Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Układy logiczne TTL/CMOS - charakterystyka, oznaczenia.

Artur k. 15 Maj 2012 01:20 10808 4
  • #1 15 Maj 2012 01:20
    Artur k.
    Admin grupy audio

    Obecnie mamy dostępnych wiele rodzajów układów CMOS/TTL - najpopularniejsze to LS, HC, HCT, i wiele innych.

    Chciałbym pokrótce przybliżyć podstawowe właściwości różnych typów układów scalonych.

    Zacznijmy od najbardziej podstawowej rodziny - TTL. Układy TTL są wykonane z użyciem wyłącznie tranzystorów bipolarnych, przystosowane do zasilania napięciem 5V z tolerancją 250mV, dla prawidłowego działania nie powinno się przekraczać tych progów (wyżej - grozi uszkodzeniem, niżej - nieprawidłowym działaniem). W logice dodatniej, poziomy napięć, odpowiadające stanom logicznym, to 0-400mV dla stanu niskiego, oraz 2.4V-5V dla stanu wysokiego. Pomiędzy 400mV, a 2.4V mamy tak zwany "stan zabroniony" - nie wiadomo jak układ (bramka, przerzutnik, licznik itp.) zachowa się dostając na wejście napięcie w tym przedziale, dodatkowo zależy to od konkretnego egzemplarza układu scalonego, jest to tak zwany "margines zakłóceń. Dlatego należy unikać pracy w tym zakresie napięć wejściowych. Drugim ważnym parametrem układów TTL jest prąd wyjściowy - standardowo dla stanu niskiego, z wyjścia możemy pobrać prąd do 30mA, zaś w stanie wysokim do 10mA. Należy o tym pamiętać przy projektowaniu urządzeń z układami tej rodziny.

    Podstawowa wersja TTL ma typowy czas propagacji (dla jednej bramki) ok. 10-40ns i pobiera ok. 10mW mocy, czyli przykładowo 7400 zawierający w sobie 4 bramki NAND, może pobrać nawet 40mW.

    TTL S - 74S
    Ta rodzina układów zawiera w sobie diody Schottky (stąd skrót - S)., dzięki czemu jest szybsza. Czas propagacji typowo wynosi ok. 3-4ns, ale niestety kosztem poboru mocy - ok. 20mW na bramkę.

    TTL LS - 74LS
    To obecnie najczęściej spotykana, udoskonalona wersja 74 (z diodami Schottky-ego) o obniżonym poborze mocy. Charakteryzuje się czasem propagacji ok. 9ns i poborem mocy ok. 2mW na bramkę.

    Rzadziej spotyka się układy AS, ALS, oraz F.

    TTL AS - 74AS
    Szybkie układy z czasem propagacji ok. 1.5ns, ale niestety pobór mocy do 25mW na bramkę

    TTL ALS - 74ALS
    Udoskonalona wersja LS - czas propagacji ok. 4ns i pobór mocy ok. 1mW na bramkę.

    TTL F - 74F
    Szybkie i zarazem w miarę energooszczędne. Czas propagacji ok. 3ns i pobór mocy ok. 4mW na bramkę.

    CMOS charakterystyka ogólna.
    Wykonane z użyciem tranzystorów unipolarnych - MOSFET. Można spotkać układy CMOS kompatybilne z TTL pod względem poziomów logicznych i topologii wyprowadzeń, oraz typowe CMOS (rodzina 4000). Jak by nie było, cechą charakterystyczną układów CMOS jest bardzo niski pobór mocy w stanie spoczynku - ok. 10nW. Niestety nie ma nic za darmo. O ile w spoczynku te układy pobierają bardzo mało prądu, o tyle podczas pracy, pobór prądu zależy od częstotliwości z jaką pracują (wzrasta wraz z częstotliwością). W odróżnieniu od TTL, układy CMOS mogą być zasilane napięciem od 3 do 18V (zależnie od wersji). Typowo za stan logiczny wysoki, uznaje się napięcie powyżej 70% wartości napięcia zasilającego. Zaś za stan niski uznaje się napięcie o wartości poniżej 30% wartości napięcia zasilającego.





