CMOS vs TTL
Với sự ra đời của công nghệ bán dẫn, các vi mạch tích hợp đã được phát triển, và chúng đã tìm ra đường đến mọi dạng công nghệ liên quan đến điện tử. Từ truyền thông đến y học, mọi thiết bị đều có các mạch tích hợp, trong đó các mạch, nếu được thực hiện bằng các thành phần thông thường sẽ tiêu tốn không gian và năng lượng lớn, được xây dựng trên một tấm wafer silicon thu nhỏ sử dụng công nghệ bán dẫn tiên tiến hiện nay.
Tất cả các mạch tích hợp kỹ thuật số được thực hiện bằng cách sử dụng cổng logic làm khối xây dựng cơ bản của chúng. Mỗi cổng được xây dựng bằng cách sử dụng các phần tử điện tử nhỏ như bóng bán dẫn, điốt và điện trở. Tập hợp các cổng logic được xây dựng bằng cách sử dụng các bóng bán dẫn và điện trở ghép nối được gọi chung là họ cổng TTL. Để khắc phục những thiếu sót của cổng TTL, các phương pháp công nghệ tiên tiến hơn đã được thiết kế để xây dựng cổng, chẳng hạn như pMOS, nMOS và loại bán dẫn oxit kim loại bổ sung phổ biến và gần đây nhất, hoặc CMOS.
Trong một mạch tích hợp, các cổng được xây dựng trên một tấm silicon, về mặt kỹ thuật được gọi là chất nền. Dựa trên công nghệ được sử dụng để xây dựng cổng, IC cũng được phân loại thành họ TTL và CMOS, vì các đặc tính vốn có của thiết kế cổng cơ bản như mức điện áp tín hiệu, công suất tiêu thụ, thời gian đáp ứng và quy mô tích hợp.
Thông tin thêm về TTL
James L. Buie của TRW đã phát minh ra TTL vào năm 1961, nó được dùng để thay thế cho logic DL và RTL, đồng thời là IC được lựa chọn cho các thiết bị đo đạc và mạch máy tính trong một thời gian dài. Các phương pháp tích hợp TTL đã liên tục phát triển, và các gói hiện đại vẫn được sử dụng trong các ứng dụng chuyên biệt.
Các cổng logic
TTL được xây dựng bằng các bóng bán dẫn và điện trở mối nối lưỡng cực được ghép nối để tạo ra một cổng NAND. Đầu vào Thấp (IL) và Đầu vào Cao (IH) có dải điện áp 0 < IL< lần lượt là 0,8 và 2,2 < IH< 5.0. Phạm vi điện áp đầu ra Thấp và Đầu ra Cao là 0 < OL< 0.4 và 2.6 < OH< 5.0 theo thứ tự. Điện áp đầu vào và đầu ra chấp nhận được của cổng TTL phải tuân theo quy luật tĩnh để tạo ra mức độ chống nhiễu cao hơn trong quá trình truyền tín hiệu.
Một cổng TTL, trung bình, có công suất tiêu tán là 10mW và độ trễ lan truyền là 10nS, khi điều khiển tải 15pF / 400 ohm. Nhưng mức tiêu thụ điện năng khá ổn định so với CMOS. TTL cũng có khả năng chống nhiễu điện từ cao hơn.
Nhiều biến thể của TTL được phát triển cho các mục đích cụ thể như gói TTL cứng bức xạ cho các ứng dụng không gian và Schottky TTL công suất thấp (LS) cung cấp sự kết hợp tốt giữa tốc độ (9,5ns) và giảm tiêu thụ điện năng (2mW)
Thông tin thêm về CMOS
Năm 1963, Frank Wanlass của Fairchild Semiconductor đã phát minh ra công nghệ CMOS. Tuy nhiên, mạch tích hợp CMOS đầu tiên không được sản xuất cho đến năm 1968. Frank Wanlass đã cấp bằng sáng chế cho phát minh này vào năm 1967 khi đang làm việc tại RCA, vào thời điểm đó.
Họ logicCMOS đã trở thành họ logic được sử dụng rộng rãi nhất do có nhiều ưu điểm như tiêu thụ điện năng ít hơn và tiếng ồn thấp trong các mức truyền. Tất cả các bộ vi xử lý, vi điều khiển và mạch tích hợp phổ biến đều sử dụng công nghệ CMOS.
Các cổng logic
CMOS được xây dựng bằng cách sử dụng các bóng bán dẫn hiệu ứng trường FET và mạch điện hầu như không có điện trở. Kết quả là, các cổng CMOS hoàn toàn không tiêu thụ bất kỳ nguồn điện nào trong trạng thái tĩnh, nơi các đầu vào tín hiệu không thay đổi. Đầu vào Thấp (IL) và Đầu vào Cao (IH) có dải điện áp 0 < IL< 1.5 và 3.5 < IH< 5.0 và Dải điện áp cao đầu ra và thấp đầu ra là 0 < OL< 0.5 và 4,95 < OH< 5.0 tương ứng.
Sự khác biệt giữa CMOS và TTL là gì?
• Các thành phần TTL tương đối rẻ hơn các thành phần CMOS tương đương. Tuy nhiên, công nghệ CMO có xu hướng tiết kiệm trên quy mô lớn hơn vì các thành phần mạch nhỏ hơn và yêu cầu ít điều chỉnh hơn so với các thành phần TTL.
• Các thành phần CMOS không tiêu thụ điện năng trong trạng thái tĩnh, nhưng mức tiêu thụ điện năng tăng theo tốc độ xung nhịp. Mặt khác, TTL có mức tiêu thụ điện năng không đổi.
• Vì CMOS có yêu cầu dòng điện thấp, tiêu thụ điện năng bị hạn chế và các mạch, do đó, rẻ hơn và dễ dàng hơn được thiết kế để quản lý điện năng.
• Do thời gian tăng và giảm dài hơn, tín hiệu kỹ thuật số trong môi trường CMO có thể ít tốn kém và phức tạp hơn.
• Các thành phần CMOS nhạy cảm hơn với sự gián đoạn điện từ so với các thành phần TTL.
