CMOS vs TTL
Pojavom poluvodičke tehnologije razvijena su integrirana kola koja su našla put do svakog oblika tehnologije koja uključuje elektroniku. Od komunikacije do medicine, svaki uređaj ima integrisana kola, gde su kola, ako bi se implementirala sa običnim komponentama, zauzela veliki prostor i energiju, izgrađena na minijaturnoj silikonskoj pločici koristeći napredne poluprovodničke tehnologije prisutne danas.
Sva digitalna integrisana kola su implementirana korišćenjem logičkih kapija kao njihovog osnovnog gradivnog bloka. Svaka kapija je napravljena od malih elektronskih elemenata kao što su tranzistori, diode i otpornici. Skup logičkih kapija konstruiranih pomoću spregnutih tranzistora i otpornika zajednički je poznat kao porodica TTL kapija. Da bi se prevazišli nedostaci TTL kapija, dizajnirane su naprednije tehnološki naprednije metodologije za konstrukciju kapija, kao što su pMOS, nMOS i najnoviji i popularni komplementarni tip poluprovodnika od metalnog oksida, ili CMOS.
U integrisanom kolu, kapije su izgrađene na silikonskoj pločici, koja se tehnički naziva podloga. Na osnovu tehnologije koja se koristi za konstrukciju kapije, IC-ovi su takođe kategorisani u familije TTL i CMOS, zbog inherentnih svojstava osnovnog dizajna kapije kao što su nivoi napona signala, potrošnja energije, vreme odziva i skala integracije.
Više o TTL-u
James L. Buie iz TRW-a izumio je TTL 1961. godine, i služio je kao zamjena za DL i RTL logiku, te je dugo vremena bio IC izbor za instrumentaciju i kompjuterska kola. Metode TTL integracije se kontinuirano razvijaju, a savremeni paketi se i dalje koriste u specijalizovanim aplikacijama.
TTL logičke kapije su izgrađene od spregnutih bipolarnih spojnih tranzistora i otpornika, kako bi se stvorila NAND kapija. Niski ulaz (IL) i ulaz visoki (IH) imaju opsege napona 0 < IL < 0,8 i 2,2 < IH < 5,0 respektivno. Opseg izlaznog niskog i izlaznog visokog napona je 0 < OL < 0,4 i 2,6 < OH < 5,0 po redu. Prihvatljivi ulazni i izlazni naponi TTL kapija su podvrgnuti statičkoj disciplini kako bi se uveo viši nivo otpornosti na buku u prijenosu signala.
TTL kapija, u proseku, ima disipaciju snage od 10mW i kašnjenje propagacije od 10nS, kada pokreće opterećenje od 15pF/400 oma. Ali potrošnja energije je prilično konstantna u poređenju sa CMOS-om. TTL takođe ima veću otpornost na elektromagnetne smetnje.
Mnoge varijante TTL-a su razvijene za specifične svrhe kao što su radijacijski ojačani TTL paketi za svemirske aplikacije i Schottky TTL (LS) niske snage koji pruža dobru kombinaciju brzine (9,5ns) i smanjene potrošnje energije (2mW)
Više o CMOS-u
Godine 1963. Frank Wanlass iz Fairchild Semiconductora izumio je CMOS tehnologiju. Međutim, prvo CMOS integrisano kolo proizvedeno je tek 1968. Frank Wanlass je patentirao izum 1967. dok je u to vrijeme radio u RCA.
CMOS logička familija je postala najčešće korišćena logička porodica zbog svojih brojnih prednosti kao što su manja potrošnja energije i niska buka tokom nivoa prenosa. Svi uobičajeni mikroprocesori, mikrokontroleri i integrisana kola koriste CMOS tehnologiju.
CMOS logičke kapije su konstruisane korišćenjem FET tranzistora sa efektom polja, a kola su uglavnom lišena otpornika. Kao rezultat toga, CMOS kapije uopće ne troše energiju tokom statičkog stanja, gdje ulazni signali ostaju nepromijenjeni. Niski ulaz (IL) i ulaz visoki (IH) imaju opsege napona 0 < IL < 1.5 i 3.5 < IH < 5.0 i opseg izlaznog niskog i izlaznog visokog napona su 0 < OL 602.5 i 4,95 < OH < 5,0 respektivno.
Koja je razlika između CMOS-a i TTL-a?
• TTL komponente su relativno jeftinije od ekvivalentnih CMOS komponenti. Međutim, CMO tehnologija ima tendenciju da bude ekonomična u većem obimu jer su komponente kola manje i zahtevaju manje regulacije u poređenju sa TTL komponentama.
• CMOS komponente ne troše energiju tokom statičkog stanja, ali potrošnja energije raste sa brzinom takta. TTL, s druge strane, ima konstantan nivo potrošnje energije.
• Budući da CMOS ima niske zahtjeve za struju, potrošnja energije je ograničena i kola su stoga jeftinija i lakša za dizajniranje za upravljanje napajanjem.
• Zbog dužeg vremena uspona i pada, digitalni signali u CMO okruženju mogu biti jeftiniji i komplikovaniji.
• CMOS komponente su osjetljivije na elektromagnetne smetnje od TTL komponenti.
