CMOS vs. TTL
Med fremkomsten af halvlederteknologi blev der udviklet integrerede kredsløb, og de har fundet vej til enhver form for teknologi, der involverer elektronik. Fra kommunikation til medicin har hver enhed integrerede kredsløb, hvor kredsløb, hvis de implementeres med almindelige komponenter ville forbruge stor plads og energi, er bygget på en miniature siliciumwafer ved hjælp af avancerede halvlederteknologier, der findes i dag.
Alle de digitale integrerede kredsløb er implementeret ved hjælp af logiske porte som deres grundlæggende byggesten. Hver gate er konstrueret ved hjælp af små elektroniske elementer såsom transistorer, dioder og modstande. Sættet af logiske porte konstrueret ved hjælp af koblede transistorer og modstande er samlet kendt som TTL-gatefamilien. For at overvinde manglerne ved TTL-porte blev mere teknologisk avancerede metoder designet til portkonstruktion, såsom pMOS, nMOS og den nyeste og mest populære komplementære metaloxid-halvledertype eller CMOS.
I et integreret kredsløb er portene bygget på en siliciumwafer, teknisk kaldet substrat. Baseret på teknologien, der bruges til gatekonstruktion, er IC'er også kategoriseret i familier af TTL og CMOS på grund af de iboende egenskaber ved det grundlæggende gatedesign, såsom signalspændingsniveauer, strømforbrug, responstid og integrationsskalaen.
Mere om TTL
James L. Buie fra TRW opfandt TTL i 1961, og det tjente som en erstatning for DL- og RTL-logikken og var det foretrukne IC til instrumentering og computerkredsløb i lang tid. TTL-integrationsmetoder har været under konstant udvikling, og moderne pakker bruges stadig i specialiserede applikationer.
TTL logiske porte er bygget af koblede bipolære overgangstransistorer og modstande for at skabe en NAND-gate. Input Low (IL) og Input High (IH) har spændingsområder 0 < IL < henholdsvis 0,8 og 2,2 < IH < 5,0. Output Low og Output High spændingsområderne er 0 < OL < 0,4 og 2,6 < OH < 5,0 i rækkefølgen. De acceptable indgangs- og udgangsspændinger af TTL-portene udsættes for statisk disciplin for at indføre et højere niveau af støjimmunitet i sign altransmissionen.
En TTL-gate har i gennemsnit en effekttab på 10mW og en udbredelsesforsinkelse på 10nS, når den kører en 15pF/400 ohm belastning. Men strømforbruget er ret konstant sammenlignet med CMOS. TTL har også en højere modstand mod elektromagnetiske forstyrrelser.
Mange varianter af TTL er udviklet til specifikke formål, såsom strålingshærdede TTL-pakker til rumapplikationer og Low-power Schottky TTL (LS), der giver en god kombination af hastighed (9,5 ns) og reduceret strømforbrug (2mW)
Mere om CMOS
I 1963 opfandt Frank Wanlass fra Fairchild Semiconductor CMOS-teknologien. Det første integrerede CMOS-kredsløb blev dog først produceret i 1968. Frank Wanlass patenterede opfindelsen i 1967, mens han arbejdede hos RCA på det tidspunkt.
CMOS logikfamilie er blevet den mest udbredte logikfamilie på grund af dens adskillige fordele, såsom mindre strømforbrug og lav støj under transmissionsniveauer. Alle de almindelige mikroprocessorer, mikrocontrollere og integrerede kredsløb bruger CMOS-teknologi.
CMOS logiske porte er konstrueret ved hjælp af felteffekttransistorer FET'er, og kredsløbet er for det meste blottet for modstande. Som et resultat bruger CMOS-porte overhovedet ingen strøm under den statiske tilstand, hvor signalindgangene forbliver uændrede. Input Low (IL) og Input High (IH) har spændingsområder 0 < IL < 1.5 og 3.5 < IH < 5.0 og Output Low og Output High spændingsområderne er 0 < OL < 0.5 og 4,95 < OH < 5,0 henholdsvis.
Hvad er forskellen mellem CMOS og TTL?
• TTL-komponenter er relativt billigere end de tilsvarende CMOS-komponenter. CMO-teknologi har dog en tendens til at være økonomisk i større skala, da kredsløbskomponenterne er mindre og kræver mindre regulering sammenlignet med TTL-komponenterne.
• CMOS-komponenter bruger ikke strøm under den statiske tilstand, men strømforbruget stiger med klokfrekvensen. TTL har på den anden side et konstant strømforbrugsniveau.
• Da CMOS har lave strømkrav, er strømforbruget begrænset, og kredsløbene er derfor billigere og nemmere at designe til strømstyring.
• På grund af længere stige- og faldtider kan digitale signaler i CMO-miljøer være billigere og komplicerede.
• CMOS-komponenter er mere følsomme over for elektromagnetiske forstyrrelser end TTL-komponenter.
