Qual é a diferença entre as famílias de chips
Eu tenho tentado seguir o design de computador de 8 bits de Ben Eater (https://eater.net/8bit) e consegui construir algo que funciona amplamente, mas não é muito confiável. Às vezes , os módulos não funcionam, se eu reiniciar o sistema e tentar novamente, eles podem funcionar. É tudo muito frustrante.
O principal ponto em que me desviei do design original é a escolha dos chips. No projeto original, Ben usava chips 74LS___, mas tive problemas para consegui-los, então, em vez disso, usei alguns chips 74HC___.
Estou usando uma mistura de LS, HC e HTC.
Alguém pode me dizer qual é a diferença entre
- 74ls___
- 74hc___
- 74hct___
Estou usando uma fonte de alimentação de bancada de 5 volts e muitos capacitores de desacoplamento. Eu posso ver que todos os chips estão recebendo cerca de 5 volts. O relógio está funcionando em frações de hertz até 10 de hertz, então a velocidade não deve ser um problema.
Respostas
74LS é Schottky de baixa potência - o nível alto de saída pode ser tão baixo quanto 2,4 volts quando Vcc é de 5 volts
74HC é CMOS de alta velocidade - suas entradas esperam que um nível alto esteja acima de 2,5 volts quando Vcc é de 5 volts
74HCT é TTL=compatível com CMOS de alta velocidade. Suas entradas possuem um threshold menor para High, para ser compatível com as saídas 74LS.
Esta informação pode ser encontrada nas fichas técnicas das várias famílias.
Há uma série de diferenças importantes. Um item importante é que os dispositivos CMOS (74HC e 74HCT, que são CMOS de alta velocidade e CMOS de alta velocidade com níveis compatíveis com TTL) não gostam de tempos lentos de subida e descida.
Aqui está um trecho do flip flop tipo 74HC(T)173 quad D:
Você notará que há uma taxa de transição máxima .
Você pode ler mais sobre este assunto nesta nota de aplicação de TI . Aqui não é a taxa de clock, mas a taxa de aumento / queda de entrada que importa.
Com uma entrada lenta subindo ou descendo, a estrutura CMOS interna fica na região ativa por um bom tempo e consumirá uma corrente classe A significativa (para CMOS).
A arquitetura interna fundamental também é muito diferente, portanto, embora funcionalmente um 74HC74 e um 74LS74 sejam os mesmos (mas com diferenças significativas de tempo), internamente eles são realmente muito diferentes.
Outro problema que você pode ter é que, devido aos diferentes atrasos de propagação através dos portões, você pode encontrar condições de corrida lógica que não existem ao usar peças 74LS.
Para ilustração, aqui está o atraso de propagação para o 74HC173 (observe que o clock para a saída alta e o clock para a saída baixa são simétricos):
Agora aqui está a mesma especificação para o 74LS173 :
Você pode ver que não apenas os atrasos de propagação são diferentes entre as duas partes, para o dispositivo LS, o atraso é diferente de alto para baixo e baixo para alto.
Qualquer uma dessas diferenças pode facilmente causar problemas.
Nos comentários você disse:
Estou usando uma mistura de LS, HC e HTC.
Como outras respostas apontaram, a principal diferença é que LS é uma família TTL e HC é uma família CMOS. TTL e CMOS têm diferentes faixas de tensões que são consideradas 1's ou 0's lógicos válidos. Portanto, você deve ter cuidado ao misturá-los em um design.
A principal coisa que você deve observar é que você não deve conectar as saídas LS às entradas HC. Isso ocorre porque o TTL é bastante fraco ao conduzir um "1", enquanto o CMOS requer um "1" bastante forte para funcionar de maneira confiável.
Esse problema é exatamente o motivo da existência das peças HCT --- elas são chips CMOS com entradas compatíveis com TTL, portanto, ter uma saída LS conduzindo uma entrada HCT é perfeitamente aceitável.
Ter uma saída HC ou HCT acionando uma entrada LS também não é o ideal, mas geralmente funcionará de maneira aceitável. Se você tiver fan-outs muito grandes (uma saída acionando mais de 4 ou 5 pinos de entrada), verifique com mais cuidado se essa saída pode fornecer corrente suficiente para acionar todas as entradas conectadas.
Se você está vendo uma operação não confiável, provavelmente você tem uma saída TTL conduzindo uma entrada CMOS em algum lugar.
Outra coisa a se observar:
Permitir que uma entrada TTL flutue normalmente é bom (será equivalente a uma entrada alta), mas você nunca deve deixar uma entrada CMOS flutuante, mesmo que não esteja usando a saída do portão associado a essa entrada.
Bem-vindo, a diferença entre esses nomes de componentes são
- 74ls = Schottky de baixa potência
- 74hc = CMOS de alta velocidade
- 74hct = Melhor* dos dois mundos (*mais ou menos), esta parte é uma combinação de características das versões LS e HC.
Eu descobri isso aqui no clube de eletrônica que vale a pena ler.
Você esperaria ver um desempenho muito semelhante de todas as variantes durante o uso geral. Você só deve notar uma diferença ao comparar o consumo de energia ou o desempenho em alta velocidade.