CMOS vs TTL
Med tillkomsten av halvledarteknik utvecklades integrerade kretsar, och de har hittat sin väg till alla former av teknik som involverar elektronik. Från kommunikation till medicin, varje enhet har integrerade kretsar, där kretsar, om de implementeras med vanliga komponenter skulle förbruka stort utrymme och energi, är byggda på en miniatyrkiselskiva som använder avancerad halvledarteknologi som finns idag.
Alla digitala integrerade kretsar är implementerade med logiska grindar som deras grundläggande byggsten. Varje grind är konstruerad med hjälp av små elektroniska element som transistorer, dioder och resistorer. Uppsättningen logiska grindar konstruerade med hjälp av kopplade transistorer och resistorer är gemensamt kända som TTL-grindfamiljen. För att övervinna bristerna med TTL-grindar utformades mer tekniskt avancerade metoder för grindkonstruktion, såsom pMOS, nMOS och den senaste och mest populära komplementära metalloxidhalvledartypen, eller CMOS.
I en integrerad krets är grindarna byggda på en kiselwafer, tekniskt kallad substrat. Baserat på tekniken som används för grindkonstruktion, kategoriseras även IC:er i familjer av TTL och CMOS, på grund av de inneboende egenskaperna hos den grundläggande grinddesignen, såsom signalspänningsnivåer, strömförbrukning, svarstid och integrationens omfattning.
Mer om TTL
James L. Buie från TRW uppfann TTL 1961, och det fungerade som en ersättning för DL- och RTL-logiken, och var den IC som valdes för instrumentering och datorkretsar under lång tid. TTL-integrationsmetoder har kontinuerligt utvecklats och moderna paket används fortfarande i specialiserade applikationer.
TTL logiska grindar är byggda av kopplade bipolära kopplingstransistorer och resistorer för att skapa en NAND-grind. Input Low (IL) och Input High (IH) har spänningsområden 0 < IL < 0,8 respektive 2,2 < IH < 5,0. Spänningsområdena Output Low och Output High är 0 < OL < 0,4 och 2,6 < OH < 5,0 i beställningen. De acceptabla in- och utspänningarna för TTL-grindarna utsätts för statisk disciplin för att introducera en högre nivå av brusimmunitet i signalöverföringen.
En TTL-grind har i genomsnitt en effektförlust på 10mW och en utbredningsfördröjning på 10nS när den körs med en belastning på 15pF/400 ohm. Men strömförbrukningen är ganska konstant jämfört med CMOS. TTL har också ett högre motstånd mot elektromagnetiska störningar.
Många varianter av TTL är utvecklade för specifika ändamål som strålningshärdade TTL-paket för rymdtillämpningar och Low-power Schottky TTL (LS) som ger en bra kombination av hastighet (9,5 ns) och minskad effektförbrukning (2mW)
Mer om CMOS
1963 uppfann Frank Wanlass från Fairchild Semiconductor CMOS-tekniken. Den första integrerade CMOS-kretsen tillverkades dock inte förrän 1968. Frank Wanlass patenterade uppfinningen 1967 när han arbetade på RCA vid den tiden.
CMOS-logikfamiljen har blivit den mest använda logikfamiljen på grund av dess många fördelar som mindre strömförbrukning och lågt brus under överföringsnivåer. Alla vanliga mikroprocessorer, mikrokontroller och integrerade kretsar använder CMOS-teknik.
CMOS logiska grindar är konstruerade med hjälp av fälteffekttransistorer FET, och kretsarna saknar mestadels motstånd. Som ett resultat förbrukar CMOS-grindar ingen ström alls under det statiska tillståndet, där signalingångarna förblir oförändrade. Input Low (IL) och Input High (IH) har spänningsområden 0 < IL < 1.5 och 3.5 < IH < 5.0 och spänningsområdena Output Low och Output High är 0 < OL < 0.5 och 4,95 < OH < 5,0 respektive.
Vad är skillnaden mellan CMOS och TTL?
• TTL-komponenter är relativt billigare än motsvarande CMOS-komponenter. CMO-teknik tenderar dock att vara ekonomisk i större skala eftersom kretskomponenterna är mindre och kräver mindre reglering jämfört med TTL-komponenterna.
• CMOS-komponenter förbrukar inte ström under statiskt tillstånd, men strömförbrukningen ökar med klockfrekvensen. TTL, å andra sidan, har en konstant strömförbrukning.
• Eftersom CMOS har låga strömkrav är strömförbrukningen begränsad och kretsarna är därför billigare och enklare att designa för strömhantering.
• På grund av längre stig- och falltider kan digitala signaler i CMOs miljö vara billigare och mer komplicerade.
• CMOS-komponenter är känsligare för elektromagnetiska störningar än TTL-komponenter.
