CMOS vs TTL
Con l'avvento della tecnologia dei semiconduttori, sono stati sviluppati circuiti integrati che hanno trovato la loro strada in 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 grande spazio ed energia, è costruito su un wafer di silicio in miniatura utilizzando le tecnologie avanzate dei semiconduttori oggi presenti.
Tutti i circuiti integrati digitali sono implementati utilizzando le porte logiche come blocchi costitutivi fondamentali. Ogni cancello è costruito utilizzando piccoli elementi elettronici come transistor, diodi e resistori. L'insieme di porte logiche costruite utilizzando transistor e resistori accoppiati è noto collettivamente come famiglia di porte TTL. Per superare le carenze delle porte TTL sono state progettate metodologie tecnologicamente più avanzate per la costruzione delle porte, 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, tecnicamente chiamato 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 del gate fondamentale come i livelli di tensione del segnale, il consumo energetico, il tempo di risposta e la scala di integrazione.
Ulteriori informazioni su TTL
James L. Buie di TRW ha inventato il TTL nel 1961 e ha servito come sostituto della logica DL e RTL ed è stato per molto tempo l'IC preferito per la strumentazione e i circuiti dei computer. I metodi di integrazione TTL sono stati continuamente sviluppati 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 (IL) e Input High (IH) hanno intervalli di tensione 0 < IL < 0,8 e 2,2 < IH < 5,0 rispettivamente. Gli intervalli di uscita bassa e alta tensione di uscita sono 0 < OL < 0,4 e 2,6 < OH < 5,0 nell'ordine. Le tensioni di ingresso e di uscita accettabili delle porte TTL sono soggette a disciplina statica per introdurre un livello più elevato di immunità ai disturbi nella trasmissione del segnale.
Un gate TTL, in media, ha una dissipazione di potenza di 10 mW e un ritardo di propagazione di 10 nS, quando pilota un carico di 15 pF/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 forniscono una buona combinazione di velocità (9,5 ns) e consumo energetico ridotto (2 mW)
Ulteriori informazioni su CMOS
Nel 1963, Frank Wanlass di Fairchild Semiconductor inventò 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, a quel tempo.
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 FET a effetto di campo e il circuito è per lo più privo di resistori. Di conseguenza, le porte CMOS non consumano energia durante lo stato statico, dove gli ingressi del segnale rimangono invariati. Input Low (IL) e Input High (IH) hanno intervalli di tensione 0 < IL < 1.5 e 3.5 < IH < 5.0 e le gamme di uscita bassa e alta tensione sono 0 < OL < 0.5 e 4.95 < OH < 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 richiedono una minore regolamentazione rispetto ai componenti TTL.
• I componenti CMOS non consumano energia durante lo stato statico, ma il consumo di energia aumenta con la frequenza di clock. TTL, invece, ha un livello di consumo energetico costante.
• Poiché il CMOS ha requisiti di corrente bassi, il consumo energetico 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 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.
