Как одна из наиболее репрезентативных интегрированных цепей вСерия 74LS, 74LS00, благодаря своей основной конструкции четырехканальных 2-в-входных Nand Gates, стал фундаментальным компонентом в области цифровой электроники. Эта статья будет всесторонне проанализировать этот классический чип.
74LS00 overVeiw
74LS00 является широко используемой цепью TTL (транзистор-транзисторная логика)Это функционирует как Quad 2-входные NAND GATE. Это означает, что он содержит четыре независимых ворота NAND, каждый с двумя входными контактами и одним выходным выводом. Каждый затвор NAND в 74LS00 выполняет логическую операцию «NAND»: выходной выход (логика 0)Только когда оба его входов высоки (логика 1); Во всех других случаях (когда хотя бы один вход был низким), выход высокий (логика 1). Как основной логический строительный блок, он важен для создания более сложных цифровых цепей, таких как счетчики, шлепанцы и кодеры, поиск приложений в различных цифровых системах, промышленных управления и электронных устройствах.
74LS00
| Штифт № | Название вывода | Описание |
| Нанд ворота 1 | ||
| 1 | А1 | PIN 1 станет входом первого затвора NAND в IC 74LS00. |
| 2 | B1 | Вывод 2 будет использоваться в качестве второго ввода первого затвора NAND. |
| 3 | Y1 | Вывод первого затвора NAND будет доступен на выводе 3. |
| Нанд ворота 2 | ||
| 4 | A2 | Вывод 4 будет использоваться для ввода второго затвора NAND. |
| 5 | B2 | Второй вход второго затвора NAND будет дан на выводе 5. |
| 6 | Y2 | Выход второго затвора NAND будет доступен на выводе 6. |
| Нанд ворота 3 | ||
| 9 | A3 | PIN 9 будет использоваться в качестве первого входного штифта для третьего затвора NAND. |
| 10 | B3 | PIN 10 будет вторым входом третьего затвора NAND. |
| 8 | Y3 | Третий выходной выход NAND будет на выводе 8. |
| Нанд ворота 4 | ||
| 12 | A4 | PIN 12 будет использоваться для первого ввода 4турНанд ворота. |
| 13 | B4 | Второй вход четвертого затвора NAND будет на выводе 13. |
| 11 | Y4 | Выход четвертого затвора NAND будет доступен на выводе 11. |
| Общие терминалы | ||
| 7 | Гнездо | PIN 7 будет использоваться на общем заземлении устройствами и источником питания, который будет использовать с 74LS00. |
| 14 | Венчурной | PIN 14 будет использоваться для обеспечения питания IC. |
74LS00 Технические характеристики
| Тип | Параметр |
| Рабочий диапазон напряжений | +4,75 до +5,25 В. |
| Максимальное напряжение питания | 7 В |
| Максимальный выходной ток на затвор | 8 мА |
| Вывод типа | Ттл |
| Максимальный Осд | 3,5 кВ |
| Типичное время нарастания | 15NS |
| Типичное время осени | 15NS |
| Диапазон рабочей температуры | От 0 ° C до 75 ° C. |
| Упаковка/корпус | SOIC, PDIP и SOP. |
74LS00 функции
Как классический логический чип Schottky Schottky TTL, 74LS00интегрирует производительность, надежность и гибкость. Вот систематическая сводка его основных технических функций:
Четыре независимых канала дизайна:Интегрирует четыре совершенно независимых 2-в-входных Nand Gates, каждый из которых способен самостоятельно обрабатывать логические сигналы независимо, поддерживая одновременную реализацию четырехканальных логических функций (таких как логические операции, буферизация сигнала).
Стандартная совместимость вывода:Принимает 14-контактную двойную упаковку (DIP) или поверхностную (SOIC/SOP) упаковку, с компоновкой PIN, соответствующей стандартам TTL (например, VCC, подключенный к контакту 14, GND к контакту 7), способствуя прямым каскадированию с другими чипами TTL.
Структура вывода с толчком:Выходная стадия использует конструкцию толкания, обеспечивая сильные возможности вождения, способные выводить высокие уровни (VOH ≥ 2,4 В) и тонуть большие токи (максимальный IOL 8MA), подходящие для непосредственно вождения, таких как светодиоды и реле.
