CMOS مقابل TTL
مع ظهور تكنولوجيا أشباه الموصلات ، تم تطوير الدوائر المتكاملة ، ووجدت طريقها إلى كل شكل من أشكال التكنولوجيا التي تنطوي على الإلكترونيات. من الاتصال إلى الطب ، يحتوي كل جهاز على دوائر متكاملة ، حيث تستهلك الدوائر ، إذا تم تنفيذها بمكونات عادية مساحة كبيرة وطاقة ، على رقاقة سيليكون مصغرة باستخدام تقنيات أشباه الموصلات المتقدمة الموجودة اليوم.
يتم تنفيذ جميع الدوائر الرقمية المتكاملة باستخدام البوابات المنطقية باعتبارها لبنة بنائها الأساسية. يتم إنشاء كل بوابة باستخدام عناصر إلكترونية صغيرة مثل الترانزستورات والثنائيات والمقاومات.تُعرف مجموعة البوابات المنطقية التي تم إنشاؤها باستخدام ترانزستورات ومقاومات مقترنة مجتمعة باسم عائلة بوابة TTL. للتغلب على أوجه القصور في بوابات TTL ، تم تصميم منهجيات أكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية لبناء البوابات ، مثل pMOS و nMOS وأحدث أنواع أشباه الموصلات المعدنية التكميلية أو CMOS.
في الدائرة المتكاملة ، يتم بناء البوابات على رقاقة سيليكون ، تسمى تقنيًا بالركيزة. استنادًا إلى التكنولوجيا المستخدمة في إنشاء البوابة ، يتم أيضًا تصنيف الدوائر المتكاملة إلى عائلات TTL و CMOS ، بسبب الخصائص المتأصلة في تصميم البوابة الأساسية مثل مستويات جهد الإشارة ، واستهلاك الطاقة ، ووقت الاستجابة ومقياس التكامل.
المزيد حول TTL
اخترع James L. Buie من TRW TTL في عام 1961 ، وكان بمثابة بديل لمنطق DL و RTL ، وكان IC المفضل للأجهزة ودوائر الكمبيوتر لفترة طويلة. تتطور أساليب تكامل TTL باستمرار ، ولا تزال الحزم الحديثة مستخدمة في التطبيقات المتخصصة.
البوابات المنطقية TTL مبنية من ترانزستورات ومقاومات تقاطع ثنائي القطب ، لإنشاء بوابة NAND. مدخلات منخفضة (IL) و مدخلات عالية (IH) لها نطاقات جهد 0 < IL< 0.8 و 2.2 < IH< 5.0 على التوالي. نطاقات الجهد المنخفض للإخراج والمخرجات هي 0 < OL< 0.4 و 2.6 < OH< 5.0 بالترتيب. تخضع جهود الإدخال والإخراج المقبولة لبوابات TTL لنظام ثابت لإدخال مستوى أعلى من مناعة الضوضاء في نقل الإشارة.
بوابة TTL ، في المتوسط ، لديها تبديد طاقة 10mW وتأخير انتشار 10nS ، عند قيادة حمولة 15pF / 400 أوم. لكن استهلاك الطاقة ثابت إلى حد ما مقارنةً بـ CMOS. تتمتع TTL أيضًا بمقاومة أعلى للاضطرابات الكهرومغناطيسية.
تم تطوير العديد من المتغيرات من TTL لأغراض محددة مثل حزم TTL الصلبة الإشعاعية للتطبيقات الفضائية و Schottky TTL (LS) منخفض الطاقة الذي يوفر مزيجًا جيدًا من السرعة (9.5ns) واستهلاك منخفض للطاقة (2 ميجاوات)
المزيد حول CMOS
في عام 1963 ، اخترع فرانك وانلاس من شركة Fairchild Semiconductor تقنية CMOS. ومع ذلك ، لم يتم إنتاج أول دائرة CMOS متكاملة حتى عام 1968. حصل فرانك وانلاس على براءة اختراع في عام 1967 أثناء عمله في RCA ، في ذلك الوقت.
أصبحت عائلة منطق CMOS أكثر مجموعات المنطق استخدامًا نظرًا لمزاياها العديدة مثل استهلاك أقل للطاقة وانخفاض مستوى الضجيج أثناء مستويات الإرسال. تستخدم جميع المعالجات الدقيقة الشائعة والميكروكونترولر والدوائر المتكاملة تقنية CMOS.
يتم إنشاء بوابات المنطق CMOS باستخدام ترانزستورات تأثير المجال FETs ، والدوائر في الغالب خالية من المقاومات. نتيجة لذلك ، لا تستهلك بوابات CMOS أي طاقة على الإطلاق أثناء الحالة الساكنة ، حيث تظل مدخلات الإشارة دون تغيير. مدخلات منخفضة (IL) و مدخلات عالية (IH) لها نطاقات جهد 0 < IL< 1.5 و 3.5 < IH< 5.0 ونطاقات الجهد المنخفض للإخراج والإخراج هي 0 < OL< 0.5 و 4.95 < OH< 5.0 على التوالي.
ما هو الفرق بين CMOS و TTL؟
• مكونات TTL أرخص نسبيًا من مكونات CMOS المكافئة. ومع ذلك ، تميل تقنية CMOs إلى أن تكون اقتصادية على نطاق أوسع حيث أن مكونات الدائرة أصغر وتتطلب تنظيمًا أقل مقارنة بمكونات TTL.
• لا تستهلك مكونات CMOS الطاقة أثناء الحالة الساكنة ، ولكن يزداد استهلاك الطاقة مع معدل الساعة. من ناحية أخرى ، تتمتع TTL بمستوى ثابت لاستهلاك الطاقة.
• نظرًا لأن CMOS لديه متطلبات تيار منخفضة ، فإن استهلاك الطاقة محدود وبالتالي فإن الدوائر أرخص وأسهل في التصميم لإدارة الطاقة.
• نظرًا لفترات الصعود والهبوط الأطول ، يمكن أن تكون الإشارات الرقمية في بيئة منظمات الإدارة الجماعية أقل تكلفة وتعقيدًا.
• مكونات CMOS أكثر حساسية للاضطرابات الكهرومغناطيسية من مكونات TTL.
