CMOSとTTLの違い：論理ICのファミリーを比較

正解：A. TTL

TTL(Transistor-Transistor Logic)は、マルチエミッタのバイポーラトランジスタを入力に使った論理ICで、1960年代から7400シリーズとしてデジタル回路の標準になりました。電源は5 Vで、入力は約0.8 V以下をL、約2 V以上をHと判定します。静止時にも電流が流れて消費電力が大きいため、現在はCMOSが主流ですが、TTLレベルの入力をもつ74HCTなどのCMOSロジックにその名残があります。

正解：C. 入力が0でも1でも、pMOSとnMOSのどちらか一方がオフになり、電源から接地への電流がほとんど流れないため

CMOSインバータでは、入力が0のときpMOSがオン・nMOSがオフ、1のときはその逆になり、定常状態では電源と接地の間に必ずオフのトランジスタが入るため貫通電流がほとんど流れません。電力を主に消費するのはスイッチング時の負荷容量の充放電で、P = α·C·V²·f と表されます。ただし微細化でオフ時のリーク電流が増え、先端チップでは静的電力も無視できない割合になっています。

正解：B. nMOSとpMOSを組み合わせ、互いに補い合うように動作させる

CMOSはnMOSとpMOSを対にして使う回路方式です。入力が変わると一方がオン、もう一方がオフになるため、定常状態では電源からグラウンドへの電流経路がなく、消費電力を小さくできます。出力は電源とグラウンドの電位まで完全に振れるため、ノイズマージンも大きくとれます。1963年に提案され、1980年代に消費電力の大きいNMOSやバイポーラに代わってLSIの標準になりました。