Широкий диапазон напряжений питания:Типичное рабочее напряжение составляет 5 В, с допустимым диапазоном колебаний 4,75-5,25 В и ограниченным значением 7 В, адаптируется к различным средам питания.
Совместимость уровня TTL:Входной порог высокого уровня (VIH) ≥ 2 В, порог низкого уровня (VIL) ≤ 0,8 В, строго следуя стандартам TTL; Он также поддерживает прямой доступ к логическим сигналам 3,3 В или 2,5 В (требуется преобразование внешнего уровня).
Производительность логики средней скорости:Типичная задержка распространения (TPD) составляет 9-10 Н., с максимальной скоростью передачи данных 35 Мбит / с, уравновешиванием скорости и энергопотреблением, подходящим для большинства сценариев цифровых цепей средней скорости.
Дизайн с низкой мощностью:Статическое энергопотребление составляет всего 9 МВт (типичное значение), намного ниже, чем более ранние чипы 74-й серии (например, 7400-40 МВт), подходящие для длительных устройств.
Возможность высокого тока раковины:Максимальный выходной ток низкого уровня (IOL) составляет 8 мА, способный непосредственно управлять 10 LS-TTL-нагрузками или небольшими периферийными устройствами (например, светодиодными массивами) без дополнительных буферов.
Преимущества вывода толчка:Выходная стадия принимает структуру толчка, которая может быстро поднять уровень (voh ≥ 2,4 В) и эффективно опускать ток, снижая риск искажения сигнала, особенно подходит для движущих емкостных нагрузок.
Защита ESD:Встроенная схема защиты электростатического разряда (ESD), способная выдержать электростатические удары модели человека на 3,5 кВ, повышая стабильность длительного использования.
Возможность против шума:Вход применяет триггерную структуру Schmitt с высокими краями шума (высокий уровень шума VNH ≥ 0,4 В, низкоуровневый VNL ≥ 0,4 В), эффективно подавляя интерференцию сигнала.
Механизм защиты ввода:Неиспользуемые входные контакты рекомендуются подтягивать до VCC через резистор 1 кОм или непосредственно заземленные, чтобы избежать ложного запуска, вызванного плаванием, обеспечивая логическую стабильность.
Коммерческий сорт (74LS00):Диапазон рабочей температуры составляет 0-70 ° C, подходит для обычных сценариев, таких как потребительская электроника и промышленное управление.
Военный класс (54LS00):Распространено до -55-125 ° C, отвечая потребностям экстремальных сред, таких как аэрокосмическая и применения, установленные на транспортных средствах.
Стабильность хранения:Диапазон температуры хранения составляет -65-150 ° C, не влияя на производительность во время долгосрочного хранения.
74LS00 приложения
Основные логические операции:В комбинационных логических цепях он используется не только для простых суждений «NAND» (таких как «запускающие действия, когда два условия не выполняются одновременно»), но также служат основной единицей для инверсии сигнала. Например, он выполняет логическую инверсию в управляющих сигналах в шинах данных, чтобы переключаться между инструкциями по чтению и записи.
Универсальное преобразование ворот:С законами Де Моргана, сокращение двух входов может непосредственно функционировать как неразак (инверсия с одним входом); Объединение не ворота с воротами NAND образует AN и ворота (исключая инвертирующую характеристику NAND); Передача входов через не ворота сначала перед подключением к затвору NAND приводит к или ворота
Полем Эта гибкость позволяет заменить несколько выделенных чипов затвора, уменьшая сложность конструкции цепи.
Хранение и последовательные схемы:Шлетники SR, образованные путем перекрестной связки, двух ворот NAND могут реализовать функции «установленного резита» (например, зашивающие состояния, запускаемые кнопками); При продлении на D-фруктовые флопы они могут синхронно хранить данные под управлением тактового сигнала, служа в качестве основных компонентов регистров, регистров смены и счетчиков (например, межбитовые логические соединения в 4-битных бинарных счетчиках).
Арифметические схемы: яn полуоткрытия, Nand Gates реализуют операции «xor» (sum) и «и» (переносить); Полноцелевые направления обрабатывают распространение переноса через каскадированные ворота Nand, широко используемые в дополнительных модулях простых калькуляторов; В сочетании с инвертирующей логикой они могут реализовать бинарную вычитание (преобразованную в добавление через арифметику двух комплемента), подходящую для численной обработки в небольших цифровых инструментах.
