74HC vs 74LS Serisi ICS: Kapsamlı bir karşılaştırma

74 Serisi Entegre Devre (ICS)onlarca yıldır dijital elektroniklerin belkemiği olmuştur, bu da mantık kapılarının, parmak arası aralıkların, tezgahların ve diğer temel dijital yapı taşlarının tasarımını sağlar. En popüler varyantlar arasında74HCVe74LS Serisi, her biri temel teknoloji ve performans özelliklerine göre belirli uygulamalar için optimize edilmiştir. Bu makale, inşaat, elektrik parametreleri ve pratik kullanım durumlarındaki farklılıklarını araştırarak mühendislerin tasarımları için doğru serileri seçmelerine yardımcı olmaktadır.

Çekirdek teknoloji: onları ayıran nedir?

74HC ve 74LS serisi arasındaki birincil ayrım,yarı iletken teknolojisi, farklı ortamlar için elektriksel davranışlarını ve uygunluklarını belirleyen:

74LS Serisi: "Düşük güçlü Schottky TTL" için kısa, bu IC'lerTransistör-Transistör Mantığı (TTL). Daha önceki TTL varyantlarına kıyasla anahtarlama süresini ve güç tüketimini azaltmak için Schottky diyotları ile bipolar bağlantı transistörleri (BJT'ler) kullanırlar (örn. 7400). Schottky diyotları transistör doygunluğunu önleyerek daha hızlı anahtarlama hızları sağlar.

74HC Serisi: "Yüksek hızlı CMO'lar" için kısa, bu IC'ler üzerine inşa edilmiştirTamamlayıcı Metal-Oksit-Semikiletken (CMOS)Teknoloji. Minimum güç tüketimi ile yüksek hız elde etmek için hem P-kanal hem de N-kanallı metal-oksit-semikondüktör alan etkili transistörler (MOSFET'ler) kullanırlar. CMOS teknolojisi, yüksek giriş empedansı ve düşük statik güç dağılımı ile bilinir.

Anahtar Elektrik Parametre Karşılaştırması

74HC ve 74L'ler arasındaki teknolojik farklılıklar, aşağıdaki tabloda özetlenen farklı elektriksel özelliklerle sonuçlanır:

74LS: Kesinlikle 5V güç kaynağına bağımlı (tolerans: ±%5). Bu aralığın dışındaki sapmalar, değişken voltajlara sahip pille çalışan cihazlarda kullanımlarını sınırlayarak arızalanmalara veya hasara neden olabilir.

74HC: Geniş bir aralıkta (2V-6V) çalışır, bu da onları düşük voltajlı tasarımlara (3.3V) ve eski 5V sistemlerine uyarlanabilir hale getirir. Bu esneklik, güç verimliliği ve voltaj çeşitliliğinin öncelikler olduğu modern elektronikler için kritiktir.

2.Güç tüketimi

74LS: BJT'lerde sürekli akım akışı nedeniyle önemli statik güç (boşta olsa bile) tüketir. Dinamik güç (anahtarlama sırasında) buna katkıda bulunur, bu da onları pille çalışan cihazlar için uygun hale getirmez.

74HC: Sıfıra yakın statik güç tüketimine sahiptir (MOSFET'ler sadece anahtarlama sırasında akımı çeker). Dinamik güç frekansla ölçeklendirilir, ancak tipik çalışma hızlarında 74L'den çok daha düşük kalır. Bu, 74HC'yi taşınabilir elektronikler için ideal hale getirir.

3.Hız ve yayılma gecikmesi

74LS: 5V'de ~ 9ns'lik bir yayılma gecikmesi sunar, orta hızlı uygulamalar (~ 50MHz'e kadar) için uygundur.

74HC: Daha yüksek voltajlarda (örn. 6V) daha hızlı anahtarlama ile 5V'de ~ 7ns gecikmesi elde eder. Yüksek hızlı TTL varyantları (örn. 74F) kadar hızlı olmasa da, 74HC en genel amaçlı dijital devrelerin (~ 100MHz'e kadar) ihtiyaçlarını karşılamaktadır.

