoże. W oparciu o technologię stosowaną do budowy bram, układy scalone są również dzielone na rodziny TTL i CMOS, ze względu na nieodłączne właściwości podstawowej konstrukcji bramki, takie jak poziomy napięcia sygnału, zużycie energii, czas reakcji i skala integracji.

Więcej o TTL

James L. Buie z TRW wynalazł TTL w 1961 roku i służył on jako zamiennik logiki DL i RTL i przez długi czas był układem scalonym dla instrumentów i obwodów komputerowych. Metody integracji TTL stale się rozwijają, a nowoczesne pakiety są nadal używane w specjalistycznych aplikacjach.

Bramki logiczne TTL są zbudowane ze sprzężonych bipolarnych tranzystorów połączeniowych i rezystorów, aby stworzyć bramkę NAND. Niski poziom wejściowy (I_L.) i Input High (I_H.) mają zakresy napięcia 0 < I_L. < 0.8 and 2.2 < I_H. < 5.0 respectively. The Output Low and Output High voltage ranges are 0 < O_L. < 0.4 and 2.6 < O_H. < 5.0 in the order. The acceptable input and output voltages of the TTL gates are subjected to static discipline to introduce a higher level of noise immunity in the signal transmission.

Bramka TTL ma średnio rozpraszanie mocy 10 mW i opóźnienie propagacji 10 nS, gdy napędzane jest obciążenie 15pF / 400 omów. Ale zużycie energii jest raczej stałe w porównaniu do CMOS. TTL ma również wyższą odporność na zakłócenia elektromagnetyczne.

Wiele wariantów TTL zostało opracowanych do określonych celów, takich jak hartowane radiacyjnie pakiety TTL do zastosowań kosmicznych i niskoenergetyczny Schottky TTL (LS), który zapewnia dobre połączenie prędkości (9,5ns) i zmniejszonego zużycia energii (2mW)

Więcej informacji o CMOS

W 1963 roku Frank Wanlass z Fairchild Semiconductor wynalazł technologię CMOS. Jednak pierwszy układ scalony CMOS został wyprodukowany dopiero w 1968 r. Frank Wanlass opatentował wynalazek w 1967 r., Pracując w tym czasie w RCA.

Rodzina logiki CMOS stała się najczęściej stosowaną rodziną logiki ze względu na jej liczne zalety, takie jak mniejsze zużycie energii i niski poziom hałasu podczas transmisji. Wszystkie popularne mikroprocesory, mikrokontrolery i układy scalone wykorzystują technologię CMOS.

Bramki logiczne CMOS są zbudowane przy użyciu tranzystorów polowych FET, a zespół obwodów jest w większości pozbawiony rezystorów. W rezultacie bramki CMOS w ogóle nie zużywają żadnej energii w stanie statycznym, w którym sygnały wejściowe pozostają niezmienione. Niski poziom wejściowy (I_L.) i Input High (I_H.) mają zakresy napięcia 0 < I_L. < 1.5 and 3.5 < I_H. < 5.0 and the Output Low and Output High voltage ranges are 0 < O_L. < 0.5 and 4.95 < O_H. < 5.0 respectively.

Jaka jest różnica między CMOS a TTL?

• Komponenty TTL są stosunkowo tańsze niż równoważne komponenty CMOS. Jednak technologia CMO jest na ogół ekonomiczna na większą skalę, ponieważ elementy obwodu są mniejsze i wymagają mniej regulacji w porównaniu do elementów TTL.

• Komponenty CMOS nie zużywają energii w stanie statycznym, ale zużycie energii wzrasta wraz z częstotliwością taktowania. Z drugiej strony TTL ma stały poziom zużycia energii.

• Ponieważ CMOS ma niskie wymagania prądowe, zużycie energii jest ograniczone, a więc obwody są tańsze i łatwiejsze do zaprojektowania do zarządzania energią.

• Ze względu na dłuższy czas narastania i opadania sygnały cyfrowe w środowisku CMO mogą być tańsze i skomplikowane.

• Komponenty CMOS są bardziej wrażliwe na zakłócenia elektromagnetyczne niż komponenty TTL.