74LS00: fonctions, applications, fonctionnalités et fiche technique

Comme l'un des circuits intégrés les plus représentatifs dans leSérie 74LS, le 74LS00, avec sa conception de base de portes NAND à quatre canaux à 2 entrées, est devenu un élément fondamental dans le domaine de l'électronique numérique. Cet article analysera de manière approfondie cette puce classique.

74LS00+ Bom

74LS00 Overveiw

Le 74LS00 est un circuit intégré TTL (Transistor-Transistor Logic)Cela fonctionne comme une porte NAND quad 2 entronnements. Cela signifie qu'il contient quatre portes NAND indépendantes, chacune avec deux broches d'entrée et une broche de sortie. Chaque porte NAND du 74LS00 effectue le fonctionnement logique "NAND": la sortie est faible (logique 0)uniquement lorsque ses deux entrées sont élevées (logique 1); Dans tous les autres cas (lorsque au moins une entrée est faible), la sortie est élevée (logique 1). En tant que bloc de construction logique fondamental, il est essentiel pour construire des circuits numériques plus complexes comme les compteurs, les tongs et les encodeurs, en trouvant des applications dans divers systèmes numériques, contrôles industriels et appareils électroniques.

Pinouts 74LS00

Spécifications 74LS00

Fonctionnalités 74LS00

En tant que puce Logic Schottky TTL classique à basse puissance, le 74LS00intègre les performances, la fiabilité et la flexibilité. Voici un résumé systématique de ses caractéristiques techniques de base:

Quatre conception de canaux indépendants:Intègre quatre portes NAND à 2 entrées complètement indépendantes, chacune capable de traiter les signaux logiques indépendamment, en prenant en charge la mise en œuvre simultanée des fonctions logiques à quatre canaux (telles que les opérations logiques, tampon du signal).
Compatibilité des broches standard:Adopte un emballage à double paquet à double broche (DIP) ou un emballage de montage en surface (SOIC / SOP), avec une disposition de broches conformément aux normes TTL (par exemple, VCC connecté à la broche 14, GND à la broche 7), facilitant la cascade directe avec d'autres puces TTL.
Structure de sortie push-pull:L'étape de sortie utilise une conception push-pull, offrant une forte capacité de conduite, capable de produire des niveaux élevés (VOH ≥ 2,4 V) et de couler de gros courants (IOL maximum de 8mA), adapté aux charges directes telles que les LED et les relais.

Plage de tension d'alimentation large:La tension de fonctionnement typique est de 5 V, avec une plage de fluctuation admissible de 4,75-5,25 V et une valeur limite de 7V, s'adaptant à différents environnements d'alimentation.
Compatibilité du niveau TTL:Entrée Seuil de haut niveau (VIH) ≥ 2V, seuil de bas niveau (VIL) ≤ 0,8 V, strictement en suivant les normes TTL; Il prend également en charge l'accès direct aux signaux logiques 3.3 V ou 2,5 V (conversion de niveau externe requise).
Performance logique à moyenne vitesse:Le retard de propagation typique (TPD) est de 9 à 10 ns, avec un débit de données maximal de 35 Mbps, une vitesse d'équilibrage et une consommation d'énergie, adaptés à la plupart des scénarios de circuits numériques à moyenne vitesse.
Conception de faible puissance:La consommation d'énergie statique n'est que de 9 MW (valeur typique), bien inférieure aux puces de la série 74 antérieures (par exemple, 7400 est de 40 MW), adaptées aux dispositifs de longue durée.

Capacité de courant d'évier élevé:Le courant de sortie de bas niveau maximum (IOL) est de 8 mA, capable de conduire directement 10 charges LS-TTL ou de petits périphériques (tels que les tableaux LED) sans tampons supplémentaires.
Avantages de la sortie push-pull:L'étape de sortie adopte une structure push-pull, qui peut rapidement retirer le niveau (VOH ≥ 2,4 V) et couler efficacement le courant, réduisant le risque de distorsion du signal, en particulier adapté aux charges capacitives de conduite.

Protection ESD:Circuit de protection à décharge électrostatique intégrée (ESD), capable de résister aux chocs électrostatiques du modèle humain de 3,5 kV, améliorant la stabilité de l'utilisation à long terme.
Capacité anti-bruit:L'entrée adopte une structure de déclenchement Schmitt, avec des marges de bruit élevées (marge de bruit de haut niveau VNH ≥ 0,4 V, VNL de bas niveau ≥ 0,4 V), supprimant efficacement l'interférence du signal.
Mécanisme de protection des entrées:Il est recommandé à des épingles d'entrée inutilisées d'être tirées vers VCC via une résistance de 1 kΩ ou directement ancrée pour éviter de faux déclencheurs causés par des flottants, garantissant une stabilité logique.

