Pengertian IC TTL Dan CMOS

IC atau integrated circuit adalah komponen elektronika semikonduktor yang merupakan

gabungan dari ratusan atau ribuan komponen-komponen lain. Bentuk IC berupa kepingan silikon

padat, biasanya berwarna hitam yang mempunyai banyak kaki-kaki (pin) sehingga bentuknya

mirip sisir.

Ada beberapa macam IC berdasarkan komponen utamanya yaitu IC   TTL Dan IC CMOS .

Dengan adanya teknologi IC ini sangat menguntungkan, sehingga rangkaian yang tadinya

memakan banyak tempat dan sangat rumit bisa diringkas dalam sebuah kepingan IC.

IC TTL (Integrated Circuit Transistor Transistor Logic).

IC TTL adalah IC yang banyak digunakan dalam rangkaian-rangkaian digital karena

menggunakan sumber tegangan yang relatif rendah, yaitu antara 4,75 Volt sampai 5,25 Volt.

Komponen utama IC TTL adalah beberapa transistor yang digabungkan sehingga membentuk

dua keadaan (ON/FF). Dengan mengendalikan kondisi ON/OFF transistor pada IC digital, dapat

dibuat berbagai fungsi logika. ada tiga fungsi logika dasar yaitu AND, OR dan NOT.

IC CMOS (IC Complementary Metal Oxide Semiconductor)

 Sebenarnya antara IC TTL dan IC CMOS memiliki pengertian sama, hanya terdapat beberapa

perbedaan yaitu dalam penggunaan IC CMOS konsumsi daya yang diperlukan sangat rendah dan

memungkinkan pemilihan tegangan sumbernya yang jauh lebih lebar yaitu antara 3 V sampai 15

V. level pengsaklaran CMOS merupakan fungsi dari tegangan sumber. Makin tinggi sumber

tegangan akan sebesar tegangan yang memisahkan antara keadaan “1” dan “0”. Kelemahan IC

CMOS diantaranya seperti  kemungkinan rusaknya komponen akibat elektrostatis dan harganya

lebih mahal. Perlu diingat bahwa semua masukan (input) CMOS harus di groundkan atau

dihubungkan dengan sumber tegangan.

Diode-Transistor Logic Diode Transistor Logic

Seperti yang kami katakan dalam halaman pada logika dioda , masalah dasar dengan DL

gerbang adalah bahwa mereka cepat memburuk sinyal logis. Namun, mereka melakukan

pekerjaan untuk satu tahap pada suatu waktu, jika sinyal tersebut kembali diperkuat antara

gerbang. Fungsi Gerbang NOR.

Pintu gerbang diatas adalah DL gerbang OR diikuti oleh inverter seperti yang kita melihat di

halaman pada resistor-transistor logic . Fungsi ATAU masih dilakukan oleh dioda. Namun,

terlepas dari jumlah logika 1 input, ada tertentu menjadi tegangan masukan cukup tinggi untuk

mendorong transistor ke dalam kejenuhan. Hanya jika semua input logika 0 akan transistor akan

menahan. Jadi, sirkuit ini melakukan fungsi NOR.

Keuntungan dari sirkuit ini lebih setara RTL adalah bahwa logika OR dilakukan oleh dioda,

bukan oleh resistor. Karena itu tidak ada interaksi antara input yang berbeda, dan sejumlah

dioda dapat digunakan.

Kelemahan rangkaian ini adalah resistor masukan transistor. Keberadaannya cenderung untuk

memperlambat sirkuit ke bawah, sehingga membatasi kecepatan di mana transistor dapat beralih

negara.

Gambar Fungsi Derbang NAND

Setiap masukan logika 0 akan segera menarik basis transistor turun dan mengubah transistor off,

kan? Ingat bahwa dasar 0,65 volt untuk tegangan input transistor? Dioda menunjukkan

tegangan maju sangat mirip ketika mereka melakukan saat ini. Oleh karena itu, bahkan dengan

semua masukan di tanah, basis transistor akan berada di sekitar 0,65 volt, dan transistor dapat

bekerja.

