Unterschied zwischen CMOS und TTL

CMOS vs. TTL

Mit dem Aufkommen der Halbleitertechnologie wurden integrierte Schaltungen entwickelt, und sie haben zu jeder Form von Technologie mit Elektronik gefunden. Von der Kommunikation bis zur Medizin verfügt jedes Gerät über integrierte Schaltkreise, bei denen Schaltkreise, die mit gewöhnlichen Bauteilen viel Platz und Energie verbrauchen, auf einem Miniatur-Siliziumwafer aufgebaut sind, wobei moderne Halbleitertechnologien verwendet werden.

Alle digitalen integrierten Schaltungen werden unter Verwendung von Logikgattern als Grundbaustein implementiert. Jedes Gate ist aus kleinen elektronischen Elementen wie Transistoren, Dioden und Widerständen aufgebaut. Der Satz von Logikgattern, die unter Verwendung gekoppelter Transistoren und Widerstände aufgebaut sind, wird gemeinsam als TTL-Gatterfamilie bezeichnet. Um die Nachteile von TTL-Gattern zu überwinden, wurden technologisch fortschrittlichere Methoden für den Gatterbau entwickelt, wie pMOS, nMOS und die neuesten und beliebtesten komplementären Metalloxid-Halbleitertypen (CMOS).

In einer integrierten Schaltung sind die Gates auf einem Siliziumwafer aufgebaut, der technisch als Substrat bezeichnet wird. Basierend auf der für den Gate-Aufbau verwendeten Technologie werden ICs aufgrund der inhärenten Eigenschaften des grundlegenden Gate-Designs wie Signalspannungspegel, Stromverbrauch, Reaktionszeit und Integrationsgrad auch in Familien von TTL und CMOS kategorisiert.

Mehr über TTL

James L. Buie von TRW erfand TTL im Jahr 1961 und diente als Ersatz für die DL- und RTL-Logik und war lange Zeit der bevorzugte IC für Instrumenten- und Computerschaltkreise. Die TTL-Integrationsmethoden wurden ständig weiterentwickelt und moderne Pakete werden immer noch in speziellen Anwendungen eingesetzt.

TTL-Logikgatter sind aus gekoppelten bipolaren Transistoren und Widerständen aufgebaut, um ein NAND-Gatter zu erzeugen. Eingabe niedrig (I_L) und Input High (I_H) haben Spannungsbereiche 0 < I_L < 0.8 and 2.2 < I_H < 5.0 respectively. The Output Low and Output High voltage ranges are 0 < O_L < 0.4 and 2.6 < O_H < 5.0 in the order. The acceptable input and output voltages of the TTL gates are subjected to static discipline to introduce a higher level of noise immunity in the signal transmission.

Ein TTL-Gate hat im Durchschnitt eine Verlustleistung von 10 mW und eine Ausbreitungsverzögerung von 10 nS, wenn eine Last von 15 pF / 400 Ohm betrieben wird. Der Stromverbrauch ist jedoch im Vergleich zum CMOS ziemlich konstant. TTL hat auch eine höhere Beständigkeit gegen elektromagnetische Störungen.

Viele TTL-Varianten werden für bestimmte Zwecke entwickelt, z. B. strahlungsgehärtete TTL-Gehäuse für Weltraumanwendungen und Schottky-TTL (LS) mit niedrigem Stromverbrauch, die eine gute Kombination aus Geschwindigkeit (9,5 ns) und reduziertem Stromverbrauch (2 mW) bieten.

Mehr über CMOS

1963 erfand Frank Wanlass von Fairchild Semiconductor die CMOS-Technologie. Die erste integrierte CMOS-Schaltung wurde jedoch erst 1968 hergestellt. Frank Wanlass patentierte die Erfindung 1967, als er damals bei RCA arbeitete.

Die CMOS-Logikfamilie ist aufgrund ihrer zahlreichen Vorteile, wie geringerem Energieverbrauch und geringem Rauschen während der Übertragungspegel, zu den am häufigsten verwendeten Logikfamilien geworden. Alle gängigen Mikroprozessoren, Mikrocontroller und integrierten Schaltungen verwenden CMOS-Technologie.

CMOS-Logikgatter sind unter Verwendung von Feldeffekttransistoren-FETs aufgebaut, und die Schaltung weist meistens keine Widerstände auf. Daher verbrauchen CMOS-Gates während des statischen Zustands, in dem die Signaleingänge unverändert bleiben, keinerlei Energie. Eingabe niedrig (I_L) und Input High (I_H) haben Spannungsbereiche 0 < I_L < 1.5 and 3.5 < I_H < 5.0 and the Output Low and Output High voltage ranges are 0 < O_L < 0.5 and 4.95 < O_H < 5.0 respectively.

Was ist der Unterschied zwischen CMOS und TTL??

• TTL-Komponenten sind relativ kostengünstiger als die entsprechenden CMOS-Komponenten. Die CMO-Technologie ist jedoch in einem größeren Maßstab tendenziell wirtschaftlich, da die Schaltungskomponenten kleiner sind und im Vergleich zu den TTL-Komponenten weniger Regelung erforderlich ist.

• CMOS-Komponenten verbrauchen im statischen Zustand keinen Strom, der Stromverbrauch steigt jedoch mit der Taktrate an. TTL hingegen hat einen konstanten Energieverbrauch.

• Da der CMOS einen geringen Strombedarf hat, ist der Stromverbrauch begrenzt und die Schaltkreise sind daher günstiger und für das Power-Management einfacher zu gestalten.

• Aufgrund längerer Anstiegs- und Abfallzeiten können digitale Signale in CMOs-Umgebungen kostengünstiger und komplizierter sein.

• CMOS-Komponenten reagieren empfindlicher auf elektromagnetische Störungen als TTL-Komponenten.