Grade commercial (74LS00):La plage de température de fonctionnement est de 0 à 70 ° C, adaptée aux scénarios conventionnels tels que l'électronique grand public et le contrôle industriel.
Grade militaire (54LS00):Étendu à -55-125 ° C, répondant aux besoins des environnements extrêmes tels que l'aérospatiale et les applications montées sur des véhicules.
Stabilité du stockage:La plage de température de stockage est de -65-150 ° C, sans impact sur les performances pendant le stockage à long terme.

Applications 74LS00

Opérations logiques de base:Dans les circuits logiques combinatoires, il est non seulement utilisé pour les jugements simples "NAND" (tels que "déclencher des actions lorsque deux conditions ne sont pas remplies simultanément") mais sert également d'unité de base pour l'inversion du signal. Par exemple, il effectue une inversion logique sur les signaux de contrôle dans les bus de données pour basculer entre les instructions de lecture et d'écriture.
Conversion de la porte universelle:Avec les lois de De Morgan, le court-circuit des deux entrées peut fonctionner directement comme une porte non (inversion à entrée unique); combinant une porte non avec une porte nand forme un et une porte (éliminant la caractéristique inverse de NAND); Passer les entrées via non les portes avant de se connecter à une porte NAND se traduit par une porte ou une porte. Cette flexibilité lui permet de remplacer plusieurs puces de porte dédiées, réduisant la complexité de conception de circuits.
Circuits de stockage et séquentiels:Les bascules SR formées par le couplage croisé deux portes NAND peuvent implémenter les fonctions "Set-Resset" (telles que le verrouillage d'état déclenché par des boutons); Lorsqu'ils sont étendus aux tongs D, ils peuvent stocker de manière synchrone les données sous contrôle du signal d'horloge, servant de composants principaux des registres, des registres de décalage et des compteurs (par exemple, connexions logiques inter-bits dans des compteurs binaires 4 bits).
Circuits arithmétiques: jen à demi-acteurs, les portes NAND mettent en œuvre les opérations "XOR" (SUM) et "et" (transport); Full-Adders manipulez la propagation de transport à travers des portes en cascade NAND, largement utilisées en plus de modules de calculatrices simples; Combinés à une logique inverse, ils peuvent réaliser que la soustraction binaire (convertie en ajout via l'arithmétique du complément de deux), adaptée au traitement numérique dans de petits instruments numériques.
Contrôle industriel et traitement du signal: Dans les circuits d'entraînement des moteurs, les portes NAND jugent les scénarios multi-conditions tels que "Signal d'urgence non déclenché + Signal de démarrage valide" pour garantir le démarrage sûr; Dans les circuits séquentiels, leurs caractéristiques de commutation rapides sont utilisées pour façonner les signaux d'impulsion de sortie du capteur (éliminant les pépins) ou la détection des bords croissants / tombants des signaux d'horloge, réalisant une synchronisation de synchronisation précise (par exemple, contrôler les moments de déclenchement dans l'acquisition de données).
Scénarios éducatifs et bricolages:Dans les expériences électroniques, il est souvent utilisé pour démontrer des concepts de base tels que la vérification de la table de vérité des portes logiques et les principes de verrouillage de bascule; Dans les projets de bricolage, il peut construire des "circuits de déverrouillage à double boutons" (déverrouiller uniquement lorsque les deux boutons sont enfoncés) et "des lampes à double condition contrôlées légères + contrôlées au son" (éclairage lorsqu'il est sombre et qu'il y a du son), permettant un contrôle logique sans programmation.
Applications à haute fréquence et à interface:S'appuyant sur le retard de propagation au niveau du nanoseconde de TTL (généralement 10NS), il convient aux interfaces périphériques des ordinateurs précoces (par exemple, décodage du signal de colonne en ligne dans les circuits de balayage du clavier) et un traitement du signal en bande de base dans la communication à courte distance (EG, vérification logique simple dans les protocoles UART); Sa sortie push-pull peut entraîner 10 charges TTL standard, permettant une connexion directe aux périphériques comme les LED et les relais, simplifiant la conception du lecteur d'interface.

Avantages du 74LS00

Le 74LS00Offre plusieurs avantages clés qui solidifient son rôle de composant fondamental dans l'électronique numérique:

Flexibilité logique universelle: En tant que porte NAND quad 2 entronnements, il s'agit d'une "porte universelle" - consolidément reconfigurable en pas, et, ou, XOR, et d'autres portes logiques grâce à un câblage simple (en tirant parti des lois de Morgan). Cela élimine le besoin de multiples circuits intégrés spécialisés, simplifiant la conception du circuit et réduisant le nombre de composants.

