CMOS vs TTL
A félvezető technológia megjelenésével integrált áramkörök kerültek kifejlesztésre, és utat találtak az elektronikát magában foglaló technológia minden formájához. A kommunikációtól az orvostudományig minden eszköz rendelkezik integrált áramkörökkel, ahol az áramkörök, ha közönséges alkatrészekkel valósítják meg, nagy teret és energiát emésztenek fel, egy miniatűr szilícium ostyára épülnek, a mai fejlett félvezető technológiák alkalmazásával.
Az összes digitális integrált áramkört logikai kapuk felhasználásával valósítják meg alapvető építőelemként. Minden kaput olyan kis elektronikus elemek felhasználásával építenek meg, mint a tranzisztorok, diódák és ellenállások. A kapcsolt tranzisztorok és ellenállások felhasználásával létrehozott logikai kapuk halmazát együttesen TTL kapu családnak nevezik. A TTL kapuk hiányosságainak kiküszöbölésére technológiailag fejlettebb módszereket terveztek a kapuk építéséhez, mint például a pMOS, az nMOS és a legújabb és legnépszerűbb kiegészítő fémoxid félvezető típus, vagy a CMOS.
Az integrált áramkörben a kapuk szilícium ostyára épülnek, amelyet technikailag szubsztrátnak neveznek. A kapuépítéshez használt technológia alapján az IC-ket a TTL és CMOS családokba is besorolják, az alapvető kapu kialakításának olyan jellemzői miatt, mint a jel feszültségszintje, az energiafogyasztás, a válaszidő és az integráció mértéke.
További információ a TTL-ről
James L. Buie, a TRW-től 1961-ben találta fel a TTL-t, amely a DL és az RTL logika helyettesítőjeként szolgált, és hosszú ideig a választott IC volt a műszerek és a számítógépes áramkörök számára. A TTL integrációs módszerek folyamatosan fejlődnek, és a modern csomagokat továbbra is használják a speciális alkalmazásokban.
A TTL logikai kapuk összekapcsolt bipoláris kereszteződésű tranzisztorokból és ellenállásokból készülnek, hogy létrehozzanak egy NAND kaput. Az alacsony bemenet (I L) és a magas bemenet (I H) feszültségtartománya 0 <I L <0,8, illetve 2,2 <I H <5,0. A kimeneti alacsony és kimeneti nagyfeszültség tartományok 0 <O L <0,4 és 2,6 <O H <5,0 sorrendben. A TTL kapuk elfogadható bemeneti és kimeneti feszültségeit statikus fegyelemnek vetik alá, hogy magasabb szintű zajvédelmet biztosítsanak a jelátvitelben.
15 TT / 400 ohmos terhelés esetén a TTL kapu áramellátása átlagosan 10 mW, a terjedési késleltetés pedig 10 nS. De az energiafogyasztás meglehetősen állandó a CMOS-hoz képest. A TTL-nek nagyobb az ellenállása az elektromágneses zavaroknak is.
A TTL számos változatát speciális célokra fejlesztették ki, például sugárzással edzett TTL csomagokat az űrhajózási alkalmazásokhoz és az alacsony fogyasztású Schottky TTL-t (LS), amely a sebesség (9,5ns) és a csökkentett energiafogyasztás (2mW) jó kombinációját biztosítja
További információ a CMOS-ról
1963-ban Frank Wanlass (Fairchild Semiconductor) feltalálta a CMOS technológiát. Az első CMOS integrált áramkör azonban csak 1968-ban készült el. Frank Wanlass 1967-ben szabadalmaztatta a találmányt, miközben az RCA-nál dolgozott.
A CMOS logikai család a legelterjedtebb logikai családokká vált számos előnye miatt, mint például az alacsonyabb energiafogyasztás és az alacsony zajszint az átvitel során. Az összes elterjedt mikroprocesszor, mikrokontroller és integrált áramkör CMOS technológiát használ.
A CMOS logikai kapukat a FET terepi tranzisztorok felhasználásával állítják össze, és az áramkörökben többnyire nincsenek ellenállások. Ennek eredményeként a CMOS kapuk egyáltalán nem fogyasztanak áramot a statikus állapot alatt, ahol a jelbemenet változatlan marad. Az alacsony bemenet (I L) és a magas bemenet (I H) feszültségtartománya 0 <I L <1,5 és 3,5 <I H <5,0, a kimeneti alacsony és a kimeneti magas feszültség tartománya pedig 0 <O L <0,5 és 4,95 <O H <5,0.
Mi a különbség a CMOS és a TTL között?
• A TTL-alkatrészek viszonylag olcsóbbak, mint az egyenértékű CMOS-alkatrészek. A CMO-technológiák azonban általában nagyobb mértékben gazdaságosak, mivel az áramköri alkatrészek kisebbek és kevesebb szabályozást igényelnek a TTL-alkatrészekhez képest.
• A CMOS-alkatrészek statikus állapotban nem fogyasztanak energiát, de az energiafogyasztás az órajel mellett növekszik. A TTL-nek viszont állandó az energiafogyasztása.
• Mivel a CMOS-nak alacsony az áramigénye, az áramfogyasztás korlátozott, ezért az áramköröket olcsóbbá és könnyebbé kell tervezni az energiagazdálkodáshoz.
• A hosszabb emelkedési és zuhanási idők miatt a digitális jelek a CMO környezetben olcsóbbak és bonyolultabbak lehetnek.
• A CMOS-alkatrészek érzékenyebbek az elektromágneses zavarokra, mint a TTL-alkatrészek.
