CMOS vs TTL
Хагас дамжуулагч технологи бий болсноор нэгдсэн хэлхээг хөгжүүлж, электрониктой холбоотой бүх төрлийн технологийн арга замыг олсон. Харилцаа холбооноос эхлээд анагаах ухаан хүртэл бүх төхөөрөмж нь нэгдсэн хэлхээтэй бөгөөд хэлхээг энгийн эд ангиудыг ашиглан хийвэл их зай, эрчим хүч зарцуулдаг бол орчин үеийн дэвшилтэт хагас дамжуулагч технологийг ашиглан бяцхан цахиур хавтан дээр бүтээгдсэн.
Бүх дижитал нэгдсэн хэлхээг үндсэн барилгын блок болгон логик хаалга ашиглан хэрэгжүүлдэг. Хаалга бүрийг транзистор, диод, резистор гэх мэт жижиг электрон элементүүдийг ашиглан бүтээдэг. Хосолсон транзистор ба резисторыг ашиглан бүтээгдсэн логик хаалганы багцыг TTL хаалганы гэр бүл гэж нэрлэдэг. TTL хаалганы дутагдлыг арилгахын тулд pMOS, nMOS болон хамгийн сүүлийн үеийн түгээмэл нэмэлт металлын исэл хагас дамжуулагч төрөл буюу CMOS зэрэг хаалга барихад илүү технологийн дэвшилтэт аргачлалуудыг боловсруулсан.
Нэгдсэн хэлхээнд хаалгыг техникийн хувьд субстрат гэж нэрлэдэг цахиур хавтан дээр бүтээдэг. Хаалга барихад ашигласан технологид тулгуурлан дохионы хүчдэлийн түвшин, эрчим хүчний хэрэглээ, хариу үйлдэл үзүүлэх хугацаа, интеграцчлалын цар хүрээ зэрэг хаалганы үндсэн дизайны өвөрмөц шинж чанаруудын улмаас IC-ийг TTL болон CMOS гэсэн гэр бүлд ангилдаг.
TTL-н талаар дэлгэрэнгүй
TRW-ийн Жеймс Л. Буи 1961 онд TTL-ийг зохион бүтээсэн бөгөөд энэ нь DL болон RTL логикийг орлож, урт хугацааны туршид багаж хэрэгсэл, компьютерийн хэлхээний сонгосон IC байсан. TTL интеграцийн аргууд тасралтгүй хөгжиж байгаа бөгөөд орчин үеийн багцуудыг тусгай хэрэглээнд ашигласаар байна.
TTL логик хаалганууд нь NAND хаалгыг бий болгохын тулд хос туйлт холболтын транзистор ба резисторуудаас бүрддэг. Оролтын бага (IL) болон Оролтын өндөр (IH) хүчдэлийн муж 0 < IL < 0.8 ба 2.2 < IH < 5.0 тус тус. Гаралтын бага ба гаралтын өндөр хүчдэлийн мужууд нь дарааллаар 0 < OL < 0.4 ба 2.6 < OH < 5.0 байна. TTL хаалганы хүлээн зөвшөөрөгдсөн оролт, гаралтын хүчдэлийг дохионы дамжуулалтад дуу чимээний эсэргүүцлийг илүү өндөр түвшинд нэвтрүүлэхийн тулд статик сахилга батыг мөрддөг.
TTL хаалга нь 15pF/400 ом ачааллыг жолоодох үед дунджаар 10мВт эрчим хүч зарцуулж, 10nS тархалтын сааталтай байдаг. Гэхдээ эрчим хүчний хэрэглээ нь CMOS-той харьцуулахад харьцангуй тогтмол байдаг. TTL нь мөн цахилгаан соронзон тасалдалд илүү өндөр эсэргүүцэлтэй байдаг.
TTL-ийн олон хувилбаруудыг сансрын хэрэглээнд зориулсан цацрагаар хатууруулсан TTL багцууд болон хурд (9.5 ns) болон бага эрчим хүчний зарцуулалтыг (2 мВт) сайн хослуулсан бага чадлын Schottky TTL (LS) зэрэг тусгай зориулалтаар боловсруулсан болно.
CMOS-н талаар дэлгэрэнгүй
1963 онд Fairchild Semiconductor компанийн Фрэнк Ванласс CMOS технологийг зохион бүтээжээ. Гэсэн хэдий ч анхны CMOS нэгдсэн хэлхээг 1968 он хүртэл үйлдвэрлэж чадаагүй. Фрэнк Ванласс 1967 онд RCA-д ажиллаж байхдаа шинэ бүтээлээ патентжуулжээ.
CMOS логик гэр бүл нь бага эрчим хүч зарцуулалт, дамжуулах түвшний дуу чимээ бага зэрэг олон давуу талуудын улмаас хамгийн өргөн хэрэглэгддэг логик гэр бүл болсон. Бүх нийтлэг микропроцессорууд, микроконтроллерууд болон нэгдсэн хэлхээнүүд нь CMOS технологийг ашигладаг.
CMOS логик хаалганууд нь хээрийн эффект транзистор FET-уудыг ашиглан бүтээгдсэн бөгөөд хэлхээ нь ихэвчлэн резисторгүй байдаг. Үүний үр дүнд CMOS хаалга нь дохионы оролт өөрчлөгдөөгүй хэвээр байх статик төлөвийн үед ямар ч эрчим хүч хэрэглэдэггүй. Оролтын бага (IL) болон Оролтын өндөр (IH) хүчдэлийн муж 0 < IL < 1.5 ба 3.5 < IH < 5.0 ба гаралтын бага ба гаралтын өндөр хүчдэлийн мужууд 0 < OL3 630225 ба 4.95 < OH < 5.0 тус тус.
CMOS болон TTL хоёрын ялгаа юу вэ?
• TTL бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь ижил төстэй CMOS бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс харьцангуй хямд байдаг. Гэсэн хэдий ч хэлхээний бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь TTL бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй харьцуулахад бага зохицуулалт шаарддаг тул CMO технологи нь илүү хэмнэлттэй байх хандлагатай байдаг.
• CMOS бүрэлдэхүүн хэсэг нь статик төлөвийн үед эрчим хүч хэрэглэдэггүй, харин эрчим хүчний хэрэглээ цагийн хурдаар нэмэгддэг. Харин TTL нь тогтмол эрчим хүчний хэрэглээний түвшинтэй.
• CMOS нь гүйдлийн шаардлага багатай тул эрчим хүчний хэрэглээ хязгаарлагдмал, тиймээс цахилгааны удирдлагад зориулж хэлхээ нь хямд бөгөөд хялбархан зохиогддог.
• Өсөх, буурах хугацаа удаан байдаг тул CMO-н орчин дахь дижитал дохио нь хямд бөгөөд төвөгтэй байж болно.
• CMOS бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь TTL бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс цахилгаан соронзон тасалдалд илүү мэдрэмтгий байдаг.