Промышленное управление и обработка сигналов: в схемах двигателя приводные схемы NAND Gates судят сценарии с несколькими кондиционерами, такие как «сигнал экстренной остановки, не запускаемый + сигнал запуска достоверным» для обеспечения безопасного запуска; В последовательных цепях их быстрые характеристики переключения используются для формирования выходных импульсных сигналов датчика (устранение сбоев) или обнаружение поднимающихся/падающих краев сигналов тактовых сигналов, достигая точной синхронизации времени (например, контролируя моменты триггера в сборе данных).
Сценарии образования и DIY:В электронных экспериментах он часто используется для демонстрации основных концепций, таких как проверка таблицы истинности логических ворот и принципы фиксации шлепанца; В проектах DIY он может построить «схемы разблокировки двойного разблокировки» (разблокируя только при нажатию обе кнопки) и «контролируемые светом + контролируемые звуковыми лампами двойного кондиционера» (освещение, когда он темный и есть звук), включает логический контроль без программирования.
Высокочастотные и интерфейсные приложения:Опираясь на задержку распространения наносекундного уровня TTL (обычно 10NS), она подходит для периферических интерфейсов ранних компьютеров (например, декодирование сигнала в рамках колонны в цепях сканирования клавиатуры) и обработки сигнала базовой полосы в связи с небольшим расстоянием (например, простая логическая проверка в протоколах UART); Его вывод нажатия может привести к 10 стандартным нагрузкам TTL, что позволяет прямое соединение с периферийными устройствами, такими как светодиоды и реле, упрощая конструкцию диска интерфейса.
Преимущества 74LS00
74LS00предлагает несколько ключевых преимуществ, которые укрепляют его роль основополагающей компонента в цифровой электронике:
Гибкость универсальной логики: Как Quad 2-input Nand Gate, это «универсальные ворота»-очень реконфигурируемые в нет, и, или, xor, и другие логические ворота посредством простой проводки (используя законы де Моргана). Это устраняет необходимость в нескольких специализированных ICS, упростить конструкцию схемы и уменьшение количества компонентов.
Сильная совместимость TTL: Работая на стандартном источнике питания +5 В и строго соблюдая стандарты напряжения TTL (уровни ввода/вывода), он легко интегрируется с другими устройствами TTL. Эта совместимость подключения и игры делает его надежным выбором в смешанных системах TTL.
Сбалансированная производительность: Его дизайн Schottky (LS) с низкой мощью достигает баланса между скоростью и эффективностью. С типичной задержкой распространения ~ 10NS он поддерживает приложения средней до высокой скорости, в то время как его статическое энергопотребление (~ 9 МВт) значительно ниже, чем более ранние варианты 74 серии (например, 7400 при 40 МВт), что делает его энергоэффективными для длительных устройств.
Надежная возможность вождения: Оснащенный выходной стадией толчка, он может непосредственно двигаться до 10 стандартных нагрузок TTL, избегая необходимости дополнительных буферных цепей. Это упрощает взаимодействие с периферийными устройствами, такими как светодиоды, реле или другие логические чипы.
Практическая доступность и экономическая эффективность: Широко доступный в 14-контактном падении (идеально подходит для прототипирования макета) и пакетов с поверхностным маслом, он является недорогим и легко полученным. Эта доступность делает его основным в образовательных лабораториях, хобби-проектах и мелкомасштабном производстве.
Надежность: Встроенная защита ESD (выдерживая 3,5 кВ модели человеческого тела) и приличные края шума (≥0,4 В для высоких/низких уровней) повышают стабильность в шумных средах. Коммерческие варианты работают надежно при 0–70 ° C, причем военный класс (54LS00) простирается до -55–125 ° C для суровых условий.
Как использовать 74LS00？
Использовать74LS00(Quad 2-input nand gate ic в семействе TTL), следуйте этим шагам для настройки, базового тестирования и практических применений:
1. Установка аппаратного обеспечения: питание и расписка
74LS00 требует+5 В.(Стандарт TTL) и правильные соединения штифтов.
Шаг 1: Подключения питания:
Подключите PIN 14 (Венчурной) до +5V.
Подключите PIN 7 (Гнездо) до земли.
