อะไรคือความแตกต่างระหว่างตระกูลชิป

Aug 17 2020

ฉันพยายามทำตามการออกแบบคอมพิวเตอร์ 8 บิตของ Ben Eater (https://eater.net/8bit) และฉันสับสนที่จะสร้างสิ่งที่ได้ผลในวงกว้าง แต่มันไม่น่าเชื่อถือมากนัก บางครั้งโมดูลไม่ทำงานหากฉันรีเซ็ตระบบและลองอีกครั้งอาจใช้งานได้ ทุกอย่างน่าผิดหวังมาก

ประเด็นหลักที่ฉันเปลี่ยนไปจากการออกแบบเดิมคือการเลือกใช้ชิป ในการออกแบบดั้งเดิม Ben ใช้ชิป 74LS___ แต่ฉันมีปัญหาในการจับสิ่งเหล่านี้ฉันจึงใช้ชิป 74HC___ แทน

ฉันใช้ส่วนผสมของ LS, HC และ HTC

ใครช่วยบอกหน่อยได้ไหมว่าอะไรคือความแตกต่างระหว่าง

  • 74ls___
  • 74hc___
  • 74 ชั่วโมง ___

ฉันใช้พาวเวอร์ซัพพลายแบบตั้งโต๊ะ 5 โวลต์และตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนจำนวนมาก ฉันเห็นว่าชิปทั้งหมดมีกำลังไฟประมาณ 5 โวลต์ นาฬิกากำลังทำงานที่เศษส่วนของเฮิรตซ์จนถึง 10 เฮิรตซ์ดังนั้นความเร็วจึงไม่น่าเป็นปัญหา

คำตอบ

4 PeterBennett Aug 17 2020 at 22:56

74LS เป็น Schottky ที่ใช้พลังงานต่ำ - เอาต์พุตระดับสูงอาจต่ำถึง 2.4 โวลต์ขณะที่ Vcc คือ 5 โวลต์

74HC เป็น CMOS ความเร็วสูง - อินพุตคาดว่าระดับสูงจะสูงกว่า 2.5 โวลต์เมื่อ Vcc เป็น 5 โวลต์

74HCT คือ TTL = CMOS ความเร็วสูงที่เข้ากันได้ อินพุตมีเกณฑ์ต่ำกว่าสำหรับ High เพื่อให้เข้ากันได้กับเอาต์พุต 74LS

ข้อมูลนี้สามารถพบได้ในเอกสารข้อมูลสำหรับตระกูลต่างๆ

3 PeterSmith Aug 17 2020 at 23:12

มีความแตกต่างที่สำคัญหลายประการ รายการสำคัญอย่างหนึ่งคืออุปกรณ์ CMOS (74HC และ 74HCT ซึ่งเป็น CMOS ความเร็วสูงและ CMOS ความเร็วสูงที่มีระดับที่เข้ากันได้กับ TTL) ไม่ชอบเวลาขึ้นและลงอย่างช้าๆ

นี่คือตัวอย่างจากฟลิปฟล็อปประเภท 74HC (T) 173 quad D:

คุณจะสังเกตเห็นว่ามีอัตราการเปลี่ยนแปลงสูงสุด

คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้ที่บันทึกการใช้งาน TIนี้ นี่ไม่ใช่อัตรานาฬิกา แต่เป็นอัตราการเพิ่มขึ้น / ลดลงของอินพุตที่สำคัญ

ด้วยอินพุตที่เพิ่มขึ้นหรือลดลงอย่างช้าๆโครงสร้าง CMOS ภายในจะอยู่ในพื้นที่ที่ใช้งานอยู่ระยะหนึ่งและจะใช้กระแสไฟฟ้าคลาส A อย่างมีนัยสำคัญ (สำหรับ CMOS)

สถาปัตยกรรมภายในพื้นฐานก็แตกต่างกันมากเช่นกันแม้ว่าฟังก์ชัน 74HC74 และ 74LS74 จะเหมือนกัน (แต่มีความแตกต่างของเวลาอย่างมีนัยสำคัญ) แต่ภายในมีความแตกต่างกันมาก

ปัญหาอีกประการหนึ่งที่คุณอาจมีก็คือเนื่องจากความล่าช้าในการแพร่กระจายที่แตกต่างกันผ่านประตูคุณอาจพบเงื่อนไขการแข่งขันตรรกะที่ไม่มีอยู่เมื่อใช้ชิ้นส่วน 74LS

