CMOS frente a TTL
Con el advenimiento de la tecnología de semiconductores, se desarrollaron circuitos integrados que han encontrado su camino hacia todas las formas de tecnología relacionadas con la electrónica. Desde la comunicación hasta la medicina, cada dispositivo tiene circuitos integrados, donde los circuitos, si se implementan con componentes ordinarios consumirían gran espacio y energía, se construyen sobre una oblea de silicio en miniatura utilizando tecnologías de semiconductores avanzadas presentes en la actualidad.
Todos los circuitos integrados digitales se implementan utilizando puertas lógicas como su bloque de construcción fundamental. Cada puerta se construye utilizando pequeños elementos electrónicos como transistores, diodos y resistencias. El conjunto de puertas lógicas construidas con transistores acoplados y resistencias se conoce colectivamente como familia de puertas TTL. Para superar las deficiencias de las puertas TTL, se diseñaron metodologías tecnológicamente más avanzadas para la construcción de puertas, como pMOS, nMOS y el tipo de semiconductor de óxido metálico complementario más reciente y popular, o CMOS.
En un circuito integrado, las puertas se construyen sobre una oblea de silicio, técnicamente llamada sustrato. Según la tecnología utilizada para la construcción de puertas, los circuitos integrados también se clasifican en familias de TTL y CMOS, debido a las propiedades inherentes del diseño fundamental de la puerta, como los niveles de voltaje de la señal, el consumo de energía, el tiempo de respuesta y la escala de integración.
Más sobre TTL
James L. Buie de TRW inventó TTL en 1961, y sirvió como un reemplazo para la lógica DL y RTL, y fue el circuito integrado de elección para circuitos de instrumentación y computadora durante mucho tiempo. Los métodos de integración TTL se han desarrollado continuamente y los paquetes modernos todavía se utilizan en aplicaciones especializadas.
Las puertas lógicas TTL están construidas con transistores y resistencias de unión bipolar acoplados, para crear una puerta NAND. Input Low (I L) y Input High (I H) tienen rangos de voltaje 0 <I L <0.8 y 2.2 <I H <5.0 respectivamente. Los rangos de voltaje de salida baja y alta de salida son 0 <O L <0.4 y 2.6 <O H <5.0 en el orden. Los voltajes aceptables de entrada y salida de las puertas TTL están sujetos a disciplina estática para introducir un mayor nivel de inmunidad al ruido en la transmisión de la señal.
Una puerta TTL, en promedio, tiene una disipación de potencia de 10 mW y un retardo de propagación de 10 nS, cuando conduce una carga de 15pF / 400 ohmios. Pero el consumo de energía es bastante constante en comparación con el CMOS. TTL también tiene una mayor resistencia a las interrupciones electromagnéticas.
Muchas variantes de TTL se desarrollan para fines específicos, como paquetes TTL endurecidos por radiación para aplicaciones espaciales y Schottky TTL (LS) de bajo consumo que proporciona una buena combinación de velocidad (9.5ns) y consumo de energía reducido (2mW).
Más sobre CMOS
En 1963, Frank Wanlass de Fairchild Semiconductor inventó la tecnología CMOS. Sin embargo, el primer circuito integrado CMOS no se produjo hasta 1968. Frank Wanlass patentó la invención en 1967 mientras trabajaba en RCA, en ese momento.
La familia lógica CMOS se ha convertido en la familia lógica más utilizada debido a sus numerosas ventajas, como menor consumo de energía y bajo nivel de ruido durante los niveles de transmisión. Todos los microprocesadores, microcontroladores y circuitos integrados comunes utilizan tecnología CMOS.
Las puertas lógicas CMOS se construyen utilizando transistores de efecto de campo FET, y el circuito está mayormente desprovisto de resistencias. Como resultado, las puertas CMOS no consumen energía en absoluto durante el estado estático, donde las entradas de señal permanecen sin cambios. La entrada baja (I L) y la entrada alta (I H) tienen rangos de voltaje 0 <I L <1.5 y 3.5 <I H <5.0 y los rangos de voltaje de salida baja y alta son 0 <O L <0.5 y 4.95 <O H <5,0 respectivamente.
¿Cuál es la diferencia entre CMOS y TTL?
• Los componentes TTL son relativamente más baratos que los componentes CMOS equivalentes. Sin embargo, la tecnología CMO tiende a ser económica a mayor escala, ya que los componentes del circuito son más pequeños y requieren menos regulación en comparación con los componentes TTL.
• Los componentes CMOS no consumen energía durante el estado estático, pero el consumo de energía aumenta con la frecuencia del reloj. TTL, por otro lado, tiene un nivel de consumo de energía constante.
• Dado que CMOS tiene requisitos de baja corriente, el consumo de energía es limitado y los circuitos, por lo tanto, más baratos y fáciles de diseñar para la administración de energía.
• Debido a los tiempos de subida y bajada más prolongados, las señales digitales en el entorno de los CMO pueden ser menos costosas y complicadas.
• Los componentes CMOS son más sensibles a las interrupciones electromagnéticas que los componentes TTL.