Untuk mengatasi masalah ini, kita dapat menambahkan dioda seri dengan memimpin basis

transistor, seperti yang ditunjukkan pada gambar diatas. Sekarang tegangan maju diperlukan

untuk mengubah transistor dalam posisi on adalah 1,3 volt. Untuk asuransi bahkan lebih, kita

bisa menambahkan dioda seri kedua dan membutuhkan 1,95 volt untuk mengaktifkan transistor .

Dengan begitu kita juga bisa yakin bahwa perubahan suhu tidak akan secara signifikan

mempengaruhi operasi dari rangkaian. sirkuit ini akan bekerja sebagai gerbang NAND. Selain

itu, sebagai gerbang NOR dengan, kita dapat digunakan sebagai masukan dioda sebanyak kita

mungkin ingin tanpa menaikkan ambang tegangan.

Selain itu, dengan tidak ada resistor seri di sirkuit masukan, ada yang kurang dari efek

perlambatan, sehingga pintu gerbang dapat beralih negara lebih cepat dan menangani frekuensi

yang lebih tinggi.

Pertanyaan jelas berikutnya adalah, kita bisa mengatur ulang hal-hal sehingga gerbang NOR

dapat menghindari resistor yang, dan karenanya beralih lebih cepat juga?

Jawabannya adalah, Ya, ada. Perhatikan rangkaian yang ditunjukkan diatas. Di sini kita

menggunakan transistor terpisah yang terhubung bersama-sama. Masing-masing memiliki input

tunggal, dan karena itu berfungsi sebagai inverter dengan sendirinya.

Namun, dengan kolektor transistor dihubungkan bersama-sama, logika 1 diterapkan pada

masukan baik akan memaksa output logika 0. Ini adalah fungsi NOR. Kita dapat menggunakan

dioda beberapa masukan pada salah satu atau kedua transistor, seperti dengan DTL gerbang

NAND. Hal ini akan memberikan kita sebuah DAN-NOR fungsi, dan berguna dalam beberapa

keadaan. Seperti konstruksi juga dikenal sebagai AOI (untuk AND-OR-Invert) sirkuit.

Diode Logic

Logika Dioda memanfaatkan fakta bahwa perangkat elektronik yang dikenal sebagai dioda akan

melakukan arus listrik dalam satu arah, tetapi tidak dalam yang lain. Dengan cara ini, dioda

bertindak sebagai saklar elektronik.

Untuk rangkaian diatas merupakan Logika gerbang OR dan AND diode dasar. Kita akan

berasumsi bahwa logika 1 diwakili oleh 5 volt, dan logika 0 diwakili oleh tanah, atau nol volt.

Dalam gambar ini, jika kedua masukan yang dibiarkan tidak tersambung atau baik di logika 0,

keluaran Z juga akan diadakan di nol volt dengan resistor, dan dengan demikian akan menjadi

logika 0 juga. Namun, jika input baik dinaikkan menjadi +5 volt, dioda tersebut akan menjadi

bias maju dan karenanya akan melakukan. Ini pada gilirannya akan memaksa output sampai ke

logika 1. Jika kedua input logika 1, output masih akan logika 1. Oleh karena itu, gerbang ini

dengan benar melakukan fungsi logika OR.

Dengan menggunakan tingkat logika yang sama, tetapi dioda terbalik dan resistor diatur untuk

menarik tegangan output hingga keadaan 1 logika. Untuk contoh ini, + V = +5 volt, meskipun

tegangan lain hanya dapat dengan mudah digunakan. Sekarang, jika kedua masukan yang tidak

terhubung atau jika mereka baik di logika 1, keluaran Z akan pada logika 1. Jika input baik

didasarkan (logika 0), dioda yang akan melakukan dan akan menarik output ke logika 0 juga.

Kedua input harus logika 1 agar output yang akan logika 1, maka sirkuit ini melakukan fungsi

logika AND.

