Tecnologia di Costruzione
TTL (Transistor-Transistor Logic)
La tecnologia TTL utilizza transistor bipolari per costruire porte logiche. Un singolo transistor serve sia per amplificare che per commutare i segnali, creando una struttura di circuiti logici complessi ma veloci. Sebbene i circuiti TTL offrano un'alta velocità di commutazione, consumano più energia rispetto a quelli CMOS.
I circuiti TTL sono stati ampiamente utilizzati nei primi computer digitali e nei sistemi industriali per la loro affidabilità e velocità. Tuttavia, il loro consumo energetico relativamente elevato ha limitato il loro utilizzo in dispositivi portatili e applicazioni a basso consumo.
- Transistor bipolari: Consumo energetico maggiore, ma alta velocità.
- Alimentazione: Funziona generalmente a 5V.
- Applicazioni: Sistemi embedded, controlli industriali, prime generazioni di computer.
CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)
La tecnologia CMOS si basa su transistor MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). Questi transistor operano in modo complementare (cioè, uno è un transistor N-channel e l’altro un P-channel), il che permette di ridurre drasticamente il consumo energetico, specialmente quando i transistor sono in stato di "riposo".
Grazie al basso consumo energetico, i circuiti CMOS sono oggi dominanti nei dispositivi elettronici, dai microprocessori agli smartphone. La loro scalabilità ha permesso lo sviluppo di chip sempre più densi e potenti, supportando l'evoluzione della tecnologia digitale.
Le due famiglie TTL e CMOS differiscono fra loro anche per quanto riguarda i livelli di tensione considerati come basso (L) e alto (H). Nei TTL i due livelli sono 0 V e 5 V (entrambi con una fascia di tolleranza). Nei CMOS, invece, il livello basso è sempre 0 V, mentre il livello alto corrisponde alla tensione di alimentazione, che può assumere valori diversi.
Per quanto riguarda le prestazioni, in generale i CMOS dissipano meno potenza dei TTL, ma la potenza dissipata cresce all'aumentare della frequenza dei segnali. I CMOS sono più delicati e si danneggiano più facilmente rispetto ai TTL; tuttavia, offrono una migliore immunità al rumore rispetto ai TTL.
I livelli di tensione e i relativi limiti corrispondenti ai valori L (low) e H (high) per le diverse famiglie logiche sono mostrati nella figura seguente.
Caratteristiche principali della tecnologia CMOS:
- Transistor MOSFET: Basso consumo energetico e alta efficienza.
- Alimentazione: Funziona a tensioni più basse (3.3V o 5V, fino a 1V nei moderni chip).
- Applicazioni: Microprocessori, memorie RAM, dispositivi mobili, elettronica di consumo.
