CMOS против TTL
С появлением полупроводниковой технологии были разработаны интегральные схемы, которые нашли свое применение во всех формах технологий, связанных с электроникой. От связи до медицины, каждое устройство имеет интегральные схемы, где схемы, если они будут реализованы с обычными компонентами, потребляют много места и энергии, построены на миниатюрной кремниевой пластине с использованием современных полупроводниковых технологий.
Все цифровые интегральные схемы реализованы с использованием логических вентилей в качестве основного строительного блока. Каждый вентиль построен с использованием небольших электронных элементов, таких как транзисторы, диоды и резисторы. Набор логических вентилей, построенных с использованием связанных транзисторов и резисторов, вместе известен как семейство вентилей TTL. Чтобы преодолеть недостатки затворов TTL, для построения затворов были разработаны более технологически продвинутые методики, такие как pMOS, nMOS и самый последний и популярный тип дополнительных металлооксидных полупроводников, 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 присущих свойств основной конструкции затвора, таких как уровни напряжения сигнала, потребляемая мощность, время отклика и масштаб интеграции.
Подробнее о TTL
Джеймс Л. Буйе из TRW изобрел TTL в 1961 году, он послужил заменой логики 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 переходных транзисторов и резисторов, чтобы создать вентиль И-НЕ. Низкий уровень входа (I L) и высокий уровень входа (I H) имеют диапазоны напряжения 0 <I L <0,8 и 2,2 <I H <5,0 соответственно. Диапазоны выходного низкого и высокого выходного напряжения: 0 <O L <0,4 и 2,6 <O H <5,0 в порядке очереди. Приемлемые входные и выходные напряжения вентилей TTL подвергаются статической дисциплине, чтобы обеспечить более высокий уровень помехоустойчивости при передаче сигнала.
Затвор TTL в среднем имеет рассеиваемую мощность 10 мВт и задержку распространения 10 нс при управлении нагрузкой 15 пФ / 400 Ом. Но энергопотребление по сравнению с CMOS довольно постоянное. TTL также имеет более высокую устойчивость к электромагнитным помехам.
Многие варианты TTL разработаны для конкретных целей, например, радиационно-стойкие TTL-пакеты для космических приложений и маломощный TTL Шоттки (LS), который обеспечивает хорошее сочетание скорости (9,5 нс) и пониженного энергопотребления (2 мВт).
Подробнее о CMOS
В 1963 году Фрэнк Ванласс из Fairchild Semiconductor изобрел КМОП-технологию. Однако первая интегральная схема CMOS не была произведена до 1968 года. Франк Ванласс запатентовал изобретение в 1967 году, работая в то время в RCA.
Семейство КМОП-логики стало наиболее широко используемым семейством логических схем благодаря своим многочисленным преимуществам, таким как меньшее энергопотребление и низкий уровень шума при передаче. Все распространенные микропроцессоры, микроконтроллеры и интегральные схемы используют технологию CMOS.
Логические вентили КМОП построены с использованием полевых транзисторов полевых транзисторов, а схемы в основном лишены резисторов. В результате CMOS-вентили вообще не потребляют энергию в статическом состоянии, когда входные сигналы остаются неизменными. Низкое входное напряжение (I L) и высокое входное напряжение (I H) имеют диапазоны напряжения 0 <I L <1,5 и 3,5 <I H <5,0, а диапазоны выходного низкого и высокого напряжения составляют 0 <O L <0,5 и 4,95 <O H <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 большем масштабе, поскольку компоненты схемы меньше и требуют меньшего регулирования по сравнению с компонентами TTL.
• Компоненты CMOS не потребляют энергию в статическом состоянии, но потребляемая мощность увеличивается с увеличением тактовой частоты. TTL, с другой стороны, имеет постоянный уровень энергопотребления.
• Поскольку КМОП-матрица имеет низкие требования к току, потребление энергии ограничено, и поэтому схемы дешевле и легче проектировать для управления питанием.
• Из-за более длительного времени нарастания и спада цифровые сигналы в среде CMO могут быть менее дорогими и сложными.
• Компоненты CMOS более чувствительны к электромагнитным помехам, чем компоненты TTL.