    Odmiany układów CMOS:
    CMOS 74C
    Standardowa wersja TTL wykonana w technologii CMOS - układ wyprowadzeń 100% zgodny z TTL, jednakże poziomy logiczne odpowiadają poziomom CMOS.

    CMOS 74HC i HC4000
    Obecnie wyparły serie 74C i 4000, charakteryzują się kompatybilnością wyprowadzeń z odpowiednią rodziną (74HC - TTL, zaś 74HC4000 - CMOS 4000), jednakże w stosunku do pierwowzoru są szybsze (czas propagacji ok. 8ns) i mają inne napięcia zasilające - 3-6V. Stan zabroniony (margines zakłóceń) wynosi ok. 1.4V w stosunku do obu gałęzi zasilania. Przykładowo - zasilanie 6V, to stan niski 0-1.4V, a stan wysoki 4.6V-6V.

    CMOS 74HCT
    Odmiana wcześniej opisanej rodziny - HC. Te układy są 100% kompatybilne z TTL, napięcie zasilania wynosi 5V z tolerancją 500mV. Margines zakłóceń to 0.7V dla stanu niskiego oraz 2.4V dla stanu wysokiego (czyli stan niski 0-0.7V, a stan wysoki dla zasilania 5V - 2.6-5V). Układy te mogą bez problemu pracować zamiennie za TTL.

    CMOS ACL
    Układy tej rodziny występują w dwóch odmianach - AC i ACT. Odmiana AC jest zgodna z rodziną CMOS 4000, zaś ACT jest zgodna z rodziną TTL. Są to układy dość szybkie, czas propagacji ok. 3ns. Przystosowane do pracy z długimi liniami (np. interfejsy RS232, RS458), wydajność prądowa wyjść wynosi typowo ok. 24mA w stanie niskim, jak i w stanie wysokim. Niektóre wykonania (zależy od producenta) mogą mieć wydajność nawet dwukrotnie wyższą - 48mA. Typowe obciążenie wyjść układów ACL przy długich liniach to 300R.

    CMOS FCT
    Układy pracujące z poziomami TTL, jednakże mające podwyższoną wydajność prądową wyjść - 64mA. Rzadko spotyka się odmianę FCT-T, która jest szybszą wersją FCT..

    Istnieją również układy wykonane w technologii mieszanej (bipolarnej oraz CMOS), zwane BiCMOS. Te układy łączą zalety jednej i drugiej technologii.
    Takie układy możemy spotkać w wersjach:
    BCT
    Przeznaczone do współpracy z magistralami danych, charakteryzują się bardzo dużym prądem wyjściowym (do 180mA), w przypadku zaniku zasilania, wejścia jak i wyjścia przechodzą w stan wysokiej impedancji, czyli nie obciążają dołączonej do nich magistrali. Poziomy logiczne zgodne z TTL.
    ABT
    Bardzo szybkie, energooszczędne i stabilniejsze temperaturowo układy serii BCT, jednakże słabsze (coś za coś). Typowy czas propagacji to ok. 4ns, ale niestety wydajność wyjścia "tylko" 64mA.

    Układy niskonapięciowe
    ALB
    Szybkie i niskonapięciowe układy logiczne. Typowo zasilane napięciem 3.3V, mają dość wysoką wydajność prądową wyjścia (ok. 25mA) i krótki czas propagacji - ok. 2ns. Wyposażone zazwyczaj w obwody zabezpieczające wejścia przed przepięciami, oraz napięciami przekraczającymi wartość napięcia zasilającego.

    ALVC
    Układy zbliżone do ALB, typowo zasilane napięciem 3.3V o czas propagacji ok. 2ns i wydajności wyjścia ok. 25mA. Dedykowane do współpracy pamięciami SRAM i DRAM.