Dalam kedua gerbang, kami telah membuat asumsi bahwa dioda tidak memperkenalkan apapun

kesalahan atau kerugian ke rangkaian. Ini tidak benar-benar terjadi, sebuah dioda silikon akan

mengalami penurunan tegangan maju sekitar 0.65v ke 0.7V ketika bekerja.

Tapi kita bisa mendapatkan sekitar ini sangat baik dengan menentukan bahwa setiap tegangan

3,5 volt di atas harus logika 1, dan setiap tegangan 1,5 volt di bawah ini akan logika 0. Hal ini

ilegal di sistem untuk tegangan output menjadi antara 1,5 dan 3,5 volt, ini adalah wilayah

tegangan tidak terdefinisi.

Gerbang individu seperti dua di atas dapat digunakan untuk keuntungan dalam keadaan tertentu.

Namun, ketika DL gerbang mengalir, seperti yang ditunjukkan ke kiri, beberapa masalah

tambahan terjadi. Di sini, kita memiliki dua gerbang AND, output yang terhubung ke input dari

sebuah gerbang OR. Sangat sederhana dan tampaknya wajar. Jika kita tarik input ke logika 0,

cukup yakin output akan diselenggarakan pada logika 0.

Namun, jika kedua masukan gerbang AND baik berada di +5 volt, apa yang akan tegangan

output akan? Itu dioda di pintu gerbang OR akan segera bias maju, dan arus akan mengalir

melalui resistor DAN gerbang, melalui dioda, dan melalui resistor gerbang OR. Jika kita

berasumsi bahwa semua resistor dengan nilai yang sama (biasanya, mereka), mereka akan

bertindak sebagai pembagi tegangan dan sama-sama berbagi tegangan +5 volt pasokan.

OR dioda gerbang akan memasukkan kerugian kecil ke dalam sistem, dan tegangan output akan

menjadi sekitar 2,1-2,2 volt. Jika kedua gerbang AND memiliki logika 1 input, tegangan output

dapat meningkat menjadi sekitar 2,8-2,9 volt. Jelas, ini adalah di "daerah terlarang," yang tidak

seharusnya diizinkan.

Jika kita melangkah lebih jauh dan menghubungkan output dari dua atau lebih dari struktur yang

lain gerbang AND, kita akan kehilangan semua kontrol atas tegangan output; akan selalu ada

diode reverse-bias suatu tempat memblokir sinyal input dan mencegah sirkuit dari beroperasi

dengan benar. Inilah sebabnya mengapa Logika Dioda hanya digunakan untuk gerbang tunggal,

dan hanya dalam keadaan tertentu.

CMOS Logic

CMOS logika adalah teknologi baru, berdasarkan penggunaan transistor MOS pelengkap untuk

melakukan fungsi logika dengan hampir tidak ada yang diperlukan saat ini.

Hal ini membuat gerbang ini sangat berguna dalam aplikasi bertenaga baterai.

Fakta bahwa mereka akan bekerja dengan tegangan suplai serendah 3 volt dan setinggi 15 volt

juga sangat membantu.

Gerbang CMOS adalah semua didasarkan pada rangkaian inverter mendasar ditunjukkan ke kiri.

Perhatikan bahwa kedua transistor tambahan-modus MOSFET, satu N-saluran dengan sumber

membumi, dan satu P-saluran dengan sumber yang terhubung ke + V.

Gerbang mereka dihubungkan bersama untuk membentuk input, dan saluran mereka

dihubungkan bersama untuk membentuk output.

Kedua MOSFET dirancang untuk memiliki karakteristik yang cocok.

Jadi, mereka saling melengkapi satu sama lain.

Ketika off, perlawanan mereka secara efektif terbatas; ketika pada, resistensi saluran mereka

adalah sekitar 200 . .

Karena gerbang dasarnya adalah rangkaian terbuka itu tidak menarik arus, dan tegangan keluaran

akan sama dengan tanah baik atau tegangan listrik, tergantung pada transistor melakukan.

Ketika masukan A ground (logika 0), MOSFET N-saluran tidak bias, dan karenanya tidak

memiliki saluran ditingkatkan dalam dirinya sendiri.