- Strp 2: распина:
IC содержит 4 отдельных 2-в-входных ворота NAND. Каждый затвор имеет 2 входа и 1 выход:Номер ворота Вход а Вход б Вывод Y. 1 Штифт 1 Вывод 2 Вывод 3 2 PIN 4 PIN 5 Питатель 6 3 Питатель 9 PIN 10 PIN 8 4 PIN 12 PIN 13 PIN 11
2. Базовое тестирование: проверьте логику NAND
Основное правило затвора NAND: выход: низкий (0 В)Только если оба входа высоки (5 В); В противном случае выход высокий (5 В).
Шаг 1: Постройте тестовую схему
Для одного ворота (например, ворот 1, булавки 1, 2, 3):
- Подключить входные контакты 1 и 2 кЛогические источники(Например, переключатели переключения, связанные с +5 В/ГНД, или рельсы с макетами).
- Подключить выходной вывод 3 киндикатор(Например, светодиод последовательно с резистором 220 Ом в GND; светодиодные фонари, когда выход высок).
Шаг 2: Проверьте все комбинации ввода
Проверьте, соответствует ли вывод таблице истины NAND:
| Введите A (PIN 1) | Вход B (вывод 2) | Ожидаемый выход (вывод 3) | Светодиодное состояние |
|---|---|---|---|
| 0 В (низкий) | 0 В (низкий) | 5 В (высокий) | НА |
| 0 В (низкий) | 5 В (высокий) | 5 В (высокий) | НА |
| 5 В (высокий) | 0 В (низкий) | 5 В (высокий) | НА |
| 5 В (высокий) | 5 В (высокий) | 0 В (низкий) | ВЫКЛЮЧЕННЫЙ |
3. Расширенное использование: преобразовать в другие логические ворота
Нанд ворота «универсальны» - они могут имитировать любые логические ворота с простым проводкой:
Пример 1: не ворота (инвертор)
Не затворный вход переворачивает свой вход
:
- Проводка: Короткие два входа затвора NAND (например, подключите контакт 1 к контакту 2 затвора 1).
- Логика:
Полем
Пример 2: и ворота
И затворный вывод высокий, только если оба входа высоки
:
Проводка:
Используйте ворот 1 в качестве ворота Нанд
Полем
Используйте Gate 2 в качестве Gate (коротко его входы) для инвертирования выхода Gate 1.
Подключите вывод GATE 1 (PIN 3) к входам GATE 2 (контакты 4 и 5).
Логика:
Полем
Пример 3: или ворота
Или затвор выходит высоко, если как минимум один вход высокий
:
Проводка(Используя закон де Моргана:
:
Используйте два ворота NAND в качестве не ворота (короткие их входы), чтобы создать
Полем
Соединять
к входам третьего шейка Нанд.
Результат: Вывод третьего затвора равна A + B.
Ключевые меры предосторожности
Пределы напряжения: Никогда не превышать +7 В наВенчурной; Входные данные должны оставаться в пределах уровней TTL (низкий: 0–0,8 В; высокий: 2–5 В).
Развязка: Добавить конденсатор 0,1 мкф междуВенчурнойи GND, чтобы уменьшить шум питания.
Защита ESD: Обработайте IC тщательно, чтобы избежать электростатического повреждения.
Нагрузки: Каждый выход может привести к 10 нагрузок TTL. Для более тяжелых нагрузок (например, реле) используйте буфер.
74LS00 Альтернатива
SN54LS00: Версия военного класса, она полностью функционально согласуется с 74LS00 (Quad 2-input Nand Gate), но имеет более широкий диапазон рабочих температур (от -55 ° C до 125 ° C) и более высокой надежности, что делает его подходящим для экстремальных сред.
SN7400: Ранняя стандартная модель TTL в серии 74, она также представляет собой Quad 2-входной NAND Gate, но использует процесс, не являющийся Шоттским. Он имеет более высокое энергопотребление, чем серия LS и немного более медленная скорость переключения, одновременно совместимо с основными уровнями напряжения TTL.
CD4011: Quad 2-input Nand Gate на основе технологии CMOS (часть серии 4000). Он имеет более широкий диапазон рабочего напряжения (обычно 3-18 В) и чрезвычайно низкое энергопотребление, но его скорость переключения медленнее, чем у TTL. Он подходит для сценариев с низкой мощностью и имеет такую же логическую функцию, что и 74LS00.
74LS08: принадлежащая к серии 74LS, он функционирует как четырехводный 2-в-входной (а не gate NAND) с другой логической работой-он выводит высокий уровень только тогда, когда оба входа высоки. Внимание должно быть уделено этой функциональной разнице.