Forte compatibilité TTL: Fonctionnant sur une alimentation standard + 5V et adhérant strictement aux normes de tension TTL (niveaux d'entrée / sortie), il s'intègre de manière transparente avec d'autres périphériques TTL. Cette compatibilité plug-and-play en fait un choix fiable dans les systèmes TTL mixtes.

Performance équilibrée: Sa conception de Schottky (LS) de faible puissance collait un équilibre entre la vitesse et l'efficacité. Avec un délai de propagation typique de ~ 10 ns, il prend en charge les applications moyennes à haut-haut, tandis que sa consommation d'énergie statique (~ 9 MW) est nettement inférieure aux variantes de la série 74 précédents (par exemple, 7400 à 40 MW), ce qui rend les dispositifs à long terme à la longueur d'énergie.

Capacité de conduite robuste: Équipé d'une étape de sortie push-pull, il peut conduire directement jusqu'à 10 charges TTL standard, en évitant la nécessité de circuits tampons supplémentaires. Cela simplifie l'interfaçage avec des périphériques comme les LED, les relais ou d'autres puces logiques.

Disponibilité pratique et rentabilité: Largement disponible en trempette à 14 broches (idéal pour le prototypage des planches à pain) et des packages de montage en surface, il est à faible coût et facilement. Cette accessibilité en fait un aliment de base dans les laboratoires éducatifs, les projets de passe-temps et la production à petite échelle.

Fiabilité: Protection ESD intégrée (décharges de modèles humains de 3,5 kV) et les marges de bruit décentes (≥ 0,4 V pour les niveaux élevés / faibles) améliorent la stabilité dans des environnements bruyants. Les variantes de qualité commerciale fonctionnent de manière fiable à 0–70 ° C, avec une qualité militaire (54LS00) s'étendant à -55–125 ° C pour des conditions difficiles.

Comment utiliser le 74LS00？

Pour utiliser le74LS00(un IC de porte NAND à 2 entrées dans la famille TTL), Suivez ces étapes pour la configuration, les tests de base et les applications pratiques:

1. Configuration matérielle: alimentation et épingle

Le 74LS00 nécessite un+ Alimentation CC 5V(Norme TTL) et connexions de broches appropriées.

Étape 1: Connexions d'alimentation:

Connectez la broche 14 (VCC) à + 5V.

Connectez la broche 7 (GND) au sol du circuit.

• Strp 2: Pinout pour 4 portes nand indépendantes:
  Le CI contient 4 portes NAND à 2 entrées distinctes. Chaque porte a 2 entrées et 1 sortie:

  Numéro de porte	Entrée A	Entrée b	Sortie y
  1	Broche 1	PIN 2	PIN 3
  2	PIN 4	PIN 5	PIN 6
  3	PIN 9	PIN 10	PIN 8
  4	Broche 12	PIN 13	PIN 11

2. Test de base: Vérifiez la logique NAND

La règle centrale d'une porte NAND est: la sortie est faible (0V)Seulement si les deux entrées sont élevées (5V); Sinon, la sortie est élevée (5V).

Étape 1: construire un circuit de test

Pour une porte (par exemple, porte 1, broches 1, 2, 3):

• Connectez les broches d'entrée 1 et 2 àSources logiques(Par exemple, les interrupteurs à bascule liés à + 5V / GND, ou des rails de planche à pain).
• Connectez la broche de sortie 3 à unindicateur(par exemple, une LED en série avec une résistance de 220Ω à GND; la LED se lumine à la sortie est élevée).

Étape 2: Testez toutes les combinaisons d'entrée

Vérifiez si la sortie correspond à la table de vérité NAND:

3. Utilisation avancée: convertir en autres portes logiques

Les portes NAND sont "universelles" - ils peuvent imiter n'importe quelle porte logique avec un câblage simple:

Exemple 1: Pas Gate (onduleur)

Une porte non inverse son entrée:

• Câblage: Court les deux entrées d'une porte NAND (par exemple, Connectez la broche 1 à la broche 2 de la porte 1).
• Logique:.

Exemple 2: et porte

Une porte et une porte s'élève uniquement si les deux entrées sont élevées:

Câblage:

Utilisez la porte 1 comme porte nand.

Utilisez la porte 2 comme une porte non (court-elle ses entrées) pour inverser la sortie de la porte 1.

Connectez la sortie de la porte 1 (broche 3) aux entrées de la porte 2 (broches 4 et 5).

Logique:.

Exemple 3: ou porte

Une porte ou une porte s'élève si au moins une entrée est élevée:

Câblage(Utilisation de la loi de De Morgan::

Utilisez deux portes NAND comme des portes (court-circuiter leurs entrées) pour créer.

Connecteraux entrées d'une troisième porte NAND.

