CMOS vs TTL
Puolijohdetekniikan myötä kehitettiin integroituja piirejä, ja ne ovat löytäneet tiensä elektroniikan kaikkiin muotoihin. Viestinnästä lääketieteeseen jokaisessa laitteessa on integroidut piirit, joissa piirit, jos ne toteutetaan tavallisilla komponenteilla, vievät paljon tilaa ja energiaa, on rakennettu pienikokoiselle piikiekolle käyttäen nykypäivän edistyneitä puolijohdetekniikoita.
Kaikki digitaaliset integroidut piirit toteutetaan logiikkaporttien avulla. Jokainen portti on rakennettu käyttämällä pieniä elektronisia elementtejä, kuten transistoreita, diodeja ja vastuksia. Kytketyillä transistoreilla ja vastuksilla rakennettu loogisten porttien joukko tunnetaan yhdessä nimellä TTL-porttiperhe. TTL-porttien puutteiden korjaamiseksi porttien rakentamiseen suunniteltiin teknisesti edistyneempiä menetelmiä, kuten pMOS, nMOS ja uusin ja suosituin täydentävä metallioksidipuolijohdetyyppi tai CMOS.
Integroidussa piirissä portit on rakennettu piikiekolle, jota kutsutaan teknisesti alustaksi. Porttien rakentamiseen käytetyn tekniikan perusteella IC: t luokitellaan myös TTL- ja CMOS-perheisiin johtuen perusporttisuunnittelun luontaisista ominaisuuksista, kuten signaalijännitetasot, virrankulutus, vasteaika ja integraation laajuus.
Lisätietoja TTL: stä
James L. Buie TRW: stä keksi TTL: n vuonna 1961, ja se toimi korvaavana DL- ja RTL-logiikalla, ja se oli instrumentoinnin ja tietokonepiirien valinnainen IC pitkään. TTL-integraatiomenetelmiä on kehitetty jatkuvasti, ja moderneja paketteja käytetään edelleen erikoistuneissa sovelluksissa.
TTL-logiikkaportit on rakennettu kytketyistä bipolaarisista liitostransistoreista ja vastuksista NAND-portin luomiseksi. Input Low (I L) ja Input High (I H) jännitealueet ovat 0 <I L <0,8 ja 2,2 <I H <5,0. Lähtö- ja lähtöjännitealueet ovat 0 <O L <0,4 ja 2,6 <O H <5,0 järjestyksessä. TTL-porttien hyväksyttäville tulo- ja lähtöjännitteille tehdään staattinen kurinalaisuus kohinan immuniteetin korkeamman tason aikaansaamiseksi signaalinsiirrossa.
TTL-portin tehohäviö on keskimäärin 10 mW ja etenemisviive 10 nS, kun ajetaan 15 pF / 400 ohmia. Mutta virrankulutus on melko vakio verrattuna CMOS: iin. TTL: llä on myös suurempi vastus sähkömagneettisille häiriöille.
Monet TTL-variantit on kehitetty erityistarkoituksiin, kuten säteilykestävät TTL-paketit avaruussovelluksiin ja pienitehoinen Schottky TTL (LS), joka tarjoaa hyvän yhdistelmän nopeutta (9,5ns) ja pienempää virrankulutusta (2mW)
Lisätietoja CMOS: sta
Vuonna 1963 Frank Wanlass (Fairchild Semiconductor) keksi CMOS-tekniikan. Ensimmäinen CMOS-integroitu piiri tuotettiin vasta vuonna 1968. Frank Wanlass patentoi keksinnön vuonna 1967 työskennellessään RCA: lla.
CMOS-logiikkaperheestä on tullut eniten käytetty logiikkaperhe, koska sillä on lukuisia etuja, kuten pienempi virrankulutus ja matala melutaso lähetystasojen aikana. Kaikki yleiset mikroprosessorit, mikrokontrollerit ja integroidut piirit käyttävät CMOS-tekniikkaa.
CMOS-logiikkaportit rakennetaan käyttämällä kenttätransistoreita FET, ja piirissä ei ole enimmäkseen vastuksia. Tämän seurauksena CMOS-portit eivät kuluta lainkaan virtaa staattisessa tilassa, jossa signaalitulot pysyvät muuttumattomina. Matalan sisääntulon (I L) ja korkean tulon (I H) jännitealueet ovat 0 <I L <1,5 ja 3,5 <I H <5,0 ja lähtöjen alhainen ja korkea lähtöjännitealueet ovat 0 <O L <0,5 ja 4,95 <O H <5,0 vastaavasti.
Mitä eroa on CMOS: lla ja TTL: llä?
• TTL-komponentit ovat suhteellisen halvempia kuin vastaavat CMOS-komponentit. CMOs-tekniikka on kuitenkin yleensä taloudellista laajemmalla mittakaavalla, koska piirikomponentit ovat pienempiä ja vaativat vähemmän säätelyä verrattuna TTL-komponentteihin.
• CMOS-komponentit eivät kuluta virtaa staattisen tilan aikana, mutta virrankulutus kasvaa kellotaajuudella. TTL: llä on puolestaan vakio virrankulutustaso.
• Koska CMOS: lla on matalat virrantarpeet, virrankulutus on rajallista ja piirit ovat siten halvempia ja helpompia suunnitella virranhallintaa varten.
• Pidempien nousu- ja laskuaikojen vuoksi digitaaliset signaalit CMO-ympäristössä voivat olla halvempia ja monimutkaisempia.
• CMOS-komponentit ovat herkempiä sähkömagneettisille häiriöille kuin TTL-komponentit.
