CMOS pret TTL
Līdz ar pusvadītāju tehnoloģijas parādīšanos tika izstrādātas integrētās shēmas, un tās ir atradušas ceļu uz visām tehnoloģiju formām, kas saistītas ar elektroniku. Sākot ar saziņu un beidzot ar medicīnu, katrai ierīcei ir integrētas shēmas, kur ķēdes, ja tās tiek ieviestas ar parastiem komponentiem, patērētu lielu telpu un enerģiju, ir uzbūvētas uz miniatūras silīcija plāksnītes, izmantojot mūsdienīgas modernās pusvadītāju tehnoloģijas.
Visas digitālās integrētās shēmas tiek realizētas, izmantojot loģiskos vārtus kā to pamatelementu. Katrs vārts tiek veidots, izmantojot mazus elektroniskos elementus, piemēram, tranzistorus, diodes un rezistorus. Loģisko vārtu komplekts, kas izgatavots, izmantojot savienotus tranzistorus un rezistorus, kopā tiek dēvēts par TTL vārtu saimi. Lai novērstu TTL vārtu trūkumus, vārtu konstrukcijai tika izstrādātas tehnoloģiski modernākas metodikas, piemēram, pMOS, nMOS un visjaunākais un populārākais papildu metāla oksīda pusvadītāju tips jeb CMOS.
Integrētajā shēmā vārti tiek veidoti uz silīcija plāksnītes, ko tehniski sauc par substrātu. Pamatojoties uz vārtu izgatavošanai izmantoto tehnoloģiju, IC arī tiek iedalīti TTL un CMOS ģimenēs, jo ir raksturīgas vārtu konstrukcijas īpašības, piemēram, signāla sprieguma līmeņi, enerģijas patēriņš, reakcijas laiks un integrācijas mērogs.
Vairāk par TTL
Džeimss L. Buijs no TRW izgudroja TTL 1961. gadā, un tas kalpoja kā aizstājējs DL un RTL loģikai un ilgu laiku bija izvēlētais IC instrumentiem un datoru shēmām. TTL integrācijas metodes tiek nepārtraukti attīstītas, un mūsdienīgas paketes joprojām tiek izmantotas specializētās lietojumprogrammās.
TTL loģiskie vārti tiek veidoti no savienotiem bipolāriem savienojuma tranzistoriem un rezistoriem, lai izveidotu NAND vārtus. Input Low (I L) un Input High (I H) sprieguma diapazoni ir attiecīgi 0 <I L <0,8 un 2,2 <I H <5,0. Izejas zema un izejas augstsprieguma diapazoni ir 0 <O L <0,4 un 2,6 <O H <5,0 secībā. TTL vārtu pieņemamais ieejas un izejas spriegums tiek pakļauts statiskai disciplīnai, lai signāla pārraidē ieviestu augstāku trokšņa imunitātes līmeni.
TTL vārtiem vidēji ir 10 mW jaudas izkliede un 10nS izplatīšanās kavēšanās, braucot ar 15pF / 400 omu slodzi. Bet enerģijas patēriņš ir diezgan nemainīgs salīdzinājumā ar CMOS. TTL ir arī lielāka izturība pret elektromagnētiskiem traucējumiem.
Daudzi TTL varianti ir izstrādāti īpašiem mērķiem, piemēram, ar radiāciju izturīgas TTL paketes kosmosa lietojumiem un mazjaudas Schottky TTL (LS), kas nodrošina labu ātruma (9,5 ns) un samazināta enerģijas patēriņa (2 mW) kombināciju.
Vairāk par CMOS
1963. gadā Frenks Wanlass no Fairchild Semiconductor izgudroja CMOS tehnoloģiju. Tomēr pirmā CMOS integrētā shēma tika ražota tikai 1968. gadā. Frenks Wanlass izgudrojumu patentēja 1967. gadā, strādājot RCA.
CMOS loģikas saime ir kļuvusi par visplašāk izmantoto loģikas saimi daudzo priekšrocību dēļ, piemēram, mazāks enerģijas patēriņš un zems trokšņa līmenis pārraides laikā. Visi parastie mikroprocesori, mikrokontrolleri un integrētās shēmas izmanto CMOS tehnoloģiju.
CMOS loģiskie vārti tiek konstruēti, izmantojot lauka tranzistorus FET, un shēmā lielākoties nav rezistoru. Rezultātā CMOS vārti statiskā stāvokļa laikā, kad signāla ieejas paliek nemainīgas, vispār neizmanto enerģiju. Ieejas Zems (I L) un Ieejas Augsts (I H) sprieguma diapazoni ir 0 <I L <1,5 un 3,5 <I H <5,0, un izejas zemā un izejas augstsprieguma diapazoni ir 0 <O L <0,5 un 4,95 <O H Attiecīgi <5,0.
Kāda ir atšķirība starp CMOS un TTL?
• TTL komponenti ir salīdzinoši lētāki nekā līdzvērtīgi CMOS komponenti. Tomēr TKO tehnoloģija mēdz būt ekonomiska plašākā mērogā, jo ķēdes komponenti ir mazāki un prasa mazāku regulējumu, salīdzinot ar TTL komponentiem.
• CMOS komponenti statiskā stāvokļa laikā nepatērē enerģiju, bet enerģijas patēriņš palielinās līdz ar pulksteņa ātrumu. TTL savukārt ir nemainīgs enerģijas patēriņa līmenis.
• Tā kā CMOS ir zemas pašreizējās prasības, enerģijas patēriņš ir ierobežots, un ķēdes tādējādi ir lētākas un vieglāk izstrādājamas enerģijas pārvaldībai.
• Sakarā ar ilgāku pieauguma un krituma laiku digitālie signāli TKO vidē var būt lētāki un sarežģītāki.
• CMOS komponenti ir jutīgāki pret elektromagnētiskiem traucējumiem nekā TTL komponenti.
