CMOS vs TTL
Com o advento da tecnologia de semicondutores, os circuitos integrados foram desenvolvidos e chegaram a todas as formas de tecnologia envolvendo eletrônica. Da comunicação à medicina, cada dispositivo possui circuitos integrados, onde os circuitos, se implementados com componentes comuns, consumiriam grande espaço e energia, são construídos em uma pastilha de silício em miniatura usando tecnologias avançadas de semicondutores presentes hoje.
Todos os circuitos integrados digitais são implementados usando portas lógicas como seu bloco de construção fundamental. Cada porta é construída usando pequenos elementos eletrônicos, como transistores, diodos e resistores. O conjunto de portas lógicas construídas usando transistores e resistores acoplados são conhecidos coletivamente como família de portas TTL. Para superar as deficiências das portas TTL, metodologias tecnologicamente mais avançadas foram projetadas para a construção de portas, como pMOS, nMOS e o mais recente e popular tipo de semicondutor de óxido metálico complementar, ou CMOS.
Em um circuito integrado, as portas são construídas sobre uma pastilha de silício, tecnicamente chamada de substrato. Com base na tecnologia usada para a construção do portão, os ICs também são categorizados em famílias de TTL e CMOS, devido às propriedades inerentes ao design do portão fundamental, como níveis de tensão do sinal, consumo de energia, tempo de resposta e escala de integração.
Mais sobre TTL
James L. Buie da TRW inventou o TTL em 1961, e serviu como um substituto para a lógica DL e RTL, e foi o IC de escolha para instrumentação e circuitos de computador por muito tempo. Os métodos de integração TTL vêm se desenvolvendo continuamente e os pacotes modernos ainda são usados em aplicativos especializados.
As portas lógicas
TTL são construídas de transistores e resistores de junção bipolar acoplados, para criar uma porta NAND. A entrada baixa (IL) e a entrada alta (IH) têm faixas de tensão 0 < IL < 0,8 e 2,2 < IH < 5,0 respectivamente. As faixas de tensão de saída baixa e alta são 0 < OL < 0,4 e 2,6 < OH < 5,0 na ordem. As tensões de entrada e saída aceitáveis das portas TTL são submetidas à disciplina estática para introduzir um nível mais alto de imunidade a ruído na transmissão do sinal.
Um portão TTL, em média, tem uma dissipação de potência de 10mW e um atraso de propagação de 10nS, ao conduzir uma carga de 15pF/400 ohm. Mas o consumo de energia é bastante constante em comparação com o CMOS. TTL também tem uma maior resistência a interrupções eletromagnéticas.
Muitas variantes de TTL são desenvolvidas para fins específicos, como pacotes TTL endurecidos por radiação para aplicações espaciais e Schottky TTL (LS) de baixa potência que fornece uma boa combinação de velocidade (9,5 ns) e consumo de energia reduzido (2 mW)
Mais sobre CMOS
Em 1963, Frank Wanlass da Fairchild Semiconductor inventou a tecnologia CMOS. No entanto, o primeiro circuito integrado CMOS não foi produzido até 1968. Frank Wanlass patenteou a invenção em 1967 enquanto trabalhava na RCA, na época.
A família lógica CMOS tornou-se a família lógica mais utilizada devido às suas inúmeras vantagens, como menor consumo de energia e baixo ruído durante os níveis de transmissão. Todos os microprocessadores, microcontroladores e circuitos integrados comuns usam tecnologia CMOS.
As portas lógicas CMOS são construídas usando transistores de efeito de campo FETs, e os circuitos são em sua maioria desprovidos de resistores. Como resultado, as portas CMOS não consomem nenhuma energia durante o estado estático, onde as entradas de sinal permanecem in alteradas. A entrada baixa (IL) e a entrada alta (IH) têm faixas de tensão 0 < IL < 1.5 e 3.5 < IH < 5.0 e as faixas de tensão de saída baixa e alta são 0 < OL < 0.5 e 4,95 < OH < 5,0 respectivamente.
Qual é a diferença entre CMOS e TTL?
• Os componentes TTL são relativamente mais baratos que os componentes CMOS equivalentes. No entanto, a tecnologia CMOs tende a ser econômica em uma escala maior, pois os componentes do circuito são menores e requerem menos regulação em comparação com os componentes TTL.
• Os componentes CMOS não consomem energia durante o estado estático, mas o consumo de energia aumenta com a taxa de clock. TTL, por outro lado, tem um nível de consumo de energia constante.
• Como o CMOS tem requisitos de baixa corrente, o consumo de energia é limitado e os circuitos, portanto, mais baratos e fáceis de serem projetados para gerenciamento de energia.
• Devido aos tempos de subida e descida mais longos, os sinais digitais no ambiente de CMOs podem ser menos caros e complicados.
• Os componentes CMOS são mais sensíveis a interrupções eletromagnéticas do que os componentes TTL.
