Forskjellen mellom CMOS og TTL

2024 Forfatter: Alex Aldridge | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 13:46

CMOS vs TTL

Med fremveksten av halvlederteknologi ble integrerte kretser utviklet, og de har funnet veien til alle former for teknologi som involverer elektronikk. Fra kommunikasjon til medisin, hver enhet har integrerte kretser, der kretser, hvis de implementeres med vanlige komponenter ville forbruke stor plass og energi, er bygget på en miniatyr silisiumplate ved bruk av avanserte halvlederteknologier som finnes i dag.

Alle de digitale integrerte kretsene er implementert ved å bruke logiske porter som deres grunnleggende byggestein. Hver port er konstruert ved hjelp av små elektroniske elementer som transistorer, dioder og motstander. Settet med logiske porter konstruert ved bruk av koblede transistorer og motstander er samlet kjent som TTL-portfamilien. For å overvinne manglene ved TTL-porter ble det utviklet mer teknologisk avanserte metoder for portkonstruksjon, slik som pMOS, nMOS og den nyeste og mest populære komplementære metalloksid-halvledertypen, eller CMOS.

I en integrert krets er portene bygget på en silisiumwafer, teknisk k alt substrat. Basert på teknologien som brukes for portkonstruksjon, er IC-er også kategorisert i familier av TTL og CMOS, på grunn av de iboende egenskapene til den grunnleggende portdesignen som signalspenningsnivåer, strømforbruk, responstid og integrasjonsskalaen.

Mer om TTL

James L. Buie fra TRW oppfant TTL i 1961, og den fungerte som en erstatning for DL- og RTL-logikken, og var den valgte IC for instrumentering og datakretser i lang tid. TTL-integreringsmetoder har vært i kontinuerlig utvikling, og moderne pakker brukes fortsatt i spesialiserte applikasjoner.

TTL logiske porter er bygget av koblede bipolare koblingstransistorer og motstander, for å lage en NAND-port. Input Low (I_L) og Input High (I_H) har spenningsområder 0 < I_L < henholdsvis 0,8 og 2,2 < I_H < 5,0. Spenningsområdene Output Low og Output High er 0 < O_L < 0,4 og 2,6 < O_{H < 5,0 i rekkefølgen. De akseptable inngangs- og utgangsspenningene til TTL-portene utsettes for statisk disiplin for å introdusere et høyere nivå av støyimmunitet i signaloverføringen.}

En TTL-port har i gjennomsnitt et effekttap på 10mW og en utbredelsesforsinkelse på 10nS når du kjører en 15pF/400 ohm last. Men strømforbruket er ganske konstant sammenlignet med CMOS. TTL har også høyere motstand mot elektromagnetiske forstyrrelser.

Mange varianter av TTL er utviklet for spesifikke formål som strålingsherdede TTL-pakker for romapplikasjoner og Low-power Schottky TTL (LS) som gir en god kombinasjon av hastighet (9,5ns) og redusert strømforbruk (2mW)

Mer om CMOS

I 1963 oppfant Frank Wanlass fra Fairchild Semiconductor CMOS-teknologien. Den første integrerte CMOS-kretsen ble imidlertid ikke produsert før i 1968. Frank Wanlass patenterte oppfinnelsen i 1967 mens han jobbet i RCA på den tiden.

CMOS-logikkfamilien har blitt den mest brukte logikkfamilien på grunn av dens mange fordeler som mindre strømforbruk og lav støy under overføringsnivåer. Alle vanlige mikroprosessorer, mikrokontrollere og integrerte kretser bruker CMOS-teknologi.

CMOS logiske porter er konstruert ved hjelp av felteffekttransistorer FET-er, og kretsene er stort sett blottet for motstander. Som et resultat bruker ikke CMOS-porter noen strøm i det hele tatt under den statiske tilstanden, hvor signalinngangene forblir uendret. Input Low (I_L) og Input High (I_H) har spenningsområder 0 < I_L < 1.5 og 3.5 < I_H < 5.0 og spenningsområdene Output Low og Output High er 0 < O_L < 0.5 og 4,95 < O_{H < 5,0 henholdsvis.}

Hva er forskjellen mellom CMOS og TTL?

• TTL-komponenter er relativt billigere enn tilsvarende CMOS-komponenter. Imidlertid har CMO-teknologi en tendens til å være økonomisk i større skala ettersom kretskomponentene er mindre og krever mindre regulering sammenlignet med TTL-komponentene.

• CMOS-komponenter bruker ikke strøm under statisk tilstand, men strømforbruket øker med klokkefrekvensen. TTL har derimot et konstant strømforbruk.

• Siden CMOS har lave strømkrav, er strømforbruket begrenset og kretsene er derfor billigere og enklere å designe for strømstyring.

• På grunn av lengre stige- og falltider kan digitale signaler i CMO-miljøer være rimeligere og kompliserte.

• CMOS-komponenter er mer følsomme for elektromagnetiske forstyrrelser enn TTL-komponenter.