Una descripción general de la diferencia entre TTL vs CMOS y cómo elegir entre ellos para sus proyectos electrónicos.
Era 1958 cuando Jack Kilby, de Texas Instruments, introdujo el primer chip de circuito integrado (IC) del mundo en la industria electrónica. Esta invención se extendió como un incendio forestal ya que los circuitos integrados eran más confiables, compactos y también podían ahorrar energía en comparación con los circuitos convencionales utilizados en ese momento. Esto se extendió y cada empresa comenzó a fabricar y adaptar circuitos integrados dando paso a la electrónica moderna como la conocemos hoy.
Un pequeño avance sobre la Diferencia entre TTL vs CMOS.
Existen muchas técnicas de fabricación utilizadas en la fabricación de circuitos integrados. Los dos tipos más populares son CMOS y TTL IC, escogiendo uno u otro en función de los requisitos de diseño de su proyecto. Lógica de transistores de transistores (TTL) que se introdujo en 1963 y el semiconductor de óxido de metal complementario (CMOS) que se introdujo en 1968. En este artículo discutiremos sobre estas dos tecnologías.
¿Qué es el CMOS?
CMOS es la forma abreviada de semiconductor de óxido de metal complementario y es una tecnología para fabricar los circuitos integrados que se utilizan en diversas aplicaciones. Lo más común en CMOS es la fabricación del tipo MOSFET, utiliza los pares complementarios y simétricos de los transistores de efecto de campo de óxido de metal tipo p y tipo n para realizar las funciones lógicas. A continuación se muestra la combinación de transistores PMOS y NMOS que se utilizan en un solo paquete.
Tecnología CMOS
Varios tipos de circuitos integrados se construyen utilizando la tecnología CMOS como los microprocesadores, microcontroldaores, chips de memoria y otros circuitos lógicos digitales.
RCA fue unos de los mayores fabricantes de circuitos lógicos con la tecnología CMOS.
La imagen anterior muestra el inversor CMOS CD40106.
En circuitos analógicos como los convertidores de datos, sensores de imagen y transceptores, esta tecnología se utiliza ampliamente. CMOS propaga ambas lógicas, alta y baja o 0 y 1.
¿Qué es el TTL?
TTL significa Transistor-Transistor Logic (en español, Lógica Transistor Transistor). Es una familia lógica compuesta por transistores de unión bipolar (BJT). Aquí, ambas funciones (lógica y amplificación) son realizadas por los transistores; por lo tanto, se llama como la Lógica Transistor-Transistor. Un ejemplo ideal de la lógica TTL IC sería puerta lógica ICs como el NAND 7400 o el 7402, puerta NOR.
Arriba, circuito integrado TTL.
TTL es la forma abreviada de lógica transistor-transistor. La lógica TTL utiliza múltiples transistores que tienen múltiples emisores y múltiples entradas.
Las puertas lógicas TTL están formadas por los transistores y resistencias de unión bipolar. Hay muchas variantes de TTL desarrolladas para diversos fines particulares, como los paquetes TTL endurecidos por radiación para aplicaciones espaciales y los diodos Schottky de baja potencia que pueden proporcionar una excelente combinación de velocidad y menor consumo de energía.
Tenga en cuenta la diferencia entre TTL vs CMOS en el diseño electrónico.
Si tuviéramos que elegir entre uno y otro ¿Cuál es mejor?
La ventaja del CMOS sobre los chips TTL es que el CMOS tiene una mayor densidad de puertas lógicas dentro del mismo material. Los chips TTL consumen más energía en comparación con la energía consumida por los chips CMOS incluso en reposo. El consumo de energía del CMOS depende de varios factores y es variable. La frecuencia de reloj es uno de los principales factores para el consumo de energía. Valores de reloj más altos resultarán en mayor consumo. Al hacer las comparaciones, una sola puerta en el chip CMOS consumiría los 10 nW de potencia, mientras que una puerta equivalente en el chip TTL consumirá aproximadamente 10 mW de potencia. La diferencia es sustancialmente alta y es por eso que el chip CMOS es más preferido frente el TTL.
