تفاوت آی سی های TTL و CMOS

TTL  و CMOS دو نوع متداول خانواده منطق دیجیتال هستند که در مدارهای الکترونیکی استفاده می شوند. CMOS یک روش

محبوب برای ساخت مدارهای مجتمع دیجیتال است. TTL یک خانواده منطق دیجیتال پرکاربرد در طراحی مدارهای مجتمع است.

CMOS چیست؟

CMOS یک روش محبوب برای ساخت مدارهای مجتمع دیجیتال است. مصرف انرژی کم، ایمنی خوب در برابر نویز و سازگاری با طیف گسترده ای از سطوح ولتاژ آن را متمایز می کند. در اینجا یک توضیح عمیق تر از فناوری CMOS آورده شده است:

ترانزیستورهای ماسفت: ماسفت ها (ترانزیستورهای اثر میدانی فلز-اکسید-نیمه هادی) برای ساخت گیت های منطقی CMOS استفاده می شوند. ماسفت ها دارای سه پایانه هستند و از یک دروازه فلزی، یک لایه عایق (اکسید) و یک کانال نیمه هادی تشکیل شده اند. ترانزیستورهای NMOS (نمونه MOSFET) و PMOS (MOSFET نوع p) در CMOS استفاده می شوند.

جفت مکمل: در CMOS، استفاده از هر دو ترانزیستور NMOS و PMOS در هر گیت منطقی به عنوان “مکمل” نامیده می شود. سطوح منطقی ولتاژ پایین (0 یا زمین) توسط ترانزیستورهای NMOS کنترل می شوند، در حالی که سطوح منطقی ولتاژ بالا (1 یا ولتاژ منبع تغذیه) توسط ترانزیستورهای PMOS مدیریت می شوند. این آرایش باعث استفاده بهینه از توان و کاهش مصرف برق ساکن می شود.

گیت های منطقی CMOS: از ترکیب ترانزیستورهای NMOS و PMOS برای ساخت گیت های منطقی CMOS استفاده می شود. اینورتر CMOS، گیت NAND، گیت NOR و گیت XOR رایج ترین گیت های CMOS هستند. این گیت ها می توانند به منظور ایجاد مدارهای دیجیتال پیچیده تر به یکدیگر متصل شوند

فناوری CMOS به دلیل مصرف کم انرژی، ایمنی خوب در برابر نویز، سازگاری با سطوح مختلف ولتاژ و سازگاری در طراحی مدار، به انتخاب ارجح برای طراحی مدارهای مجتمع دیجیتال تبدیل شده است. در کاربردهای مختلفی از جمله ریزپردازنده ها استفاده می شود

TTL چیست؟

TTL (منطق ترانزیستور ترانزیستور) یک خانواده منطق دیجیتال پرکاربرد در طراحی مدارهای مجتمع است. این به دلیل دوام، عملکرد سریع و سازگاری با طیف گسترده ای از دستگاه های ورودی و خروجی مشهور است. فناوری TTL در زیر توضیح داده شده است:

ترانزیستورهای دوقطبی: ترانزیستورهای اتصال دوقطبی (BJT) برای ساخت گیت های منطقی TTL استفاده می شوند. این ترانزیستورها دارای سه پایانه هستند: پایه، امیتر و کلکتور. گیت های TTL از ترانزیستورهای دوقطبی استفاده می کنند که NPN (منفی-مثبت-منفی) یا PNP (مثبت-منفی-مثبت) هستند.

عملکرد ترانزیستور دوقطبی: ترانزیستورهای TTL در ناحیه فعال عمل می کنند، جایی که اتصال پایه-امیتر ترانزیستور بایاس رو به جلو است. جریانی که از مدار کلکتور-امیتر ترانزیستور می گذرد، خروجی یک گیت TTL را مشخص می کند.

سطوح ولتاژ: سطوح ولتاژ سطوح منطقی TTL ثابت است. سطح منطقی پایین (0) معمولاً با ولتاژ نزدیک به 0 ولت نشان داده می شود، در حالی که سطح منطقی بالا (1) معمولاً با ولتاژ نزدیک به ولتاژ منبع تغذیه (معمولاً 5 ولت) نشان داده می شود. دستگاه های TTL برای عملکرد در سطوح مختلف ولتاژ طراحی نشده اند.

مصرف برق: مدارهای TTL حتی در حالت بیکار به مقدار زیادی برق نیاز دارند. این به این دلیل است که جریان از طریق ترانزیستورهای منطقه فعال جریان دارد. در نتیجه، TTL نسبت به CMOS انرژی کمتری دارد.

تفاوت بین CMOS و TTL

جدول زیر تفاوت های عمده بین CMOS و TTL را نشان می دهد:

نتیجه گیری :

در نتیجه، CMOS و TTL دو خانواده متفاوت از منطق دیجیتال با تفاوت در فناوری، مصرف برق، سطوح ولتاژ، ایمنی نویز، قابلیت‌های فن خروجی، سرعت و سازگاری هستند.

مدارهای CMOS مبتنی بر فناوری ماسفت هستند، به توان بسیار کمی نیاز دارند، در سطوح مختلف ولتاژ کار می‌کنند، از ایمنی نویز عالی برخوردار هستند، و دارای قابلیت بادکش بالایی هستند، اما ممکن است تأخیر انتشار قابل توجهی بیشتری داشته باشند. مدارهای TTL از ترانزیستورهای دوقطبی استفاده می کنند، توان قابل توجهی را حتی در زمان بیکار تخلیه می کنند، دارای سطوح ولتاژ ثابت، حاشیه نویز خوب، و قابلیت های فن خروجی کمتری نسبت به CMOS هستند، اما به طور کلی تاخیر انتشار سریع تری دارند.

تصمیم بین CMOS و TTL به نیازهای خاص برنامه مانند مصرف انرژی، ایمنی نویز، سرعت و الزامات رابط بستگی دارد. برای اطلاعات دقیق و اطمینان از طراحی و سازگاری بهینه در مدارهای الکترونیکی، برگه های داده و مشخصات فنی دستگاه های خاص CMOS و TTL را بررسی کنید.