CMOS vs TTL
Pooljuhttehnoloogia tulekuga töötati välja integraallülitused ja nad on leidnud tee igale elektroonikaga seotud tehnoloogiale. Alates kommunikatsioonist kuni meditsiinini on igal seadmel integreeritud vooluringid, kus tavaliste komponentidega rakendatult tarbivad vooluringid palju ruumi ja energiat, ehitatakse miniatuursele räniplekile, kasutades tänapäeval arenenud pooljuhte.
Kõiki digitaalseid integreeritud vooluringe rakendatakse loogikaliste väravate abil. Iga värav on ehitatud väikeste elektrooniliste elementide abil, nagu transistorid, dioodid ja takistid. Sidestatud transistoride ja takistite abil ehitatud loogikaväravate kogumit nimetatakse ühiselt TTL-väravate perekonnaks. TTL-väravate puuduste kõrvaldamiseks töötati väravate ehitamiseks välja tehnoloogiliselt kõrgemad meetodid, näiteks pMOS, nMOS ja uusim ning populaarseim täiendav metalloksiidi pooljuht või CMOS.
Integreeritud vooluahelas on väravad ehitatud räni vahvlile, mida tehniliselt nimetatakse substraadiks. Väravate ehitamiseks kasutatava tehnoloogia põhjal liigitatakse ka IC-d TTL-i ja CMOS-i perekondadesse, kuna värava põhikonstruktsioonil on sellised omadused nagu signaali pingetasemed, energiatarbimine, reageerimisaeg ja integreerimise ulatus.
Lisateave TTL-i kohta
James L. Buie TRW-st leiutas TTL 1961. aastal ja see oli DL- ja RTL-loogika asendaja ning oli pikka aega instrumentide ja arvutilülituste jaoks valitud IC. TTL-i integreerimismeetodeid on pidevalt arendatud ja tänapäevaseid pakette kasutatakse endiselt spetsiaalsetes rakendustes.
NAND-värava loomiseks on TTL-i loogikaväravad ehitatud ühendatud bipolaarsetest ühendustransistoridest ja takistidest. Sisendi Madal (I L) ja Sisendi Kõrge (I H) pingevahemikud on vastavalt 0 <I L <0,8 ja 2,2 <I H <5,0. Väljundi madala ja väljundi kõrgepinge vahemikud on järjekorras 0 <O L <0,4 ja 2,6 <O H <5,0. TTL-väravate vastuvõetavatele sisend- ja väljundpingetele rakendatakse staatilist distsipliini, et signaaliülekandes kehtestada müra kõrgem immuunsus.
TTL-värava võimsuse hajumine on keskmiselt 10 mW ja levimisviivitus 10 nS, kui sõidate 15 pF / 400 oomi koormusega. Kuid energiatarve on CMOS-iga võrreldes üsna konstantne. TTL-l on ka suurem vastupidavus elektromagnetilistele häiretele.
Paljud TTL-i variandid on välja töötatud spetsiaalsetel eesmärkidel, näiteks kiirguskindlad TTL-paketid kosmoserakendusteks ja väikese energiatarbega Schottky TTL (LS), mis tagab hea kombinatsiooni kiirusest (9,5ns) ja vähendatud energiatarbest (2mW)
Lisateave CMOS-i kohta
1963. aastal leiutas Frank Wanlass ettevõttest Fairchild Semiconductor CMOS-tehnoloogia. Esimene CMOS-integraallülitus toodeti alles 1968. aastal. Frank Wanlass patenteeris leiutise 1967. aastal tol ajal RCA-s töötades.
CMOS-i loogikaperekond on muutunud kõige enam kasutatavaks loogikaperekonnaks tänu oma arvukatele eelistele, nagu väiksem energiatarve ja madal müratase edastamise ajal. Kõik tavalised mikroprotsessorid, mikrokontrollerid ja integreeritud vooluringid kasutavad CMOS-tehnoloogiat.
CMOS-i loogikaväravad on konstrueeritud väljatransistoride FET-de abil ja vooluringid takistid enamasti puuduvad. Seetõttu ei tarbi CMOS-i väravad staatilises olekus üldse energiat, kus signaali sisendid jäävad muutumatuks. Sisendi madal (I L) ja sisendi kõrge (I H) pingevahemikud on 0 <I L <1,5 ja 3,5 <I H <5,0 ning väljundi madala ja väljundi kõrgepinge vahemikud on 0 <O L <0,5 ja 4,95 <O H Vastavalt 5,0.
Mis vahe on CMOS-il ja TTL-il?
• TTL-komponendid on suhteliselt odavamad kui samaväärsed CMOS-i komponendid. Ühiste turukorralduste tehnoloogia kipub aga olema suuremas mahus ökonoomne, kuna vooluringi komponendid on väiksemad ja vajavad vähem reguleerimist kui TTL-i komponendid.
• CMOS-komponendid ei tarbi staatilises olekus energiat, kuid energiatarve suureneb koos taktsagedusega. TTL-il on seevastu pidev energiatarbimise tase.
• Kuna CMOS-i praegused nõuded on madalad, on voolutarve piiratud ja vooluahelad on seega vooluhalduseks odavamad ja hõlpsamad.
• Pikema tõusu ja languse tõttu võivad digitaalsed signaalid ühise turukorralduse keskkonnas olla odavamad ja keerukamad.
• CMOS-komponendid on elektromagnetiliste häirete suhtes tundlikumad kui TTL-komponendid.