Pero, no todo es bueno para el CMOS.
Cuando se considera el diseño y la fabricación, no hay duda de que los chips CMOS son muy delicados y difíciles de manejar, ya que son muy susceptibles a la descarga electrostática . Una cantidad muy pequeña de electricidad estática podría dañar los chips CMOS. Por lo tanto, las personas suelen dañar involuntariamente sus chips solo al tocar los terminales del CMOS. Algunas diferencias básicas entre CMOS y TTL se explican a continuación:
1. Los componentes CMOS son generalmente más caros en comparación con los componentes TTL. Pero a nivel de sistema, los chips CMOS son menos costosos ya que estos son de menor tamaño en comparación con los chips TTL.
2. Hay retrasos de propagación presentes en ambos. En promedio, los retrasos de propagación de TTL suelen ser de 10 nS, mientras que los retrasos de propagación para el CMOS se encuentran entre 20 y 50 nS
3. CMOS tiene mejor tiempo de subida y bajada por lo tanto las señales digitales son más simples y menos costosos con los chips CMOS.
4. Hay una diferencia sustancial en el rango de nivel de voltaje para ambos. Para TTL es de 4.75 V a 5.25 V, mientras que para CMOS oscila entre 0 y 1/3 VDD en un nivel bajo y 2 / 3VDD a VDD en niveles altos.
5. La tecnología CMOS es más económica y se prefiere más en comparación con la lógica TTL.
6. Los requisitos actuales del CMOS son bajos y el consumo de energía es limitado . Por lo tanto, es más fácil diseñar los circuitos con la mejor administración de energía porque hoy día tenemos muchos aparatos alimentados con baterías.
7. Las interrupciones electromagnéticas de los componentes CMOS son más sensibles en comparación con los componentes TTL
8. CMOS tiene otra ventaja sobre el TTL de que permite un menor ruido durante la transmisión.
9. El número de cargas estándar que podrían conectarse a la salida de una puerta bajo operación normal es de 10 unidades para TTL, mientras que para el CMOS es de 50.
10. Los circuitos CMOS tienen mejor inmunidad al ruido frente a los circuitos TTL.
11. Las puertas básicas que se usan en la construcción del TTL son las compuertas NAND mientras que las puertas NAND, NOR se usan en los circuitos CMOS.
¿Es CMOS una buena opción sobre el componente TTL?
Comparando las familias lógicas TTL y CMOS, CMOS tiene más ventaja sobre los componentes TTL. Consume menos energía que el TTL y también es más económico. La potencia de salida del CMOS es mayor y también de menor tamaño. Con una mayor inmunidad al ruido, permiten transmitir niveles más bajos de ruido. Además, los retrasos de propagación son más pequeños y, por lo tanto, proporcionan una transmisión más rápida de las señales que los circuitos TTL.
Conclusión – Diferencia entre CMOS vs TTL
Para comparar TTL y CMOS, uno debe pensar en los puntos mencionados anteriormente. Como el CMOS consta de los circuitos FET y TTL están formados por BJT, los chips CMOS son mucho más rápidos y eficientes. Hay una densidad mucho mayor de las funciones lógicas en un solo chip en CMOS en comparación con el TTL. Además, el consumo de energía de los circuitos TTL es mayor en comparación con el consumo de energía de CMOS . Aunque el CMOS tiene un menor consumo de energía, los chips CMOS son más susceptibles a la descarga eléctrica estática y, por lo tanto, pueden dañarse fácilmente. Los chips CMOS podrían tener la lógica TTL y podrían usarse para reemplazar el IC TTL.
De todo lo anterior debemos de tener en cuenta que el tipo de tecnología será según nuestro diseño, aunque el CMOS tenga sus ventajas, lo importante es que nuestro proyecto sea robusto y eficaz.
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Hasta pronto.