4.Giriş/çıkış özellikleri

Giriş Empedansı: 74LS, sinyal kaynaklarını (örneğin, sensörler, mikrodenetleyiciler) yükleyebilen düşük giriş empedansına (~ 10kΩ) sahiptir. 74HC, ~ 10 <pup> 12 </pup> Ω giriş empedansı ile ihmal edilebilir akım çeker, bu da yüksek empedans kaynaklarıyla arayüz oluşturmaya uygun hale getirir.

Çıkış sürücüsü: 74L'ler 74HC'den (4mA) daha fazla akım (8mA) batabilir, bu da harici tamponları olmayan LED veya röleler gibi ağır yükleri kullanmayı daha iyi hale getirir. Bununla birlikte, çoğu mantık düzeyinde arayüz için 74HC'nin çıkışı yeterlidir.

Gürültü bağışıklık: 74HC'nin daha yüksek gürültü marjları (CMOS mantığı nedeniyle), elektrik gürültüsüne daha dayanıklı hale getirir - endüstriyel ortamlarda kritik veya yüksek elektromanyetik parazite (EMI) kalabalık PCB'ler.

5.Uyumluluk

74LS: TTL uyumlu mu, yani diğer TTL cihazlarıyla sorunsuz bir şekilde çalışır, ancak CMOS devreleriyle arayüz sağlamak için seviye kaydırıcılar gerektirir.

74HC: Karma teknoloji tasarımlarını basitleştirerek hem TTL- hem de CMOS uyumludur. Daha düşük voltajlarda (3.3V), doğrudan modern CMOS mikrodenetleyicileriyle arayüz oluşturur.

74LS74 devresi

Aşağıdaki şekil, 74LS74 çift D-tipi pozitif kenar tetiklenmiş flip-flop'un dahili mantık diyagramını göstermektedir, bu da pimlerindeki saatin bağlantılarını ve işlevlerini, önceden ayarlanmış ve net girişleri vurgulamaktadır.

Diğer 74LS Serisi ICS

Sayaç
74LS90: İkili/ondalık modlar için yapılandırılabilen asenkron ondalık sayaç, sıfırlama ve ayar işlevleri ile. Saat bölümü ve nabız sayımında kullanılır.
74LS161: Dijital frekans sayaçları için uygun senkron sıfırlama ve önceden ayarlanmış, yüksek frekanslı (~ 30MHz) ile senkron 4 bit ikili sayacı.
74LS163: 74LS161'e benzer, ancak senkronize sıfırlama ile aksaklıkları azaltır.
74LS192: Eşzamansız sıfırlama ve önceden ayarlanmış senkron yukarı/aşağı ondalık sayaç. Çift yönlü sayımda kullanılır (örneğin, montaj hattı sayımı).

Kayıtlar
74LS174: 6-bit D Flip-Flop Paralel giriş/çıkış ve sıfırlama ile kaydolun. Veriler geçici depolama için kullanılır.
74LS194: Sol/sağ vardiyaları ve seri-paralel dönüşümü destekleyen 4 bit çift yönlü kaydırma kaydı (örn. UART iletişimi).
74LS374: BUS verileri izolasyonu için uygun, tri-state çıkışlı 8 bit D flip-flop kayıt (örn., İşlemci-periferal etkileşim).

Kodlayıcılar ve kod çözücüler
74LS148: Yüksek giriş önceliğine sahip 8 ila 3 satır öncelikli kodlayıcı. Klavye taramasında kullanılır.
74LS47: Blanking fonksiyonu (örn. Multimetre ekranları) ile nixie tüpleri sürüş BCD-Yedi segment kod çözücü.
74LS138: 3 ila 8 satır kod çözücü. Adres kod çözme için kullanılır (örn. Bellek adresleme).

Çoklayıcılar ve Veri Seçicileri
74LS151: 8 ila 1 veri seçicisi, adres satırlarıyla geçit girişleri. Çok sinyal anahtarlama için kullanılır (örn. Sensör edinimi).
74LS153: Paralel veri seçimi için uygun, adresi satırlarını paylaşan çift 4 ila 1 seçiciler.

Flip-Flops & Mandallar
74LS74: Yükselen tetikleme ve asenkron set/sıfırlama ile çift D flip-floplar. Sıralı devrelerde kullanılır.
74LS75: Yüksek seviyeli mandal ile 4 bit mandal. A/D çıktı tamponlama için kullanılır.
74LS112: Düşen kenarlı tetikleme, sayma ve frekans bölümü ile çift JK parmak arası terlik.

