7400 серия интегральных микросхем на ТТЛ-логике известна как первое широко распространённое семейство интегральных микросхем с ТТЛ-логикойhttp://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1963-TTL.html The Computer History Museum, 1963 Standard Logic Families Introduced, retrieved 2008 April 16Don Lancaster, «TTL Cookbook», Howard W. Sams and Co., Indianapolis, 1975, ISBN 0-672-21035-5 , preface. Она использовалась для построения мини-компьютеров и мейнфреймов в 1960-х и 1970-х годах. Было несколько совместимых по разводке выводов поколений оригинального семейства, ставшим стандартом де-факто.

Обзор

7400 серия содержит сотни устройств, обеспечивающих функции от базовых логических операций, триггеров, счётчиков, до шинных формирователей, передатчиков сигнала и арифметико-логических устройств.

Сегодня поверхностно-монтируемые КМОП версии 7400 серии используются в потребительской электронике и в качестве согласовывающей логики в компьютерах и промышленной электронике. Быстрейшие элементы выполняются только для поверхностного монтажа. Устройства в DIP-корпусах много лет широко использовались в промышленности, теперь их применяют для быстрого прототипирования и обучения, оставаясь доступными для многих устройств.

Микросхема в DIP-корпусе с 14 выводами, справа — представитель серии, содержит четыре элемента И-НЕ, каждый с двумя входами и одним выходом. Два дополнительных контакта соединяются с источником питания (+5В) и землёй. Данная микросхема имеет отечественный аналог — К155ЛА3, с аналогичным расположением выводов.

Несмотря на то, что изначально семейство разрабатывалось для цифровой логики, в нём можно встретить аналоговые устройства, например триггеры Шмитта. Как и 4000 серия, новые КМОП версии 7400 серии также пригодны для использования в качестве аналоговых усилителей с отрицательной обратной связью (подобно операционным усилителям с только одним инвертирующим входом).

Подсерии

Ранние устройства 7400 серии строились на биполярных транзисторах. Новые подсерии, более или менее совместимые функционально и по логическим уровням, используют КМОП-технологию или комбинацию из биполярных и КМОП транзисторов (БиКМОП). Изначально биполярные транзисторы обеспечивали большую скорость, но потребляли больше энергии, чем 4000 серия КМОП-устройств. Биполярные устройства, ко всему прочему, более требовательны к определённому уровню питающего напряжения, обычно 5 В, в то время как использующие КМОП поддерживают широкий диапазон напряжений.

Устройства для военного применения, имеющие расширенный температурный диапазон, доступны в 5400 серии. Texas Instruments также производит устройства с повышенной защитой от радиации (префикс RSN).

Микросхемы 7400 серии создавались на разных технологиях, но совместимость сохранялась с оригинальными уровнями логики TTL и напряжением питания. Несмотря на то, что элементы построены на КМОП-логике, а не ТТЛ, они сохраняют одинаковые номера для определения идентичных логических функций в различных подсериях. Существует около 40 подсерий, использующих стандартную схему нумерации. Биполярные ИМС: 74 — «стандартное ТТЛ» семейство, не имеет букв между «74» и номером устройства; 74L — с малым потреблением (по сравнению с оригинальным ТТЛ-семейством), очень медленны; H — высокоскоростные (до сих пор выпускаются, но в основном заменены S-сериями, использовались в эре компьютеров 1970-х); S — Шоттки (устарели). ~17 нс; LS — с малым потреблением (Шоттки). 15...32 нс; AS — улучшенные (Шоттки); ALS — улучшенные (Шоттки) с малым потреблением. 11...14нс, 74ALS38 - 33нс; F — быстрые (быстрее обычных Шоттки, аналогичны AS). ~5 нс. КМОП C — КМОП, 4-15V, работают как 4000 серия; HC — высокоскоростные КМОП, аналогичны по быстродействию с LS. 12 нс (до 22/30 нс); HCT — высокоскоростные, совместимы по логическим уровням с биполярными ИС. 12 нс (до 24/34 нс); AC — улучшенные КМОП, быстродействие в основном между S и F. 7...10.8 нс; ACT — 8.5...11.5 нс; AHC — улучшенные высокоскоростные КМОП, в три раза быстрее HC. 7.5...10.6 нс; ALVC — низкое напряжение питания — 1,65-3,3В. 2нс; AUC — низкое напряжение питания — 0,8-2,7В. <1.9 нс @1.8В; FC — быстрые КМОП, быстродействие аналогично с F; LCX — КМОП с 3В питающим напряжением и 5В входами; LVC — низкое напряжение питания — 1,65-3,3В и 5В входами. <5.5 нс @ 3.3В/<9 нс@2.5В (от 2.5 нс); LVQ — низкое напряжение питания — 3,3В; LVX — низкое напряжение питания — 3,3В и 5В входами; VHC — очень высокоскоростные КМОП — 'S' быстродействие с КМОП технологией и питанием. ~3.7нс; G — супер-высокие скорости (более 1 ГГц), производятся Potato Semiconductor. БиКМОП BCT — БиКМОП, совместимы с входными уровнями переключения ТТЛ, используются в буферах; ABT — улучшенные БиКМОП, с входными уровнями переключения ТТЛ, быстрее ACT и BCT.

Многие ИС в КМОП сериях HC, AC и FC также представлены в «T» версиях, совместимых с уровнями переключения и ТТЛ, и 3,3 В КМОП. ИС без «T» имеют уровни переключения КМОП.