Ini adalah rangkaian terbuka, dan karena itu meninggalkan jalur output terputus dari tanah.

Pada saat yang sama, MOSFET P-channel bias maju, sehingga memiliki saluran ditingkatkan

dalam dirinya sendiri.

Saluran ini memiliki resistansi sekitar 200 ,. Menghubungkan garis output untuk pasokan V.

Ini menarik output sampai + V (logika 1).

Ketika masukan A di + V (logika 1), MOSFET P-channel MOSFET off dan N-channel aktif,

Jadi, sirkuit ini dengan benar melakukan inversi logika, dan pada saat yang sama menyediakan

aktif pull-up dan pull-down, sesuai dengan kondisi keluaran.

Konsep ini dapat diperluas ke dalam struktur NOR dan NAND dengan menggabungkan inverter

dalam serangkaian sebagian, sebagian struktur paralel. Rangkaian diatas adalah contoh praktis

dari CMOS 2-masukan gerbang NOR.

Di sirkuit ini, jika kedua masukan rendah, keduanya P-channel MOSFET akan dihidupkan,

sehingga memberikan koneksi ke + V. Kedua N-channel MOSFET akan dimatikan, sehingga

tidak akan ada koneksi tanah.

Namun, jika input baik pergi tinggi, bahwa P-channel MOSFET akan mematikan dan lepaskan

output dari + V, sementara N-channel MOSFET akan menyala, sehingga landasan output.

Struktur dapat terbalik, seperti yang ditunjukkan ke kiri.

Di sini kita memiliki dua input gerbang NAND, di mana logika 0 pada input baik akan memaksa

output ke logika 1, tetapi membutuhkan kedua input pada logika 1 untuk memungkinkan output

untuk pergi ke logika 0.

Struktur ini kurang terbatas dari setara bipolar akan, tapi masih ada beberapa batasan praktis.

Salah satunya adalah perlawanan gabungan dari MOSFET dalam seri. Akibatnya, tiang totem

CMOS tidak dibuat lebih dari empat input tinggi. Gates dengan lebih dari empat input dibangun

sebagai struktur Cascading daripada struktur tunggal. Namun, logika masih berlaku. Bahkan

dengan batas ini, struktur tiang totem masih menyebabkan beberapa masalah dalam aplikasi

tertentu.

Resistensi pull-up dan pull-down di output tidak pernah sama, dan dapat berubah secara

signifikan sebagai negara perubahan masukan, bahkan jika output tidak mengubah negara logika.

Hasilnya adalah tidak merata dan tak terduga naik dan turun kali untuk sinyal output. Masalah

ini diatasi, dan diselesaikan dengan seri B buffered, atau CMOS gerbang.

Teknik di sini adalah untuk mengikuti gerbang NAND yang sebenarnya dengan sepasang

inverter. Dengan demikian, output akan selalu didorong oleh transistor tunggal, baik P-saluran

atau N-channel. Karena mereka sedekat mungkin cocok, perlawanan output dari gerbang akan

selalu sama, dan perilaku sinyal karena itu lebih diprediksi. Salah satu masalah utama dengan

CMOS gerbang adalah kecepatan mereka. Mereka tidak dapat beroperasi sangat cepat, karena

kapasitansi masukan yang melekat mereka.

B-series perangkat membantu untuk mengatasi keterbatasan ini sampai batas tertentu, dengan

memberikan output yang seragam saat ini, dan dengan beralih menyatakan output lebih cepat,

bahkan jika sinyal input berubah lebih lambat. Perhatikan bahwa kita tidak pergi ke semua

rincian konstruksi CMOS gerbang sini.

Misalnya, untuk menghindari kerusakan yang disebabkan oleh listrik statis, produsen yang

berbeda mengembangkan sejumlah perlindungan sirkuit masukan, untuk mencegah tegangan

input dari menjadi terlalu tinggi. Namun, perlindungan sirkuit tidak mempengaruhi perilaku

logis dari gerbang, jadi kami tidak akan masuk ke rincian di sini.

