CMOS және TTL
Жартылай өткізгіштік технологияның пайда болуымен интегралдық схемалар жасалды және олар электрониканы қамтитын технологияның барлық түріне өз жолын тапты. Байланыстан медицинаға дейін әрбір құрылғыда интегралды схемалар бар, олар қарапайым құрамдастармен орындалса үлкен кеңістік пен энергияны тұтынатын схемалар бүгінгі таңдағы озық жартылай өткізгіш технологияларды пайдалана отырып, миниатюралық кремний пластинасына салынған.
Барлық цифрлық интегралды схемалар логикалық қақпаларды негізгі құрылыс блогы ретінде қолдану арқылы жүзеге асырылады. Әрбір қақпа транзисторлар, диодтар және резисторлар сияқты шағын электронды элементтерді қолдану арқылы жасалған. Біріктірілген транзисторлар мен резисторлар арқылы құрастырылған логикалық қақпалар жиынтығы TTL қақпасы тобы ретінде белгілі. TTL қақпаларының кемшіліктерін жою үшін pMOS, nMOS және ең соңғы және танымал қосымша металл оксиді жартылай өткізгіш түрі немесе CMOS сияқты қақпаларды салу үшін неғұрлым технологиялық жетілдірілген әдістемелер әзірленді.
Интегралдық схемада қақпалар техникалық түрде субстрат деп аталатын кремний пластинасына салынған. Қақпа құрылысы үшін қолданылатын технология негізінде IC құрылғылары сигнал кернеуінің деңгейлері, қуат тұтынуы, жауап беру уақыты және интеграция масштабы сияқты негізгі қақпа дизайнына тән қасиеттерге байланысты TTL және CMOS отбасыларына да жіктеледі.
TTL туралы толығырақ
TRW компаниясынан Джеймс Л. Буи 1961 жылы TTL ойлап тапты және ол DL және RTL логикасын алмастырушы ретінде қызмет етті және ұзақ уақыт бойы аспаптық құралдар мен компьютерлік схемалар үшін таңдаулы IC болды. TTL біріктіру әдістері үздіксіз дамып келеді және заманауи пакеттер әлі де арнайы қолданбаларда қолданылады.
TTL логикалық қақпалары NAND қақпасын жасау үшін біріктірілген биполярлы транзисторлар мен резисторлардан құрастырылған. Төмен кіріс (IL) және кіріс жоғары (IH) кернеу диапазонында 0 < IL < 0,8 және 2,2 < IH < 5,0 тиісінше. Төмен шығыс және шығыс жоғары кернеу ауқымдары рет бойынша 0 < OL < 0,4 және 2,6 < OH < 5.0. TTL қақпаларының рұқсат етілген кіріс және шығыс кернеулері сигнал беруде шуға төзімділіктің жоғары деңгейін енгізу үшін статикалық тәртіпке бағынады.
15pF/400 Ом жүктемені басқарған кезде TTL қақпасы орташа есеппен 10 мВт қуат диссипациясына және 10нС таралу кідірісіне ие. Бірақ қуат тұтыну CMOS-пен салыстырғанда тұрақты. Сондай-ақ TTL электромагниттік үзілістерге төзімділігі жоғары.
TTL-ның көптеген нұсқалары ғарыштық қолданбаларға арналған радиациямен шыңдалған TTL пакеттері және жылдамдықтың (9,5 нс) жақсы үйлесімі мен қуат тұтынудың (2 мВт) азаюын қамтамасыз ететін төмен қуатты Schottky TTL (LS) сияқты арнайы мақсаттар үшін әзірленген.
CMOS туралы толығырақ
1963 жылы Fairchild Semiconductor компаниясынан Фрэнк Ванлас CMOS технологиясын ойлап тапты. Алайда, бірінші CMOS интегралды схемасы 1968 жылға дейін шығарылған жоқ. Фрэнк Уанласс 1967 жылы RCA-да жұмыс істеген кезде өнертабысқа патент алған болатын.
CMOS логикалық тобы аз қуат тұтыну және тасымалдау деңгейлері кезінде төмен шу сияқты көптеген артықшылықтарының арқасында ең көп қолданылатын логикалық отбасы болды. Барлық жалпы микропроцессорлар, микроконтроллерлер және интегралды схемалар CMOS технологиясын пайдаланады.
CMOS логикалық қақпалары өрістік эффект транзисторларының FETs көмегімен құрастырылған және схема негізінен резисторлардан айырылған. Нәтижесінде, сигнал кірістері өзгеріссіз қалатын статикалық күйде CMOS қақпалары ешқандай қуат тұтынбайды. Төмен кіріс (IL) және кіріс жоғары (IH) кернеу диапазонында 0 < IL < 1,5 және 3,5 < IH < 5,0 және шығыс төмен және шығыс жоғары кернеу диапазоны 0 < OL3 630225 және 4,95 < OH < тиісінше 5,0.
CMOS және TTL арасындағы айырмашылық неде?
• TTL құрамдастары баламалы CMOS құрамдастарына қарағанда салыстырмалы түрде арзанырақ. Дегенмен, CMO технологиясы үлкен масштабта үнемді болады, өйткені схема құрамдастары TTL құрамдастарымен салыстырғанда кішірек және реттеуді аз талап етеді.
• CMOS құрамдастары статикалық күйде қуатты тұтынбайды, бірақ қуат тұтыну сағат жиілігімен бірге артады. TTL, керісінше, тұрақты қуат тұтыну деңгейіне ие.
• CMOS-тың ағымдағы талаптары төмен болғандықтан, қуат тұтынуы шектеулі және тізбектер, сондықтан қуатты басқару үшін арзанырақ және оңай құрастырылады.
• Ұзағырақ көтерілу және төмендеу уақыттарына байланысты CMO ортасындағы сандық сигналдар арзанырақ және күрделі болуы мүмкін.
• CMOS құрамдастары TTL құрамдастарына қарағанда электромагниттік үзілістерге сезімтал.
