8.10. Характеристики ТТЛ і КМОП
Давайте порівняємо характеристики двох сімейств:
Напруга живлення: для ТТЛ, в той час як сімейства КМОП мають більш широкий діапазон: від до В для НС і АС, від до В для серій. Сімейства НСТ і ACT, розроблені для сумісності з біполярними ТТЛ, вимагають напруги харчування В.
Логічний поріг ТТЛ визначається падінням напруги на двох діодах по відношенню до землі (близько 1,3 В), в той час як для елементів КМОП значення вхідного порога дорівнює приблизно половині напруги живлення, але може коливатися в широких межах (типово від 1/3 до 2/3 напруги живлення).
КМОП-сімейства НСТ і ACT спроектовані з низьким порогом спрацьовування для сумісності з ТТЛ, оскільки біполярні ТТЛ не допускають відхилення в харчуванні (див. Нижче).
Входи КМОП елементів чутливі до статичної електрики і можуть виходити з ладу при маніпуляціях з ними.
В обох родинах на невикористовувані входи в залежності від ситуації слід подавати ВИСОКИЙ або НИЗЬКИЙ рівні (далі про це буде сказано).
Вихід. Вихідний каскад вентиля ТТЛ в стані НИЗЬКОЇ рівня поводиться як насичений транзистор, напруга на якому близько до потенціалу землі, а в стані ВИСОКОГО рівня-як повторювач з високим вихідним напругою, рівним приблизно напрузі харчування мінус падіння напруги на двох діодах. Для всіх КМОП-сімейств (включаючи НСТ і ACT) вихід є відкритий польовий транзистор, підключений до землі або до шини харчування. Зазвичай швидкодіючі сімейства мають більш високу навантажувальну здатність, ніж повільні, НС, НСТ).
Швидкодія і потужність. Біполярні ТТЛ-сімейства споживають значний струм спокою - тим більший, чим швидше сімейства (AS і F) при відповідних швидкостях від 25 МГц (для LS) до 100 МГц (для AS і F). Все КМОП-сімейства споживають нульовий струм. Однак їх розсіює потужність лінійно зростає з ростом частоти (потрібно струм для перемикання ємнісний навантаження), і КМОП-елементи, що працюють на найвищій частоті, розсіюють часто таку ж потужність, як еквіваленти ТТЛ (рис. 8.18). Діапазон швидкодії КМОП-елементів простягається від 2 МГц (для при 5 В) до 100 МГц (для АСТ / АС).
Мал. 8.18. Залежність потужності розсіювання від частоти.
Однак при збільшенні швидкодії використовуйте сімейство АС; для широкого діапазону харчування, де не потрібна висока швидкість, використовуйте або, використовуйте НСТ (або навіть LS) для сумісності з біполярними ТТЛ-виходами, якщо вам не потрібно швидкодію ACT (або AS, або F). У деяких застосуваннях з високою щільністю розміщення (пам'ять, мікропроцесори), КМОП-пристрої краще, зважаючи на їх відносно високої потужності розсіювання. А для супершвидкісної застосувань (вище 100 МГц) ви змушені використовувати ЕСЛ-елементи, які працюють до частот 500 МГц, або використовувати прилади з арсеніду галію, які функціонують до. Дивіться розд. 14.15 і табл. 9.1 для повного обговорення логічних КМОП.
В межах одного логічного сімейства виходи елементів легко стикуються з входами і зазвичай не варто турбуватися про порогових рівнях, вхідному струмі і т. П. Наприклад, виходи елементів сімейств ТТЛ або КМОП можуть працювати не менше ніж на 10 входів (характеристика носить назву коефіцієнта розгалуження по виходу: для ТТЛ коефіцієнт розгалуження по виходу дорівнює 10), таким чином, для забезпечення сумісності не потрібно застосування спеціальних заходів. У наступному розділі будуть розглянуті питання сполучення між різними логічними родинами, а також між логічними схемами і зовнішніми пристроями.