Razlika između CMOS-a i TTL-a

2024 Autor: Alex Aldridge | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 13:40

CMOS vs TTL

S pojavom tehnologije poluvodiča razvijeni su integrirani krugovi koji su pronašli put do svih oblika tehnologije koji uključuju elektroniku. Od komunikacije do medicine, svaki uređaj ima integrirane sklopove, gdje su sklopovi, ako bi se implementirali s običnim komponentama, trošili puno prostora i energije, izgrađeni na minijaturnoj silicijskoj pločici koristeći napredne tehnologije poluvodiča prisutne danas.

Svi digitalni integrirani sklopovi implementirani su korištenjem logičkih vrata kao temeljnog gradivnog bloka. Svaka vrata su konstruirana pomoću malih elektroničkih elemenata kao što su tranzistori, diode i otpornici. Skup logičkih vrata konstruiranih korištenjem spojenih tranzistora i otpornika zajednički su poznati kao obitelj TTL vrata. Kako bi se prevladali nedostaci TTL vrata, osmišljene su tehnološki naprednije metodologije za konstrukciju vrata, kao što su pMOS, nMOS i najnoviji i popularni komplementarni tip poluvodiča metalnog oksida ili CMOS.

U integriranom krugu, vrata su izgrađena na silicijskoj pločici, tehnički nazvanoj supstrat. Na temelju tehnologije koja se koristi za konstrukciju vrata, IC-ovi su također kategorizirani u obitelji TTL i CMOS, zbog inherentnih svojstava temeljnog dizajna vrata kao što su razine napona signala, potrošnja energije, vrijeme odziva i razmjer integracije.

Više o TTL-u

James L. Buie iz TRW-a izumio je TTL 1961. godine i služio je kao zamjena za DL i RTL logiku, te je dugo vremena bio IC izbor za instrumentacijske i računalne sklopove. Metode TTL integracije kontinuirano se razvijaju, au specijaliziranim aplikacijama još uvijek se koriste moderni paketi.

TTL logička vrata izgrađena su od spojenih bipolarnih spojnih tranzistora i otpornika, za stvaranje NAND vrata. Niski ulazni (I_L) i visoki ulazni (I_H) imaju raspone napona 0 < I_L < 0,8 odnosno 2,2 < I_H < 5,0. Rasponi izlaznog niskog i visokog izlaznog napona su 0 < O_L < 0,4 i 2,6 < O_{H < 5,0 redoslijedom. Prihvatljivi ulazni i izlazni naponi TTL vrata podvrgnuti su statičkoj disciplini kako bi se uvela viša razina otpornosti na šum u prijenosu signala.}

TTL vrata, u prosjeku, imaju rasipanje snage od 10 mW i kašnjenje širenja od 10 nS, kada pokreće opterećenje od 15 pF/400 ohma. Ali potrošnja energije je prilično konstantna u usporedbi s CMOS-om. TTL također ima veću otpornost na elektromagnetske smetnje.

Mnoge varijante TTL-a razvijene su za specifične svrhe kao što su TTL paketi otporni na zračenje za svemirske primjene i Schottky TTL (LS) male snage koji pruža dobru kombinaciju brzine (9,5 ns) i smanjene potrošnje energije (2 mW)

Više o CMOS-u

1963. Frank Wanlass iz Fairchild Semiconductora izumio je CMOS tehnologiju. Međutim, prvi CMOS integrirani krug proizveden je tek 1968. Frank Wanlass patentirao je izum 1967. dok je u to vrijeme radio u RCA.

CMOS logička obitelj postala je najčešće korištena logička obitelj zbog svojih brojnih prednosti kao što su manja potrošnja energije i niska buka tijekom razina prijenosa. Svi uobičajeni mikroprocesori, mikrokontroleri i integrirani krugovi koriste CMOS tehnologiju.

CMOS logička vrata konstruirana su korištenjem tranzistora s efektom polja FET-ova, a sklopovi su uglavnom lišeni otpornika. Kao rezultat toga, CMOS vrata ne troše nikakvu energiju tijekom statičkog stanja, gdje ulazi signala ostaju nepromijenjeni. Niski ulazni (I_L) i visoki ulazni (I_H) imaju raspone napona 0 < I_L < 1.5 i 3.5 < I_H < 5.0, a rasponi izlaznog niskog i visokog izlaznog napona su 0 < O_L < 0.5 i 4,95 < O_{H < 5,0 redom.}

Koja je razlika između CMOS i TTL?

• TTL komponente su relativno jeftinije od ekvivalentnih CMOS komponenti. Međutim, CMOs tehnologija ima tendenciju da bude ekonomična u većem opsegu jer su komponente kruga manje i zahtijeva manje regulacije u usporedbi s TTL komponentama.

• CMOS komponente ne troše energiju tijekom statičkog stanja, ali potrošnja energije raste s brzinom takta. TTL, s druge strane, ima konstantnu razinu potrošnje energije.

• Budući da CMOS ima male zahtjeve za strujom, potrošnja energije je ograničena, a sklopovi su stoga jeftiniji i lakši za dizajn za upravljanje napajanjem.

• Zbog duljeg vremena uspona i pada, digitalni signali u CMO okruženju mogu biti jeftiniji i kompliciraniji.

• CMOS komponente su osjetljivije na elektromagnetske smetnje od TTL komponenti.