CMOS versus TTL
Met de komst van halfgeleidertechnologie werden geïntegreerde schakelingen ontwikkeld, en ze hebben hun weg gevonden naar elke vorm van technologie waarbij elektronica betrokken is. Van communicatie tot geneeskunde, elk apparaat heeft geïntegreerde schakelingen, waarbij schakelingen, indien geïmplementeerd met gewone componenten veel ruimte en energie zouden verbruiken, worden gebouwd op een miniatuur siliciumwafel met behulp van geavanceerde halfgeleidertechnologieën die tegenwoordig aanwezig zijn.
Alle digitale geïntegreerde schakelingen worden geïmplementeerd met behulp van logische poorten als hun fundamentele bouwsteen. Elke poort is opgebouwd uit kleine elektronische elementen zoals transistors, diodes en weerstanden. De set logische poorten die is geconstrueerd met behulp van gekoppelde transistors en weerstanden, staat gezamenlijk bekend als de TTL-poortfamilie. Om de tekortkomingen van TTL-poorten te overwinnen, werden meer technologisch geavanceerde methodologieën ontworpen voor de constructie van poorten, zoals pMOS, nMOS en het meest recente en populaire complementaire metaaloxide halfgeleidertype, of CMOS.
In een geïntegreerd circuit zijn de poorten gebouwd op een siliciumwafel, technisch substraat genoemd. Op basis van de technologie die wordt gebruikt voor poortconstructie, worden IC's ook onderverdeeld in families van TTL en CMOS, vanwege de inherente eigenschappen van het fundamentele poortontwerp, zoals signaalspanningsniveaus, stroomverbruik, responstijd en de schaal van integratie.
Meer over TTL
James L. Buie van TRW vond TTL uit in 1961 en het diende als vervanging voor de DL- en RTL-logica, en was lange tijd de IC bij uitstek voor instrumentatie en computercircuits. TTL-integratiemethoden zijn continu in ontwikkeling en moderne pakketten worden nog steeds gebruikt in gespecialiseerde applicaties.
TTL-logische poorten zijn opgebouwd uit gekoppelde bipolaire junctie-transistors en weerstanden om een NAND-poort te creëren. Input Low (I L) en Input High (I H) hebben een spanningsbereik van respectievelijk 0 <I L <0,8 en 2,2 <I H <5,0. Het bereik van de uitgangsspanning laag en hoog uitgangsniveau is 0 <O L <0,4 en 2,6 <O H <5,0 in de volgorde. De acceptabele ingangs- en uitgangsspanningen van de TTL-poorten worden onderworpen aan statische discipline om een hoger niveau van ruisimmuniteit in de signaaloverdracht te introduceren.
Een TTL-poort heeft gemiddeld een vermogensdissipatie van 10mW en een voortplantingsvertraging van 10nS bij het aansturen van een belasting van 15pF / 400 ohm. Maar het stroomverbruik is vrij constant in vergelijking met de CMOS. TTL heeft ook een hogere weerstand tegen elektromagnetische storingen.
Veel varianten van TTL zijn ontwikkeld voor specifieke doeleinden, zoals stralingsgeharde TTL-pakketten voor ruimtetoepassingen en Low-power Schottky TTL (LS) die een goede combinatie biedt van snelheid (9,5 ns) en verminderd energieverbruik (2 mW)
Meer over CMOS
In 1963 vond Frank Wanlass van Fairchild Semiconductor de CMOS-technologie uit. De eerste geïntegreerde CMOS-schakeling werd echter pas in 1968 geproduceerd. Frank Wanlass patenteerde de uitvinding in 1967 terwijl hij op dat moment bij RCA werkte.
CMOS-logicafamilie is de meest gebruikte logicafamilie geworden vanwege de talrijke voordelen, zoals minder stroomverbruik en lage ruis tijdens transmissieniveaus. Alle gangbare microprocessors, microcontrollers en geïntegreerde schakelingen gebruiken CMOS-technologie.
CMOS-logische poorten zijn geconstrueerd met behulp van veldeffecttransistors FET's en de schakelingen zijn meestal verstoken van weerstanden. Als gevolg hiervan verbruiken CMOS-poorten helemaal geen stroom tijdens de statische toestand, waarbij de signaalingangen ongewijzigd blijven. Input Low (I L) en Input High (I H) hebben spanningsbereiken 0 <I L <1.5 en 3.5 <I H <5.0 en de Output Low en Output High spanningsbereiken zijn 0 <O L <0.5 en 4.95 <O H <5,0 respectievelijk.
Wat is het verschil tussen CMOS en TTL?
• TTL-componenten zijn relatief goedkoper dan de gelijkwaardige CMOS-componenten. CMO's-technologie is echter op grotere schaal economisch gezien de circuitcomponenten kleiner en vereist minder regulering in vergelijking met de TTL-componenten.
• CMOS-componenten verbruiken geen stroom tijdens de statische toestand, maar het stroomverbruik neemt toe met de kloksnelheid. TTL daarentegen heeft een constant stroomverbruik.
• Omdat CMOS lage stroomvereisten heeft, is het stroomverbruik beperkt en zijn de circuits daarom goedkoper en gemakkelijker te ontwerpen voor energiebeheer.
• Door langere stijg- en daaltijden kunnen digitale signalen in een CMO-omgeving goedkoper en gecompliceerder zijn.
• CMOS-componenten zijn gevoeliger voor elektromagnetische storingen dan TTL-componenten.
