CMOS срещу TTL
С навлизането на полупроводниковата технология бяха разработени интегрални схеми и те намериха своя път към всяка форма на технология, включваща електроника. От комуникацията до медицината, всяко устройство има интегрални схеми, където схемите, ако бъдат изпълнени с обикновени компоненти, биха изразходвали много пространство и енергия, са изградени върху миниатюрна силиконова пластина, използвайки усъвършенствани полупроводникови технологии, налични днес.
Всички цифрови интегрални схеми са реализирани с помощта на логически портове като основен градивен елемент. Всеки гейт е конструиран с помощта на малки електронни елементи като транзистори, диоди и резистори. Наборът от логически порти, конструирани с помощта на свързани транзистори и резистори, са известни като група TTL порти. За да се преодолеят недостатъците на TTL гейтовете, бяха проектирани по-напреднали в технологично отношение методологии за конструиране на гейтове, като pMOS, nMOS и най-новия и популярен тип допълнителен метален оксид полупроводник или CMOS.
В интегрална схема гейтовете са изградени върху силиконова пластина, технически наречена субстрат. Въз основа на технологията, използвана за изграждане на порта, интегралните схеми също се категоризират в семейства TTL и CMOS, поради присъщите свойства на основния дизайн на порта, като нива на напрежение на сигнала, консумация на енергия, време за реакция и мащаб на интеграция.йени
Повече за TTL
James L. Buie от TRW изобретява TTL през 1961 г. и той служи като заместител на DL и RTL логиката и беше избраният IC за инструментални и компютърни схеми за дълго време. Методите за TTL интеграция непрекъснато се развиват и модерните пакети все още се използват в специализирани приложения.
TTL логическите портове са изградени от свързани биполярни транзистори и резистори, за да се създаде NAND порт. Нисък вход (IL) и висок вход (IH) имат диапазони на напрежение 0 < IL < 0,8 и 2,2 < IH < 5,0 съответно. Диапазоните на изходното ниско и високо напрежение са 0 < OL < 0,4 и 2,6 < OH < 5,0 в реда. Приемливите входни и изходни напрежения на TTL гейтовете са подложени на статична дисциплина, за да се въведе по-високо ниво на устойчивост на шум в предаването на сигнала.
TTL портата има средно разсейване на мощност от 10 mW и забавяне на разпространението от 10 nS, когато управлява товар от 15 pF/400 ома. Но консумацията на енергия е доста постоянна в сравнение с CMOS. TTL има и по-висока устойчивост на електромагнитни смущения.
Много варианти на TTL са разработени за специфични цели, като радиационно устойчиви TTL пакети за космически приложения и TTL с ниска мощност на Шотки (LS), който осигурява добра комбинация от скорост (9,5 ns) и намалена консумация на енергия (2mW)
Повече за CMOS
През 1963 г. Франк Уонлас от Fairchild Semiconductor изобретява CMOS технологията. Първата CMOS интегрална схема обаче не е произведена до 1968 г. Франк Уонлас патентова изобретението през 1967 г., докато работи в RCA по това време.
CMOS логическата фамилия се превърна в най-широко използваната логическа фамилия поради многобройните си предимства като по-ниска консумация на енергия и нисък шум по време на предаване. Всички често срещани микропроцесори, микроконтролери и интегрални схеми използват CMOS технология.
CMOS логическите портове са конструирани с помощта на FET транзистори с полеви ефекти и веригата е предимно лишена от резистори. В резултат на това CMOS гейтовете не консумират никаква мощност по време на статично състояние, където входовете на сигнала остават непроменени. Нисък вход (IL) и висок вход (IH) имат диапазони на напрежение 0 < IL < 1.5 и 3.5 < IH < 5.0 и диапазоните на изходното ниско и високо напрежение са 0 < OL < 0.5 и 4.95 < OH < 5.0 съответно.
Каква е разликата между CMOS и TTL?
• TTL компонентите са относително по-евтини от еквивалентните CMOS компоненти. Технологията CMOs обаче има тенденция да бъде икономична в по-голям мащаб, тъй като компонентите на веригата са по-малки и изискват по-малко регулиране в сравнение с TTL компонентите.
• CMOS компонентите не консумират енергия по време на статично състояние, но консумацията на енергия нараства с тактовата честота. TTL, от друга страна, има постоянно ниво на консумация на енергия.
• Тъй като CMOS има ниски изисквания за ток, консумацията на енергия е ограничена и следователно веригите са по-евтини и по-лесни за проектиране за управление на захранването.
• Поради по-дългите времена на нарастване и спад, цифровите сигнали в CMOs среда могат да бъдат по-евтини и сложни.
• CMOS компонентите са по-чувствителни към електромагнитни смущения от TTL компонентите.
