CMOS proti TTL
S pojavom polprevodniške tehnologije so bila razvita integrirana vezja, ki so našla pot do vseh oblik tehnologije, ki vključuje elektroniko. Od komunikacije do medicine ima vsaka naprava integrirana vezja, kjer so vezja, če bi bila izvedena z navadnimi komponentami, porabila veliko prostora in energije, zgrajena na miniaturni silicijevi rezini z uporabo naprednih polprevodniških tehnologij, ki so danes prisotne.
Vsa digitalna integrirana vezja so implementirana z uporabo logičnih vrat kot temeljnega gradnika. Vsaka vrata so izdelana z majhnimi elektronskimi elementi, kot so tranzistorji, diode in upori. Niz logičnih vrat, izdelanih s sklopljenimi tranzistorji in upori, je skupaj znan kot družina vrat TTL. Da bi odpravili pomanjkljivosti vrat TTL, so bile za konstrukcijo vrat zasnovane tehnološko naprednejše metodologije, kot so pMOS, nMOS in najnovejši in priljubljeni komplementarni polprevodniški tip kovinskega oksida ali CMOS.
V integriranem vezju so vrata zgrajena na silicijevi rezini, tehnično imenovani substrat. Glede na tehnologijo, ki se uporablja za konstrukcijo vrat, so IC-ji razvrščeni tudi v družine TTL in CMOS, zaradi inherentnih lastnosti temeljne 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 zamenjava za logiko DL in RTL ter je bil dolgo časa izbrani IC za instrumentacijo in računalniška vezja. Integracijske metode 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. Nizek vhod (IL) in visok vhod (IH) imata razpon napetosti 0 < IL < 0,8 in 2,2 < IH < 5,0 oz. Območji izhodne nizke in izhodne visoke napetosti sta 0 < OL < 0,4 in 2,6 < OH < 5,0 po vrstnem redu. Sprejemljive vhodne in izhodne napetosti vrat TTL so podvržene statični disciplini, da se pri prenosu signala uvede višja stopnja odpornosti na hrup.
Vrata TTL imajo v povprečju disipacijo moči 10 mW in zakasnitev širjenja 10 nS, ko poganjajo obremenitev 15 pF/400 ohmov. Toda poraba energije je precej konstantna v primerjavi s CMOS. TTL ima tudi večjo odpornost na elektromagnetne motnje.
Številne različice TTL so razvite za posebne namene, kot so paketi TTL, odporni na sevanje, za vesoljske aplikacije in Schottky TTL (LS) z nizko porabo energije, ki zagotavlja dobro kombinacijo hitrosti (9,5 ns) in zmanjšane porabe 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 pri RCA.
Družina logičnih povezav CMOS je zaradi številnih prednosti, kot sta manjša poraba energije in nizek šum med ravnmi prenosa, postala najpogosteje uporabljena logična družina. Vsi običajni mikroprocesorji, mikrokontrolerji in integrirana vezja uporabljajo tehnologijo CMOS.
Logična vrata CMOS so izdelana z uporabo tranzistorjev s poljskim efektom FET, vezje pa je večinoma brez uporov. Posledično vrata CMOS med statičnim stanjem, kjer vhodi signala ostanejo nespremenjeni, sploh ne porabijo energije. Nizek vhod (IL) in visok vhod (IH) imata razpon napetosti 0 < IL < 1.5 in 3.5 < IH < 5.0 in obsega izhodne nizke in izhodne visoke napetosti sta 0 < OL < 0.5 in 4,95 < OH < 5,0 oziroma.
Kakšna je razlika med CMOS in TTL?
• Komponente TTL so relativno cenejše od enakovrednih komponent CMOS. Vendar je tehnologija CMO v večjem obsegu gospodarna, saj so komponente vezja manjše in zahtevajo manj regulacije v primerjavi s komponentami TTL.
• Komponente CMOS ne porabljajo energije v statičnem stanju, vendar se poraba energije povečuje s hitrostjo ure. TTL pa ima konstantno raven porabe energije.
• Ker ima CMOS nizke tokovne zahteve, je poraba energije omejena, vezja pa so zato cenejša in enostavnejša za načrtovanje za upravljanje porabe.
• Zaradi daljših časov vzpona in padca so lahko digitalni signali v okolju CMO cenejši in zapleteni.
• Komponente CMOS so bolj občutljive na elektromagnetne motnje kot komponente TTL.
