CMOS vs TTL
S pojavom polprevodniške tehnologije so bila razvita integrirana vezja, ki so našla pot do vseh oblik tehnologije, ki vključujejo elektroniko. Od komunikacije do medicine ima vsaka naprava integrirana vezja, kjer vezja, če bi bila izvedena z običajnimi komponentami, porabijo veliko prostora in energije, zgrajena na miniaturni silicijevi plošči z uporabo današnjih sodobnih polprevodniških tehnologij.
Vsa digitalna integrirana vezja so izvedena z uporabo logičnih vrat kot temeljnega gradnika. Vsaka vrata so zgrajena z majhnimi elektronskimi elementi, kot so tranzistorji, diode in upori. Komplet logičnih vrat, zgrajenih z uporabo sklopljenih tranzistorjev in uporov, so skupaj znani kot družina vrat TTL. Za premagovanje pomanjkljivosti vrat TTL so bile zasnovane bolj tehnološko napredne metodologije za gradnjo vrat, kot so pMOS, nMOS in najnovejši in priljubljeni komplementarni polprevodniški kovinski oksid ali CMOS.
V integriranem vezju so vrata zgrajena na silicijevi plošči, ki se tehnično imenuje podlaga. Na osnovi tehnologije, ki se uporablja za gradnjo vrat, so IC-ji razvrščeni tudi v družine TTL in CMOS zaradi značilnih lastnosti osnovne zasnove vrat, kot so ravni napetosti signala, poraba energije, odzivni čas in obseg integracije.
Več o TTL
James L. Buie iz TRW je izumil TTL leta 1961 in je služil kot nadomestek za logiko DL in RTL ter je bil dolgo časa izbrana IC za instrumentacijo in računalniška vezja. Metode integracije TTL se nenehno razvijajo in sodobni paketi se še vedno uporabljajo v specializiranih aplikacijah.
Logična vrata TTL so zgrajena iz sklopljenih bipolarnih tranzistorjev in uporov, da ustvarijo vrata NAND. Vhodni nizki (I L) in Vhodni visoki (I H) imajo napetostni razponi 0 <I L <0,8 in 2,2 <I H <5,0. Območja izhodne nizke in izhodne visoke napetosti sta v vrstnem redu 0 <O L <0,4 in 2,6 <O H <5,0. Sprejemljive vhodne in izhodne napetosti vrat TTL so izpostavljene statični disciplini, da se pri prenosu signala uvede višja raven odpornosti proti hrupu.
Vrata TTL imajo v povprečju izgubo moči 10mW in zakasnitev širjenja 10nS, ko poganjajo obremenitev 15pF / 400 ohm. Toda poraba energije je v primerjavi s CMOS precej konstantna. TTL ima tudi večjo odpornost na elektromagnetne motnje.
Številne različice TTL so razvite za posebne namene, kot so sevalni kaljeni paketi TTL za vesoljske aplikacije in Schottky TTL z nizko porabo energije (LS), ki zagotavlja dobro kombinacijo hitrosti (9,5 ns) in zmanjšano porabo energije (2 mW)
Več o CMOS
Leta 1963 je Frank Wanlass iz podjetja Fairchild Semiconductor izumil tehnologijo CMOS. Vendar pa je bilo prvo integrirano vezje CMOS izdelano šele leta 1968. Frank Wanlass je izum patentiral leta 1967, ko je takrat delal na RCA.
Družina logik CMOS je postala najpogosteje uporabljena logična družina zaradi številnih prednosti, kot sta manjša poraba energije in nizek šum med nivoji prenosa. Vsi običajni mikroprocesorji, mikrokrmilniki in integrirana vezja uporabljajo tehnologijo CMOS.
Logična vrata CMOS so zgrajena z uporabo tranzistorjev FET s poljskim učinkom, vezje pa je večinoma brez uporov. Posledično vrata CMOS med statičnim stanjem, kjer vhodi signala ostanejo nespremenjeni, sploh ne porabijo energije. Vhodni nizki (I L) in vhodni visoki (I H) imajo napetostni razponi 0 <I L <1,5 in 3,5 <I H <5,0, izhodni nizki in izhodni visokonapetostni razponi pa so 0 <O L <0,5 in 4,95 <O H <5,0.
Kakšna je razlika med CMOS in TTL?
• Komponente TTL so razmeroma cenejše od enakovrednih komponent CMOS. Vendar je tehnologija CMO v večjem obsegu bolj ekonomična, saj so komponente vezja manjše in zahtevajo manj regulacije v primerjavi s komponentami TTL.
• Komponente CMOS med statičnim stanjem ne porabljajo energije, vendar se poraba energije povečuje s hitrostjo takta. TTL pa ima konstantno raven energije.
• Ker ima CMOS nizke trenutne zahteve, je poraba energije omejena, zato so vezja cenejša in enostavnejša za upravljanje napajanja.
• Zaradi daljših časov naraščanja in padanja so digitalni signali v okolju skupnih ureditev lahko cenejši in zapleteni.
• Komponente CMOS so bolj občutljive na elektromagnetne motnje kot komponente TTL.