Salah satu jenis gerbang, ditunjukkan ke kiri, adalah unik untuk teknologi CMOS. Ini adalah

saklar bilateral, atau gerbang transmisi. Hal ini membuat penuh penggunaan fakta bahwa FETs

individu dalam IC CMOS dibangun menjadi simetris.

Artinya, drain dan koneksi sumber untuk setiap transistor individu dapat dipertukarkan tanpa

mempengaruhi kinerja baik transistor itu sendiri atau sirkuit secara keseluruhan. Ketika N-dan

P-jenis FET yang terhubung sebagai ditunjukkan di sini dan gerbang mereka didorong dari sinyal

kontrol yang saling melengkapi, kedua transistor akan diaktifkan atau dinonaktifkan bersama-

sama, bukan bergantian.

Jika mereka adalah off keduanya, jalur sinyal pada dasarnya adalah rangkaian terbuka - tidak ada

hubungan antara input dan output. Jika mereka berdua berada, ada hubungan yang sangat

rendah resistansi antara input dan output, dan sinyal akan dilewatkan. Yang benar-benar menarik

tentang struktur ini adalah bahwa sinyal yang dikontrol dengan cara ini tidak harus menjadi

sinyal digital. Selama tegangan sinyal tidak melebihi tegangan catu daya, bahkan sinyal analog

dapat dikontrol oleh jenis gerbang.

P erbedaan Antara CMOS dan TTL

TTL singkatan dari Transistor-Transistor Logic.It adalah klasifikasi sirkuit terpadu.

Nama ini berasal dari penggunaan dua Junction Transistor bipolar atau BJTs dalam desain masing-masing gerbang logika.

CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) juga lagi klasifikasi IC yang menggunakan Transistor Lapangan Efek dalam desain.

Keuntungan utama dari CMOS chip chip untuk TTL adalah kepadatan lebih besar dari gerbang logika dalam bahan yang sama.

Sebuah gerbang logika tunggal dalam sebuah chip CMOS dapat terdiri dari sebagai sedikit sebagai dua FETs sementara gerbang logika dalam sebuah chip TTL dapat terdiri dari sejumlah besar bagian-bagian sebagai komponen tambahan seperti resistor diperlukan.

Chip TTL cenderung mengkonsumsi daya lebih banyak dibandingkan dengan chip CMOS terutama pada istirahat.

Konsumsi daya chip CMOS dapat bervariasi tergantung pada beberapa faktor.

Salah satu faktor utama dalam konsumsi daya dari sirkuit CMOS clock rate, dengan nilai yang lebih tinggi yang dihasilkan untuk konsumsi daya yang lebih tinggi.

Biasanya, pintu gerbang tunggal dalam sebuah chip CMOS dapat mengkonsumsi sekitar 10nW sementara gerbang setara pada chip TTL dapat mengkonsumsi sekitar 10mW kekuasaan.

Itu adalah suatu margin yang besar, yang mengapa CMOS chip disukai dalam perangkat mobile di mana kekuasaan dipasok oleh sebuah sumber yang terbatas seperti baterai.

sedikit lebih halus dibandingkan dengan chip TTL ketika datang ke penanganan karena cukup rentan terhadap elektrostatik.

Orang sering tanpa disadari kerusakan mereka chip CMOS dari hanya menyentuh terminal sebagai jumlah listrik statis yang diperlukan untuk kerusakan chip CMOS terlalu menit bagi orang untuk pemberitahuan.

Keunggulan dari CMOS chip telah mendorong chip TTL ke latar belakang.

Bukannya IC utama pilihan, sekarang digunakan sebagai komponen yang menghubungkan seluruh sirkuit sebagai 'logika lem'.

Chip CMOS yang meniru logika TTL juga menjadi terkenal dan perlahan menggantikan chip paling TTL.

Chip ini memiliki nama yang mirip dengan setara TTL mereka sehingga pengguna dapat dengan mudah mengidentifikasi mereka.