Aritmetik Mantık Birimleri ve Karşılaştırıcılar
74LS181: 16 aritmetik/mantık işlemini destekleyen 4 bit alu, erken mikroişlemcilerin çekirdeği.
74LS85: 4 bit büyüklük karşılaştırıcı çıkışı "daha büyük/daha az/eşit". Veri sıralamasında kullanılır.

Özel Fonksiyon Cipsleri
74LS245: Yön kontrolü olan 8 bit çift yönlü otobüs alıcı-vericisi. Çift yönlü veri yolu şanzımanı için kullanılır (örn., İşlemci-bellek arayüzü).
74LS259: 8 bit adreslenebilir mandal, adres satırları ile geçitleme depolama. LED matris sürüşü için kullanılır.

74HC00 devresi

.74HC00Gelişmiş CMOS teknolojisinden yararlanan dört NAND kapısı olan 14 pimli entegre devre bir devre. Bu konfigürasyon, daha düşük güç tüketimi talep ederken LS-TTL IC'lere benzer bir hız sağlar. Aşağıdaki şekil, 74HC00 NAND GATE IC'yi kullanan bir SR flip-flop devresinin şematik diyagramını göstermektedir, bileşen değerleri ve küme işlevlerini uygulamak için bağlantılar ile tamamlanmaktadır.

Pratik Uygulamalar: Doğru Seriyi Seçme

Seçmek74LSNe zaman:

Ağır Yükler Sürmek: Yüksek çıkış akımı (örn. LED diziler, küçük röleler) gerektiren uygulamalar 74LS'nin daha güçlü batma kapasitesinden yararlanır.

Eski TTL sistemleri: 5V TTL mantığı kullanan eski ekipmanları (örn. Vintage bilgisayarlar, endüstriyel denetleyiciler) yükseltme veya onarma.

Orta ileri, sadece 5V tasarımları: Mantık kapılar, sayaçlar veya 5V'de çalışan çoklu filizleyiciler gibi basit devreler düşük güç çalışmasına gerek kalmadan.

Seçmek74HCNe zaman:

Pille çalışan cihazlar: Düşük statik güç tüketimi 74HC'yi taşınabilir elektronikler için ideal hale getirir (örn. Uzaktan kumanda, fitness izleyicileri).

Düşük voltajlı sistemler: 3.3V veya 2.5V malzemeleri kullanan tasarımlar (örn. IoT sensörleri, ARM mikrodenetleyicileri olan gömülü sistemler).

Yüksek gürültü ortamları: Gürültü bağışıklığının kritik olduğu endüstriyel kontroller, otomotiv elektronikleri veya güç sistemleri.

Karışık sinyal tasarımları: Seviye değiştiricileri olmayan (5V'de) hem TTL hem de CMOS bileşenleriyle arayüzleme.

Ortak yanılgı

Efsane: "74HC her zaman 74L'den daha iyidir."
Gerçek: 74LS, yüksek akım, sadece 5V uygulamalarında mükemmeldir. 74HC, düşük güçlü, esnek voltaj senaryolarında üstündür.

Efsane: "74LS eski."
Gerçek: 74HC yeni tasarımlarda daha popüler olsa da, 74LS eski sistemler ve belirli yüksek akım kullanım durumları için üretimde kalır.

Efsane: "74HC tüm devrelerde 74L'lerin yerini alabilir."
Gerçek: 74HC, 74LS'nin doğrudan işlediği ağır yükleri sürmek için harici tamponlar gerektirebilir.

Çözüm

Olgun TTL teknolojisi ve istikrarlı performansları ile 74LS serisi entegre devre, dijital devre tasarımında önemli bir konuma sahiptir. RağmenCMOS tabanlı 74HC serisiyavaş yavaş ana akım haline geldi,74LS serisiYüksek çıkış akımı (ağır yükler sürmek gibi) veya eski sistemlerle uyumluluk gerektiren senaryolarda yeri doldurulamaz.

Yeni projeniz için bu seriden cips arıyorsanız, en son alıntılar için bizimle iletişime geçin!