CMOS vs TTL
Con l'avvento della tecnologia dei semiconduttori, sono stati sviluppati circuiti integrati che hanno trovato la loro strada verso ogni forma di tecnologia che coinvolge l'elettronica. Dalla comunicazione alla medicina, ogni dispositivo ha circuiti integrati, dove i circuiti, se implementati con componenti ordinari consumerebbero grandi spazi ed energia, è costruito su un wafer di silicio in miniatura utilizzando le tecnologie avanzate dei semiconduttori presenti oggi.
Tutti i circuiti integrati digitali sono implementati utilizzando porte logiche come loro blocco fondamentale. Ogni gate è costruito utilizzando piccoli elementi elettronici come transistor, diodi e resistori. L'insieme di porte logiche costruite utilizzando transistor e resistori accoppiati sono noti collettivamente come famiglia di porte TTL. Per ovviare alle carenze dei gate TTL sono state progettate metodologie tecnologicamente più avanzate per la costruzione di gate, come pMOS, nMOS e il più recente e popolare tipo di semiconduttore a ossido di metallo complementare, o CMOS.
In un circuito integrato, le porte sono costruite su un wafer di silicio, chiamato tecnicamente come substrato. Sulla base della tecnologia utilizzata per la costruzione del gate, i circuiti integrati sono anche classificati in famiglie di TTL e CMOS, a causa delle proprietà intrinseche del design fondamentale del gate come i livelli di tensione del segnale, il consumo di energia, il tempo di risposta e la scala di integrazione.
Maggiori informazioni su TTL
James L. Buie di TRW ha inventato il TTL nel 1961, è servito come sostituto della logica DL e RTL ed è stato per lungo tempo l'IC preferito per la strumentazione e i circuiti dei computer. I metodi di integrazione TTL sono stati in continuo sviluppo e i pacchetti moderni sono ancora utilizzati in applicazioni specializzate.
Le porte logiche TTL sono costruite con transistor e resistori a giunzione bipolare accoppiati, per creare una porta NAND. Input Low (I L) e Input High (I H) hanno intervalli di tensione 0 <I L <0,8 e 2,2 <I H <5,0 rispettivamente. Gli intervalli di tensione in uscita bassa e alta in uscita sono 0 <O L <0,4 e 2,6 <O H <5,0 nell'ordine. Le tensioni di ingresso e di uscita accettabili dei gate TTL sono soggette a disciplina statica per introdurre un livello più elevato di immunità al rumore nella trasmissione del segnale.
Un gate TTL, in media, ha una dissipazione di potenza di 10mW e un ritardo di propagazione di 10nS, quando pilota un carico di 15pF / 400 ohm. Ma il consumo energetico è piuttosto costante rispetto al CMOS. TTL ha anche una maggiore resistenza alle interruzioni elettromagnetiche.
Molte varianti di TTL sono sviluppate per scopi specifici come pacchetti TTL resistenti alle radiazioni per applicazioni spaziali e Schottky TTL (LS) a bassa potenza che fornisce una buona combinazione di velocità (9,5 ns) e consumo energetico ridotto (2 mW)
Maggiori informazioni su CMOS
Nel 1963, Frank Wanlass di Fairchild Semiconductor ha inventato la tecnologia CMOS. Tuttavia, il primo circuito integrato CMOS non fu prodotto fino al 1968. Frank Wanlass brevettò l'invenzione nel 1967 mentre lavorava alla RCA, in quel momento.
La famiglia logica CMOS è diventata la famiglia logica più utilizzata grazie ai suoi numerosi vantaggi come il minor consumo energetico e il basso rumore durante i livelli di trasmissione. Tutti i comuni microprocessori, microcontrollori e circuiti integrati utilizzano la tecnologia CMOS.
Le porte logiche CMOS sono costruite utilizzando transistor ad effetto di campo FET e il circuito è per lo più privo di resistori. Di conseguenza, i gate CMOS non consumano affatto energia durante lo stato statico, dove gli ingressi del segnale rimangono invariati. Input Low (I L) e Input High (I H) hanno intervalli di tensione 0 <I L <1.5 e 3.5 <I H <5.0 e gli intervalli di tensione Output Low e Output High sono 0 <O L <0.5 e 4.95 <O H <5,0 rispettivamente.
Qual è la differenza tra CMOS e TTL?
• I componenti TTL sono relativamente più economici dei componenti CMOS equivalenti. Tuttavia, la tecnologia CMO tende ad essere economica su scala più ampia poiché i componenti del circuito sono più piccoli e richiede una regolazione minore rispetto ai componenti TTL.
• I componenti CMOS non consumano energia durante lo stato statico, ma il consumo energetico aumenta con la frequenza di clock. TTL, d'altra parte, ha un livello di consumo energetico costante.
• Poiché il CMOS ha requisiti di corrente bassi, il consumo di energia è limitato e i circuiti, quindi, sono più economici e facili da progettare per la gestione dell'alimentazione.
• A causa dei tempi di salita e di discesa più lunghi, i segnali digitali nell'ambiente CMO possono essere meno costosi e complicati.
• I componenti CMOS sono più sensibili alle interruzioni elettromagnetiche rispetto ai componenti TTL.