สำหรับภาพประกอบนี่คือความล่าช้าในการแพร่กระจายสำหรับ 74HC173 (โปรดสังเกตว่านาฬิกาที่ส่งสัญญาณออกสูงและนาฬิกาไปที่เอาต์พุตต่ำนั้นสมมาตร):

นี่คือข้อกำหนดเดียวกันสำหรับ74LS173 :

คุณจะเห็นได้ว่าไม่เพียง แต่ความล่าช้าในการแพร่กระจายที่แตกต่างกันระหว่างทั้งสองส่วนสำหรับอุปกรณ์ LS ความล่าช้านั้นแตกต่างกันสำหรับสูงไปต่ำและต่ำไปสูง

ความแตกต่างเหล่านี้อาจทำให้เกิดปัญหาได้ง่าย

3 ThePhoton Aug 19 2020 at 00:34

ในความคิดเห็นที่คุณพูด

ฉันใช้ส่วนผสมของ LS, HC และ HTC

ดังที่คำตอบอื่น ๆ ได้ชี้ให้เห็นความแตกต่างที่สำคัญคือ LS เป็นตระกูล TTL และ HC เป็นตระกูล CMOS TTL และ CMOS มีช่วงของแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันซึ่งถือว่าเป็นตรรกะ 1 หรือ 0 ที่ถูกต้อง ดังนั้นคุณต้องระมัดระวังในการผสมในการออกแบบ

สิ่งสำคัญที่คุณต้องระวังคือคุณไม่ควรเชื่อมต่อเอาต์พุต LS กับอินพุต HC เนื่องจาก TTL ค่อนข้างอ่อนแอเมื่อขับ "1" ในขณะที่ CMOS ต้องการ "1" ที่ค่อนข้างแข็งแรงเพื่อให้ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ

ปัญหานี้เป็นสาเหตุที่ทำให้ชิ้นส่วน HCT มีอยู่ - เป็นชิป CMOS ที่มีอินพุตที่เข้ากันได้กับ TTL ดังนั้นการมีไดรฟ์เอาต์พุต LS อินพุต HCT จึงไม่เป็นไร

การมีเอาท์พุต HC หรือ HCT อินพุต LS ก็ไม่เหมาะเช่นกัน แต่โดยปกติแล้วจะทำงานได้ดี หากคุณมีพัดลมขนาดใหญ่มาก (เอาต์พุตหนึ่งตัวขับมากกว่า 4 หรือ 5 ขาอินพุต) คุณควรพิจารณาอย่างรอบคอบมากขึ้นว่าเอาต์พุตนั้นสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าเพียงพอที่จะขับเคลื่อนอินพุตทั้งหมดที่คุณเชื่อมต่อได้หรือไม่

หากคุณเห็นการทำงานที่ไม่น่าเชื่อถือเป็นไปได้มากว่าคุณมีเอาต์พุต TTL ที่ขับเคลื่อนอินพุต CMOS อยู่ที่ไหนสักแห่ง

อีกสิ่งหนึ่งที่ต้องระวัง:

การอนุญาตให้อินพุต TTL ลอยอยู่โดยปกติจะไม่เป็นไร (จะเทียบเท่ากับอินพุตสูง) แต่คุณไม่ควรปล่อยให้อินพุต CMOS ลอยอยู่แม้ว่าคุณจะไม่ได้ใช้เอาต์พุตของเกตที่เกี่ยวข้องกับอินพุตนั้นก็ตาม

2 JackSoldano Aug 17 2020 at 22:16

ยินดีต้อนรับความแตกต่างระหว่างชื่อส่วนประกอบเหล่านี้คือ

  1. 74ls = Schottky พลังงานต่ำ
  2. 74hc = CMOS ความเร็วสูง
  3. 74hct = ดีที่สุด * ของทั้งสองโลก (* ประเภทของ) ส่วนนี้เป็นการรวมกันของลักษณะเฉพาะของเวอร์ชัน LS & HC

ฉันพบสิ่งนี้ที่นี่ที่สโมสรอิเล็กทรอนิกส์ที่ควรค่าแก่การอ่านสิ่งนี้

คุณคาดว่าจะเห็นประสิทธิภาพที่ใกล้เคียงกันมากจากทุกรุ่นในระหว่างการใช้งานทั่วไป คุณควรสังเกตความแตกต่างเมื่อเปรียบเทียบการใช้พลังงานหรือประสิทธิภาพความเร็วสูงเท่านั้น