CMOS срещу TTL
С появата на полупроводниковата технология бяха разработени интегрални схеми и те намериха пътя към всяка форма на технология, включваща електроника. От комуникация до медицина, всяко устройство има интегрални схеми, където схемите, ако бъдат изпълнени с обикновени компоненти, биха погълнали голямо пространство и енергия, се изграждат върху миниатюрна силициева пластина, използвайки модерни полупроводникови технологии, присъстващи днес.
Всички цифрови интегрални схеми са изпълнени с помощта на логически портали като техен основен градивен елемент. Всяка порта е конструирана с помощта на малки електронни елементи като транзистори, диоди и резистори. Наборът от логически порти, конструирани с помощта на свързани транзистори и резистори, са общо известни като семейство TTL порта. За да се преодолеят недостатъците на TTL портите, са проектирани по-технологично усъвършенствани методологии за изграждане на порти, като pMOS, nMOS и най-новият и популярен допълнителен тип полупроводникови метални оксиди или CMOS.
В интегралната схема портите са изградени върху силициева пластина, технически наречена като 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.
Повече за TTL
Джеймс Л. Буй от TRW изобретява TTL през 1961 г. и той служи като заместител на логиката DL и RTL и дълго време е бил избраната интегрална схема за измервателни уреди и компютърни схеми. Методите за интеграция на TTL се развиват непрекъснато и съвременните пакети все още се използват в специализирани приложения.
Логическите порти TTL са изградени от свързани биполярни транзистори и резистори, за да се създаде NAND порта. Входното ниско (I L) и Входното високо (I H) имат диапазони на напрежение съответно 0 <I L <0,8 и 2,2 <I H <5,0. Диапазоните на ниско и изходно високо напрежение са 0 <O L <0,4 и 2,6 <O H <5,0 в реда. Допустимите входни и изходни напрежения на TTL портата са подложени на статична дисциплина, за да се въведе по-високо ниво на шумоустойчивост при предаването на сигнала.
TTL порта, средно, има разсейване на мощността от 10mW и забавяне на разпространението от 10nS, когато кара 15pF / 400 ома товар. Но консумацията на енергия е доста постоянна в сравнение с CMOS. TTL също има по-висока устойчивост на електромагнитни смущения.
Много варианти на TTL са разработени за специфични цели като закалени с радиация пакети TTL за космически приложения и TTL с ниска мощност на Schottky (LS), който осигурява добра комбинация от скорост (9.5ns) и намалена консумация на енергия (2mW)
Повече за CMOS
През 1963 г. Франк Ванлас от Fairchild Semiconductor изобретява CMOS технологията. Първата интегрална схема CMOS обаче е произведена до 1968 г. Франк Ванлас патентова изобретението през 1967 г., докато работи в RCA, по това време.
Фамилията CMOS логика се превърна в най-широко използваните логически фамилии поради многобройните си предимства като по-малко консумация на енергия и нисък шум по време на нивата на предаване. Всички често срещани микропроцесори, микроконтролери и интегрални схеми използват CMOS технология.
CMOS логическите порти са конструирани с полеви транзистори с полеви транзистори и схемите са най-вече лишени от резистори. В резултат на това CMOS портата не консумира никаква мощност по време на статично състояние, където входовете на сигнала остават непроменени. Входното ниско (I L) и входното високо (I H) имат диапазони на напрежение 0 <I L <1,5 и 3,5 <I H <5,0, а изходните ниски и изходни високи напрежения са 0 <O L <0,5 и 4,95 <O H <5,0 съответно.
Каква е разликата между CMOS и TTL?
• TTL компонентите са относително по-евтини от еквивалентните CMOS компоненти. Въпреки това, CMO технологиите са склонни да бъдат икономични 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 се увеличава с тактовата честота. TTL, от друга страна, има постоянно ниво на консумация на енергия.
• Тъй като CMOS има ниски текущи изисквания, 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 спадане, цифровите сигнали в CMO среда могат да бъдат по-евтини и сложни.
• CMOS компонентите са по-чувствителни към електромагнитни смущения, отколкото TTL компонентите.
