تفاوت بین CMOS و TTL

2024 نویسنده: Alex Aldridge | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 13:37

CMOS در مقابل TTL

با ظهور فن آوری نیمه هادی ها، مدارهای مجتمع توسعه یافتند، و آنها راه خود را به هر شکلی از فناوری مربوط به الکترونیک پیدا کردند. از ارتباطات گرفته تا پزشکی، هر دستگاه دارای مدارهای مجتمع است، که در آن مدارها، اگر با اجزای معمولی اجرا شوند، فضا و انرژی زیادی را مصرف می کنند، بر روی یک ویفر سیلیکونی مینیاتوری با استفاده از فناوری های نیمه هادی پیشرفته امروزی ساخته شده اند.

همه مدارهای مجتمع دیجیتالی با استفاده از گیت های منطقی به عنوان بلوک اصلی ساختمان خود پیاده سازی می شوند. هر گیت با استفاده از عناصر الکترونیکی کوچک مانند ترانزیستورها، دیودها و مقاومت ها ساخته می شود.مجموعه‌ای از گیت‌های منطقی که با استفاده از ترانزیستورها و مقاومت‌های جفت شده ساخته می‌شوند، در مجموع به عنوان خانواده گیت TTL شناخته می‌شوند. برای غلبه بر کاستی‌های گیت‌های TTL، روش‌های فناوری پیشرفته‌تری برای ساخت گیت‌ها طراحی شد، مانند pMOS، nMOS و جدیدترین و محبوب‌ترین نوع نیمه‌رسانای اکسید فلزی مکمل یا CMOS.

در یک مدار مجتمع، گیت ها بر روی یک ویفر سیلیکونی ساخته می شوند که از نظر فنی به عنوان زیرلایه نامیده می شود. بر اساس فناوری مورد استفاده برای ساخت گیت، آی سی ها نیز به خانواده های TTL و CMOS دسته بندی می شوند، زیرا ویژگی های ذاتی طراحی گیت اصلی مانند سطوح ولتاژ سیگنال، مصرف برق، زمان پاسخ و مقیاس یکپارچه سازی.

بیشتر درباره TTL

James L. Buie از TRW TTL را در سال 1961 اختراع کرد و به عنوان جایگزینی برای منطق DL و RTL عمل کرد و برای مدت طولانی IC انتخابی برای ابزار دقیق و مدارهای کامپیوتری بود. روش های یکپارچه سازی TTL به طور مداوم در حال توسعه بوده اند و بسته های مدرن هنوز در برنامه های تخصصی استفاده می شوند.

گیت های منطقی TTL از ترانزیستورها و مقاومت های اتصال دوقطبی جفت شده ساخته شده اند تا یک گیت NAND ایجاد کنند. ورودی کم (I

L_{) و ورودی زیاد (I}H_{) دارای محدوده ولتاژ 0 < I}L _{< 0.8 و 2.2 < I}H _{< 5.0 به ترتیب. محدوده ولتاژ خروجی پایین و خروجی بالا به ترتیب 0 < O}L _{< 0.4 و 2.6 < O}H _{< 5.0 است. ولتاژهای ورودی و خروجی قابل قبول گیت های TTL تحت انضباط ایستا قرار می گیرند تا سطح ایمنی بالاتری از نویز در انتقال سیگنال ایجاد شود.}

یک گیت TTL به طور متوسط دارای اتلاف توان 10mW و تاخیر انتشار 10nS در هنگام رانندگی با بار 15pF/400 اهم است. اما مصرف برق نسبت به CMOS ثابت است. TTL همچنین مقاومت بیشتری در برابر اختلالات الکترومغناطیسی دارد.

بسیاری از انواع TTL برای اهداف خاص مانند بسته های TTL سخت شده با تشعشع برای کاربردهای فضایی و کم مصرف Schottky TTL (LS) که ترکیب خوبی از سرعت (9.5 ثانیه) و مصرف انرژی کاهش یافته (2 میلی وات) را فراهم می کند، توسعه یافته اند.

بیشتر درباره CMOS

در سال 1963، فرانک وانلاس از Fairchild Semiconductor فناوری CMOS را اختراع کرد. با این حال، اولین مدار مجتمع CMOS تا سال 1968 تولید نشد. فرانک وانلاس این اختراع را در سال 1967 در حالی که در آن زمان در RCA کار می کرد، به ثبت رساند.

خانواده منطقی CMOS به دلیل مزایای بی شماری مانند مصرف انرژی کمتر و نویز کم در طول سطوح انتقال، به پرکاربردترین خانواده های منطقی تبدیل شده اند. همه ریزپردازنده‌ها، میکروکنترلرها و مدارهای مجتمع از فناوری CMOS استفاده می‌کنند.

گیت های منطقی CMOS با استفاده از ترانزیستورهای اثر میدانی FET ساخته می شوند و مدار عمدتاً فاقد مقاومت است. در نتیجه، گیت‌های CMOS در حالت استاتیک، جایی که ورودی‌های سیگنال بدون تغییر باقی می‌مانند، اصلاً انرژی مصرف نمی‌کنند. ورودی کم (I

L_{) و ورودی زیاد (I}H_{) دارای محدوده ولتاژ 0 < I}L _{< 1.5 و 3.5 < I}H _{< 5.0 و محدوده ولتاژ خروجی پایین و خروجی بالا 0 < O}L323 0.5 و 4.95 < O_H < 5.0 به ترتیب.

تفاوت بین CMOS و TTL چیست؟

• اجزای TTL نسبتاً ارزانتر از اجزای معادل CMOS هستند. با این حال، فناوری CMOs در مقیاس بزرگتر مقرون به صرفه است زیرا اجزای مدار کوچکتر هستند و در مقایسه با اجزای TTL به تنظیم کمتری نیاز دارند.

• اجزای CMOS در حالت استاتیک انرژی مصرف نمی کنند، اما مصرف انرژی با نرخ ساعت افزایش می یابد. از سوی دیگر، TTL سطح مصرف انرژی ثابتی دارد.

• از آنجایی که CMOS نیاز به جریان کمی دارد، مصرف برق محدود است و مدارها برای مدیریت توان ارزان تر و آسان تر طراحی می شوند.

• با توجه به زمان‌های افزایش و سقوط طولانی‌تر، سیگنال‌های دیجیتال در محیط CMO می‌توانند هزینه کمتر و پیچیده‌تری داشته باشند.

• اجزای CMOS نسبت به اجزای TTL به اختلالات الکترومغناطیسی حساس‌تر هستند.