CMOS frente a TTL
Con el advenimiento de la tecnología de semiconductores, se desarrollaron los circuitos integrados, y han llegado a 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 mucho 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 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 conocen colectivamente como familia de puertas TTL. Para superar las deficiencias de las compuertas TTL, se diseñaron metodologías tecnológicamente más avanzadas para la construcción de compuertas, como pMOS, nMOS y el tipo de semiconductor de óxido de metal complementario más reciente y popular, o CMOS.
En un circuito integrado, las puertas están construidas sobre una oblea de silicio, técnicamente llamada sustrato. En función de 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 las puertas, 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 reemplazo de la lógica DL y RTL, y fue el IC elegido para instrumentación y circuitos de 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. La entrada baja (IL) y la entrada alta (IH) tienen rangos de tensión 0 < IL < 0,8 y 2,2 < IH < 5,0 respectivamente. Los rangos de voltaje de salida baja y alta son 0 < OL < 0.4 y 2.6 < OH < 5.0 en el pedido. Los voltajes de entrada y salida aceptables 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 compuerta TTL, en promedio, tiene una disipación de potencia de 10 mW y un retardo de propagación de 10 nS, cuando maneja una carga de 15 pF/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 resistentes a la radiación para aplicaciones espaciales y Schottky TTL (LS) de baja potencia que proporciona una buena combinación de velocidad (9,5 ns) y consumo de energía reducido (2 mW)
Más información 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 un menor consumo de energía y un 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 usando transistores de efecto de campo FET, y la circuitería está mayormente desprovista 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 (IL) y la entrada alta (IH) tienen rangos de tensión 0 < IL < 1,5 y 3,5 < IH < 5,0 y los rangos de voltaje de salida baja y salida alta son 0 < OL < 0.5 y 4,95 < OH < 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 corriente bajos, el consumo de energía es limitado y, por lo tanto, los circuitos son más económicos y fáciles de diseñar para la administración de energía.
• Debido a los tiempos de subida y bajada más largos, las señales digitales en el entorno de CMO pueden ser menos costosas y complicadas.
• Los componentes CMOS son más sensibles a las perturbaciones electromagnéticas que los componentes TTL.