74LS00CH/DC/J/N/NA/PC/W: все являются производными моделями 74LS00, с одинаковой функцией ядра (QUAD 2-входной NAND GATE). Различия в основном лежат в типах пакетов (таких как DIP, SMD), специфичные для производителя маркировку или качественные оценки. Их электрические параметры совместимы с 74LS00, что позволяет прямой взаимозаменяемости.
901521-01/AMX3550/C74LS00P/DM74LS00N и т. Д.: Большинство из них являются эквивалентными моделями, производимыми различными производителями (например, Texas Instruments, Hitachi, Toshiba и т. Д.). Они полностью функционально согласуются с 74LS00 (Quad 2-input Nand Gate), с совместимыми конфигурациями PIN и электрическими характеристиками. Они отличаются только из -за соглашений об именах производителей и могут быть непосредственно заменены на использование.
74LS00 против 74HC00
74HC00 и74LS00Оба ICS с четырьмя основными воротами Nand, которые являются фундаментальными в цифровой электронике. Ключевое отличие заключается в их характеристиках скорости, причем 74HC00 высокоскоростной, а 74LS00-низкая скорость.
Вот некоторые другие различия между двумя ICS:
| Особенность | 74LS00 | 74HC00 |
| Поддерживается напряжение | Ограничен 5V | 2 В до 6 В. |
| Выходной ток (5 В) | Высокий выходной ток: 0,4 мА; Выходной ток низкого уровня: 8 мА | 4 мА (раковина или источник) |
| Логические уровни | Стандартная логика TTL, 2,0 В@5VCC для логики 1 | HI Logic Level требует минимум 3,5 В@5VCC |
| Выходной привод | Возможность более высокого выходного привода | - |
| Входная загрузка | Более высокая входная нагрузка | - |
| Скорости и задержки | Более быстрые скорости, более короткие задержки | - |
| Совместимость | Несомненно, не совместим из -за различий в уровнях напряжения и привода | PIN-совместимый с 74LS00, но непосредственно совместим из-за различий |
Семейство HC было разработано в соответствии с скоростью LS, потребляя более низкую мощность, достигнутую с помощью технологии CMOS.
74LS00 Dimension
74LS00 Производитель
КакКлассический логический чип Schottky TTL Schottky TTL, 74LS00имеет диверсифицированный ландшафт производителей, охватывающий несколько полупроводниковых гигантов из Европы, Америки и Японии.
Fairchild Semiconductorявляется пионером этого чипа. Когда он впервые запустил серию 74LS в 1970-х годах, 74LS00 стал краеугольным камнем цифровых цепей с минималистским дизайном четырех 2-в-входных ворот NAND. Его пакет DIP-14 и структура вывода напрокат устанавливают отраслевые стандарты.
Следуя внимательно,Texas Instruments (TI)укрепило лидерство на рынке в серии SN74LS00. Используя стабильный контроль процессов и линии военного класса (54LS00), он расширил применение в аэрокосмические и промышленные области.Национальный полупроводникСосредоточен на гражданском рынке с его серией DM74LS00, подчеркивая популяризацию в области потребительской электроники и образовательных сценариев.
Японские производителиHitachiиРенезасПоступил в азиатско-Тихоокеанский рынок с серией HD74LS00, предлагая версии SMD для удовлетворения потребностей миниатюризации.На полупроводникеПродолжение производственной линии Motorola, охватывающая малые и средние заказы с высокой стоимостью.
Примечательно, что все производители строго придерживаются 14-контактного стандарта TTL, обеспечивая прямую взаимозаменяемость 74LS00 от разных брендов. Эта открытая экосистема позволила свою непрерывную применение более полувека. Сегодня, в то время как TI и на полупроводнике остаются основными поставщиками, техническое наследие Фэйрчайлда как пионер навсегда запечатлевается в генах этого «универсального строительного блока цифровых цепей».
Заключение
Таким образом, с его стабильной логической функцией GATE, электрическими характеристиками, совместимыми с уровнями TTL и широкой адаптивностью к сценариям,74LS00стал незаменимым базовым компонентом в конструкции цифровых схем.
Если вам нужно получить последнюю информацию о цитатах и цепочке поставок для этой серии чипов, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам в любое время, и мы предоставим вам профессиональную техническую поддержку и услуги закупок.
Список желаний (0 пунктов)