Unterschied Zwischen CMOS Und TTL

2024 Autor: Mildred Bawerman | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 08:37

CMOS gegen TTL

Mit dem Aufkommen der Halbleitertechnologie wurden integrierte Schaltkreise entwickelt, die den Weg zu jeder Form von Technologie mit Elektronik gefunden haben. Von der Kommunikation bis zur Medizin verfügt jedes Gerät über integrierte Schaltkreise, bei denen Schaltkreise, wenn sie mit gewöhnlichen Komponenten implementiert würden, viel Platz und Energie verbrauchen würden, auf einem Miniatur-Siliziumwafer unter Verwendung fortschrittlicher Halbleitertechnologien aufgebaut sind, die heute vorhanden sind.

Alle digitalen integrierten Schaltkreise werden unter Verwendung von Logikgattern als Grundbaustein implementiert. Jedes Gate besteht aus kleinen elektronischen Elementen wie Transistoren, Dioden und Widerständen. Der Satz von Logikgattern, die unter Verwendung gekoppelter Transistoren und Widerstände aufgebaut sind, wird zusammen als TTL-Gatterfamilie bezeichnet. Um die Mängel von TTL-Gates zu überwinden, wurden technologisch fortschrittlichere Methoden für den Aufbau von Gates entwickelt, wie z. B. pMOS, nMOS und der neueste und beliebteste komplementäre Metalloxid-Halbleitertyp oder CMOS.

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

Mehr über TTL

James L. Buie von TRW erfand TTL 1961 und diente als Ersatz für die DL- und RTL-Logik. Lange Zeit war er der IC der Wahl für Instrumentierungs- und Computerschaltungen. TTL-Integrationsmethoden wurden kontinuierlich weiterentwickelt, und moderne Pakete werden immer noch in speziellen Anwendungen verwendet.

TTL-Logikgatter bestehen aus gekoppelten Bipolartransistoren und Widerständen, um ein NAND-Gatter zu erzeugen. Eingang niedrig (I _L) und Eingang hoch (I _H) haben Spannungsbereiche von 0 <I _L <0,8 bzw. 2,2 <I _H <5,0. Die Spannungsbereiche Output Low und Output High sind in der Reihenfolge 0 <O _L <0,4 und 2,6 <O _H <5,0. Die akzeptablen Eingangs- und Ausgangsspannungen der TTL-Gatter werden statischer Disziplin unterworfen, um ein höheres Maß an Störfestigkeit in die Signalübertragung einzuführen.

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

Viele TTL-Varianten wurden für bestimmte Zwecke entwickelt, z. B. strahlungsgehärtete TTL-Gehäuse für Weltraumanwendungen und Low-Power-Schottky-TTL (LS), 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 zu dieser Zeit bei RCA arbeitete.

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

CMOS-Logikgatter werden unter Verwendung von Feldeffekttransistoren-FETs konstruiert, und die Schaltung ist größtenteils frei von Widerständen. Infolgedessen verbrauchen CMOS-Gatter während des statischen Zustands, in dem die Signaleingänge unverändert bleiben, überhaupt keine Energie. Eingang niedrig (I _L) und Eingang hoch (I _H) haben Spannungsbereiche 0 <I _L <1,5 und 3,5 <I _H <5,0 und die Bereiche Ausgang niedrig und Ausgang hoch sind 0 <O _L <0,5 und 4,95 <O _H. <5,0.

Was ist der Unterschied zwischen CMOS und TTL?

• TTL-Komponenten sind relativ billiger als die entsprechenden CMOS-Komponenten. Die CMO-Technologie ist jedoch tendenziell in größerem Maßstab wirtschaftlich, da die Schaltungskomponenten kleiner sind und im Vergleich zu den TTL-Komponenten weniger Regulierung erfordern.

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

• Da CMOS einen geringen Strombedarf hat, ist der Stromverbrauch begrenzt und die Schaltungen sind daher billiger und einfacher für die Energieverwaltung zu gestalten.

• Aufgrund längerer Anstiegs- und Abfallzeiten können digitale Signale in der CMO-Umgebung kostengünstiger und komplizierter sein.

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