    AVC
    Układy niskonapięciowe, zasilane napięciem 1.8V, czas propagacji wynosi ok. 3ns.

    ALVT
    Przeznaczone do współpracy z magistralami danych (np. w komputerach PC), charakteryzują się napięciem zasilania 2.5-3.3V, czasem propagacji ok. 2ns. Mogą być podłączane i odłączane "na gorąco" - czyli tzw. "hot swap" albo "hot-plug". Dzięki tym układom mamy USB, SATA i inne nowoczesne urządzenia, które możemy podłączać i odłączać bez wyłączania komputera.

    LVC
    Udoskonalona wersja rodziny 74HC. Charakteryzuje się napięciem zasilania 3.3V, zachowując parametry pierwowzoru, jednakże pobierają znacznie mniej prądu (z racji niższego napięcia zasilania). Układ wyprowadzeń jest zgodny z rodziną 74HC, jednakże te układy występują wyłącznie w wersji SMD (do montażu powierzchniowego). Można je zasilać napięciem z przedziału 1-3.6V.
    Układy rodziny LVC mogą być sterowane układami TTL, ale nie mogą być sterowane układami rodziny HC i HCT (pomimo zgodności), jednakże LVC mogą sterować układy zarówno TTL, jak i HC/HCT.

    LVT
    Rodzina układów zasilanych napięciem 3.3V, ale akceptująca poziomy logiczne TTL. Szybkie układy o czasie propagacji ok. 3ns i dużej wydajności prądowej - ok. 64mA. Doskonale nadaje się jako bufor pomiędzy układami 5V i 3.3V.


    Opracowano na podstawie wiedzy własnej oraz informacji zawartych w katalogu ELFA 2002r. Kopiowanie i rozpowszechnianie poza portalem elektroda.pl bez zgody autora, zabronione.

    Wszelkie konstruktywne uwagi mile widziane na PW.

    2 4
  • #2 15 Maj 2012 17:21
    tomaszmruz
    Poziom 19  

    Cemi produkowała jeszcze układy np. UCY74A00 UCY74A20 kiedyś szukałem informacji, co oznaczała jedna literka „A” ale nie znalazłem.

    0
  • #3 15 Maj 2012 18:43
    And!
    Admin grupy Projektowanie

    Ponieważ temat jest linkowany do bazy wiedzy,
    proszę umieszczać zwięzłe posty informacyjne,
    zawierające treść merytoryczną zgodną z tematem.

    0
  • #4 15 Maj 2012 19:09
    Quarz
    Poziom 43  

    tomaszmruz napisał:
    Cemi produkowała jeszcze układy np. UCY74A00 UCY74A20 kiedyś szukałem informacji, co oznaczała jedna literka „A” ale nie znalazłem.
    Ano produkowała - na podstawie 'licencji' (czyt. "kupionej inaczej") od któregoś z krajów Demoludów (chyba od Bułgarów).
    Te bramki TTL, np. UCY74A00N, różniły się schematem wewnętrznym od powszechnie znanych schematów bramek TTL, np. SN7400N/SN5400N, a produkowanych najpierw przez Texas Instruments, bramka Phoenix, a później w Europie, m. in. przez; SESCOSEM (THOMSOM-CSF) - SF.C7400E, ITT - MIC7400-J, Siemens - FLH101.
    Ich topologia wyprowadzeń - w obudowach dwurzędowych - była jednak identyczna.

    0
  • #5 26 Maj 2012 20:54
    ronwald
    Poziom 27  

    tomaszmruz napisał:
    Cemi produkowała jeszcze układy np. UCY74A00 UCY74A20 kiedyś szukałem informacji, co oznaczała jedna literka „A” ale nie znalazłem.

    Były to układy TTL produkowane w Cemi, w oparciu o licencję radziecką!

    0