История

Несмотря на то, что 7400 серия была первым де-факто промышленным стандартом ТТЛ-семейства, несколько производителей полупроводниковых устройств создавали свои семейства с ТТЛ логикой, например, Sylvania SUHL, Motorola MC4000 MTTL (не путать с RCA CD4000 CMOS), National Semiconductor DM8000, Fairchild 9300 и Signetics 8200.

Микросхема 7400N с четырьмя 2И-НЕ элементами была первым представителем серии.

5400 и 7400 серии использовались во многих популярных мини-компьютерах в 1970-х и начале 1980-х. В качестве других примеров можно представить серии Data General Nova и Hewlett-Packard 21MX, 1000 и 3000.

Любители и студенты могут с помощью проводов, монтажной платы и источника питания на 5 В экспериментировать с цифровой логикой, обращаясь к обучающим статьям в журналах Byte и Popular Electronics, которые содержат примеры схем практически в каждом выпуске. Раньше во времена крупномасштабных разработок новых ИМС прототип новой интегральной цепи возможно было создать при использовании микросхем ТТЛ на нескольких платах перед запуском устройства в производство в виде ИМС. Это позволяло симулировать готовое устройство и тестировать логику до появления программного обеспечения для этих целей.

В 2007 году отдельные микросхемы стоили приблизительно по $0,25, в зависимости от конкретного изделия.

Обозначение

Микросхемы 7400 серии обычно используют следующую схему обозначения, однако могут быть некоторые различия у разных производителейпример маркировки на корпусах ИМС, выпускаемых NXP Semiconductors . 1. Первые две или три буквы обозначают производителя: AM — Advanced Micro Devices DS — National Semiconductor Corp. MC — Motorola Semiconductor Products Inc. ULN — Sprague Electric Corp. mA — Fairchild Instrument & Camera Corp. или назначение и технологию ИС, например у Texas Instruments Inc.: AC — биполярные ИС улучшенные SBP — биполярные микропроцессоры SMJ — МОП-ИС памяти и микропроцессоры SN — стандартные ИС TAC — КМОП-логические матрицы TAL — ТТЛШ-логические матрицы с пониженной потребляемой мощностью TAT — ТТЛШ-логические матрицы TBP — биполярные ИС памяти TC — формирователи видеосигналов для ПЗС TCM — ИС для телекоммуникации TIBPAL — биполярные ПЛМ TIED — детекторы инфракрасного излучения TIL — оптоэлектронные ИС TL — аналоговые ИС TLC — аналоговые КМОП-ИС TMS — МОП-ИС памяти и микропроцессоры TM — модули микроЭВМ VM — ИС памяти речевого синтеза 2. Две цифры префикса температурного диапазона у Texas Instruments Inc.: 54, 55 — −55…+125 °C для военного варианта 74, 75, 76 — 0…+70 °C для коммерческого варианта при обозначении в суффиксе: отсутствие знака — 0…+70 °C C — 0….+70 °C E — −40….+85 °C I — −25….+85 °C L — 0….+70 °C M — −55…+125 °C S — специальный диапазон или применяемую технологию: 54, 74 — стандартная ТТЛ 54H, 74H (High) — быстродействующая 74F (Fast) — сверхбыстродействующая 54L (Low-power) — с пониженной потребляемой мощностью 54LS, 74LS (Low-power Schottky) — ТТЛШ с пониженной потребляемой мощностью 54S, 74S (Schottky) — ТТЛШ 55, 75 — стандартные интерфейсы 54AS, 74AS (Advanced Schottky) — улучшенная ТТЛШ 54HC, 54HCT, 74HC, 74HCT (High-speed CMOS) — быстродействующие на основе КМОП-структур 54ALS, 74ALS (Advanced Low-power Schottky) — улучшенная ТТЛШ с пониженной потребляемой мощностью 76 — улучшенные ИС 3. До четырёх символов, означающих подсерию, обозначающей тип используемой логики. 4. Две или более цифры, присвоенные устройству. Существуют сотни наименований в каждой подсерии, но при этом у устройств с одинаковыми цифрами почти всегда одинаковая функциональность и расположение выводов вне зависимости от производителя, исключением могут быть плоские корпуса, поверхностно-монтируемые элементы, некоторые быстрые КМОП серии (например 74AC) и, как минимум, одно низкопотребляющее ТТЛ-устройство имеют различное расположение выводов, по сравнению с обычной серией. 5. Дополнительные буквы и цифры могут обозначать тип корпуса, категорию качества или иную информацию, различно от производителя к производителю.

Например SN74ALS245 означает микросхему, произведённую Texas Instruments, выполненную в коммерческой версии на основе логики ТТЛ, из семейства улучшенных Шоттки с низким энергопотреблением, функция — двунаправленный восьмибитный буфер.

Многие семейства логики сохраняют нумерацию ТТЛ-устройств для помощи разработчикам. Некоторые производители, например Mullard и Siemens выпускают микросхемы, совместимые с оригинальной серией по расположению выводов, но с совершенно другой схемой нумерации, тем не менее, в документации имеется номер совместимой микросхемы из 7400 серии.

См. также Микросхемы серии 4000

Примечания

Ссылки

Документация по маркировке корпусов ИМС, выпускаемых Fairchild Semiconductor, Texas Instruments и Philips Semiconductor

Категория:Цифровые интегральные схемы