CMOS vs TTL
Atsiradus puslaidininkių technologijoms, buvo sukurti integriniai grandynai, ir jie atsidūrė visose technologijose, susijusiose su elektronika. Nuo komunikacijos iki medicinos – kiekviename įrenginyje yra integruotos grandinės, kuriose grandinės, jei jos būtų įdiegtos su įprastais komponentais, sunaudotų daug vietos ir energijos, yra sukurtos ant miniatiūrinės silicio plokštelės, naudojant pažangias puslaidininkių technologijas.
Visos skaitmeninės integrinės grandinės yra įdiegtos naudojant loginius vartus kaip pagrindinį konstrukcinį bloką. Kiekvienas vartai yra sukonstruoti naudojant mažus elektroninius elementus, tokius kaip tranzistoriai, diodai ir rezistoriai. Loginių vartų rinkinys, sukurtas naudojant susietus tranzistorius ir rezistorius, bendrai žinomas kaip TTL vartų šeima. Siekiant pašalinti TTL vartų trūkumus, buvo sukurtos technologiškai pažangesnės vartų konstrukcijos metodikos, tokios kaip pMOS, nMOS ir naujausias ir populiariausias papildomas metalo oksido puslaidininkių tipas arba CMOS.
Integrinėje grandinėje vartai pastatyti ant silicio plokštelės, techniškai vadinamos substratu. Remiantis vartų konstravimui naudojamomis technologijomis, IC taip pat skirstomi į TTL ir CMOS šeimas dėl esminių vartų konstrukcijos savybių, pvz., signalo įtampos lygių, energijos suvartojimo, reakcijos laiko ir integravimo masto.
Daugiau apie TTL
James L. Buie iš TRW išrado TTL 1961 m., jis buvo DL ir RTL logikos pakaitalas ir ilgą laiką buvo pasirinktas prietaisų ir kompiuterių grandinių IC. TTL integravimo metodai buvo nuolat tobulinami, o šiuolaikiniai paketai vis dar naudojami specializuotose programose.
TTL loginiai vartai yra sukurti iš sujungtų dvipolių jungties tranzistorių ir rezistorių, kad būtų sukurti NAND užtvarai. Įvesties žema (IL) ir įvestis aukšta (IH) įtampos diapazonai yra 0 < IL < 0,8 ir 2,2 < IH < 5,0 atitinkamai. Žemos išvesties ir aukštos išvesties įtampos diapazonai yra 0 < OL < 0,4 ir 2,6 < OH < 5,0. Priimtinos TTL užtvarų įvesties ir išvesties įtampos yra statomos, kad signalo perdavimas būtų atsparesnis triukšmui.
Vidutiniškai TTL vartai turi 10 mW galios išsklaidymą ir 10 nS sklidimo delsą, kai veikia 15 pF/400 omų apkrova. Tačiau energijos suvartojimas yra gana pastovus, palyginti su CMOS. TTL taip pat turi didesnį atsparumą elektromagnetiniams trikdžiams.
Daugelis TTL variantų yra sukurti konkretiems tikslams, pvz., spinduliuotei atsparūs TTL paketai, skirti naudoti kosmose ir mažos galios Schottky TTL (LS), kuris užtikrina gerą greičio (9,5 n) ir mažesnio energijos suvartojimo (2 mW) derinį.
Daugiau apie CMOS
1963 m. Frankas Wanlassas iš Fairchild Semiconductor išrado CMOS technologiją. Tačiau pirmasis CMOS integrinis grandynas buvo pagamintas tik 1968 m. Frank Wanlass patentavo išradimą 1967 m., tuo metu dirbdamas RCA.
CMOS loginė šeima tapo plačiausiai naudojama logikos šeimomis dėl daugybės pranašumų, tokių kaip mažesnis energijos suvartojimas ir mažas triukšmas perdavimo lygių metu. Visi įprasti mikroprocesoriai, mikrovaldikliai ir integriniai grandynai naudoja CMOS technologiją.
CMOS loginiai užtvarai yra sukonstruoti naudojant lauko efekto tranzistorius FET, o grandinėje dažniausiai nėra rezistorių. Dėl to CMOS vartai visiškai nevartoja energijos statinės būsenos metu, kai signalo įėjimai lieka nepakitę. Įvesties žema (IL) ir įvestis aukšta (IH) įtampos diapazonai yra 0 < IL < 1,5 ir 3,5 < IH < 5.0, o žemos ir aukštos išvesties įtampos diapazonai yra 0 < OL 6032.5 ir 4,95 atitinkamai < OH < 5,0.
Kuo skiriasi CMOS ir TTL?
• TTL komponentai yra santykinai pigesni nei lygiaverčiai CMOS komponentai. Tačiau BRO technologija paprastai yra ekonomiška didesniu mastu, nes grandinės komponentai yra mažesni ir jiems reikia mažiau reguliavimo, palyginti su TTL komponentais.
• CMOS komponentai nenaudoja energijos esant statinei būsenai, tačiau energijos suvartojimas didėja didėjant laikrodžio dažniui. Kita vertus, TTL energijos suvartojimo lygis yra pastovus.
• Kadangi CMOS srovės reikalavimai yra maži, energijos suvartojimas yra ribotas, todėl grandinės yra pigesnės ir lengviau suprojektuotos energijos valdymui.
• Dėl ilgesnio kilimo ir kritimo laiko skaitmeniniai signalai BRO aplinkoje gali būti pigesni ir sudėtingesni.
• CMOS komponentai yra jautresni elektromagnetiniams trikdžiams nei TTL komponentai.
