CMOS против TTL
С появлением полупроводниковых технологий были разработаны интегральные схемы, и они нашли применение во всех технологиях, связанных с электроникой. От связи до медицины, каждое устройство имеет интегральные схемы, где схемы, если бы они были реализованы с помощью обычных компонентов, потребляли бы много места и энергии, построены на миниатюрной кремниевой пластине с использованием передовых полупроводниковых технологий, существующих сегодня..
Все цифровые интегральные схемы реализованы с использованием логических вентилей в качестве основного строительного блока. Каждый затвор построен с использованием небольших электронных элементов, таких как транзисторы, диоды и резисторы. Набор логических элементов, построенных с использованием связанных транзисторов и резисторов, известен как семейство элементов ТТЛ. Чтобы преодолеть недостатки TTL-затворов, были разработаны более технологически продвинутые методологии построения затворов, такие как pMOS, nMOS и самый последний и популярный тип полупроводника на основе комплементарного оксида металла или CMOS..
В интегральной схеме вентили построены на кремниевой пластине, технически называемой подложкой. На основе технологии, используемой для построения затвора, ИС также подразделяются на семейства TTL и CMOS из-за свойств, присущих основной конструкции затвора, таких как уровни напряжения сигнала, потребляемая мощность, время отклика и масштаб интеграции.
Подробнее о TTL
Джеймс Л. Бьюи из TRW изобрел TTL в 1961 году, и он служил заменой логике DL и RTL и долгое время был предпочтительной ИС для контрольно-измерительных приборов и компьютерных схем. Методы интеграции TTL постоянно развиваются, и современные пакеты все еще используются в специализированных приложениях.
Логические вентили
TTL построены из связанных биполярных транзисторов и резисторов, чтобы создать вентиль И-НЕ. Вход Low (IL) и Input High (IH) имеют диапазоны напряжения 0 < IL < 0,8 и 2,2 < IH < 5,0 соответственно. Диапазоны выходного низкого и высокого выходного напряжения: 0 < OL < 0,4 и 2,6 < OH < 5,0 по порядку. Допустимые входные и выходные напряжения ТТЛ-затворов подвергаются статическому контролю для обеспечения более высокого уровня помехозащищенности при передаче сигнала.
ТТЛ-затвор в среднем имеет рассеиваемую мощность 10 мВт и задержку распространения 10 нс при нагрузке 15 пФ/400 Ом. Но энергопотребление довольно постоянно по сравнению с CMOS. TTL также имеет более высокую устойчивость к электромагнитным помехам.
Многие варианты TTL разрабатываются для конкретных целей, таких как радиационно-стойкие TTL-пакеты для космических приложений и маломощные TTL-схемы Шоттки (LS), которые обеспечивают хорошее сочетание скорости (9,5 нс) и пониженного энергопотребления (2 мВт).
Подробнее о КМОП
В 1963 году Фрэнк Ванласс из Fairchild Semiconductor изобрел технологию CMOS. Однако первая интегральная схема CMOS не была произведена до 1968 года. Фрэнк Ванласс запатентовал изобретение в 1967 году, работая в то время в RCA.
Семейство логики CMOS стало наиболее широко используемым семейством логики благодаря своим многочисленным преимуществам, таким как меньшее энергопотребление и низкий уровень шума на уровнях передачи. Все распространенные микропроцессоры, микроконтроллеры и интегральные схемы используют технологию CMOS.
КМОП-логические элементы построены с использованием полевых транзисторов FET, а схема в основном лишена резисторов. В результате вентили CMOS вообще не потребляют никакой энергии в статическом состоянии, когда входные сигналы остаются неизменными. Вход Low (IL) и Input High (IH) имеют диапазоны напряжения 0 < IL < 1.5 и 3.5 < IH < 5.0, а диапазоны выходного низкого и выходного высокого напряжения равны 0 < OL < 0.5 и 4.95 < OH < 5.0 соответственно.
В чем разница между CMOS и TTL?
• Компоненты TTL относительно дешевле, чем эквивалентные компоненты CMOS. Однако технология CMO имеет тенденцию быть экономичной в больших масштабах, поскольку компоненты схемы меньше и требуют меньшего регулирования по сравнению с компонентами TTL.
• Компоненты CMOS не потребляют энергию в статическом состоянии, но потребление энергии увеличивается с увеличением тактовой частоты. TTL, с другой стороны, имеет постоянный уровень энергопотребления.
• Поскольку КМОП имеет низкие требования к току, потребляемая мощность ограничена, и, следовательно, схемы дешевле и проще проектировать для управления питанием.
• Из-за более длительного времени нарастания и спада цифровые сигналы в среде ОПК могут быть менее дорогими и сложными.
• Компоненты CMOS более чувствительны к электромагнитным помехам, чем компоненты TTL.