Résultat: La sortie de la troisième porte est égale à A + B.

Précautions clés

Limites de tension: Ne dépassez jamais + 7v surVCC; Les entrées doivent rester dans les niveaux de TTL (faible: 0–0,8 V; haut: 2–5v).

Découplage: Ajouter un condensateur de 0,1 μF entreVCCet GND pour réduire le bruit de puissance.

Protection de l'ESD: Gérer soigneusement le CI pour éviter les dommages électrostatiques.

Charges: Chaque sortie peut entraîner jusqu'à 10 charges TTL. Pour les charges plus lourdes (par exemple, relais), utilisez un tampon.

74ls00 alternative

Sn54ls00: Une version de qualité militaire, elle est entièrement fonctionnelle avec le 74LS00 (porte NAND quad 2 entronnements), mais dispose d'une plage de température de fonctionnement plus large (-55 ° C à 125 ° C) et une fiabilité plus élevée, ce qui le rend adapté à des environnements extrêmes.
SN7400: Un modèle TTL standard précoce dans la série 74, il s'agit également d'une porte NAND à 2 entrées mais utilise un processus non-Schottky. Il a une consommation d'énergie plus élevée que la série LS et une vitesse de commutation légèrement plus lente, tout en étant compatible avec les niveaux de tension TTL de base.
CD4011: Une porte NAND quad 2 entronnes basée sur la technologie CMOS (qui fait partie de la série 4000). Il a une plage de tension de fonctionnement plus large (généralement 3-18V) et une consommation d'énergie extrêmement faible, mais sa vitesse de commutation est plus lente que celle de TTL. Il convient aux scénarios de faible puissance et a la même fonction logique que le 74LS00.
74LS08: Appartenant à la série 74LS, il fonctionne comme un quad 2 entronnements et une porte (pas une porte NAND) avec une opération logique différente - il n'éprète un niveau élevé que lorsque les deux entrées sont élevées. L'attention doit être accordée à cette différence fonctionnelle.
74LS00CH / DC / J / N / NA / PC / W: Tous sont des modèles dérivés du 74LS00, avec la même fonction centrale (porte NAND à 2 entrées). Les différences résident principalement dans les types de paquets (tels que DiP, SMD), les marques spécifiques au fabricant ou les notes de qualité. Leurs paramètres électriques sont compatibles avec le 74LS00, permettant une interchangeabilité directe.
901521-01 / AMX3550 / C74LS00P / DM74LS00N, etc .: La plupart sont des modèles équivalents produits par divers fabricants (tels que Texas Instruments, Hitachi, Toshiba, etc.). Ils sont entièrement fonctionnellement cohérents avec le 74LS00 (porte NAND Quad 2 entraves), avec des configurations de broches compatibles et des caractéristiques électriques. Ils ne diffèrent que en raison des conventions de dénomination des fabricants et peuvent être directement substitués à une utilisation.

74LS00 vs 74hc00

Le 74HC00 et74LS00sont tous deux des CI avec quatre portes NAND de base, qui sont fondamentales dans l'électronique numérique. La principale différence réside dans leurs caractéristiques de vitesse, le 74HC00 étant à grande vitesse et le 74LS00 étant à basse vitesse.

Voici quelques autres différences entre les deux CI:

La famille HC a été conçue pour correspondre à la vitesse du LS tout en consommant une puissance inférieure, réalisée grâce à la technologie CMOS.

Dimension du package 74LS00

Fabricant 74LS00

CommeUne puce logique TTL de schottky à basse puissance classique, le 74LS00A un paysage diversifié de fabricants, englobant plusieurs géants de semi-conducteurs d'Europe, d'Amérique et du Japon.
Semi-conducteur de Fairchildest le pionnier de cette puce. Lorsqu'il a lancé la série 74LS dans les années 1970, le 74LS00 est devenu la pierre angulaire des circuits numériques avec sa conception minimaliste de quatre portes NAND à 2 entrées. Son package Dip-14 et sa structure de sortie push-pull établissent des normes de l'industrie.
Suivant de près,Texas Instruments (TI)a renforcé son leadership sur le marché avec la série SN74LS00. Tirant parti des gammes de produits de contrôle des processus stables et de qualité militaire (54LS00), il a élargi les applications dans les champs aérospatiaux et industriels.Semi-conducteur nationalaxé sur le marché civil avec sa série DM74LS00, mettant l'accent sur la popularisation dans l'électronique grand public et les scénarios éducatifs.
Fabricants japonaisHitachietRenesasEntré sur le marché Asie-Pacifique avec la série HD74LS00, offrant des versions de package SMD pour répondre aux besoins de miniaturisation.En semi-conducteurLa ligne de production continue de Motorola, couvrant les commandes de petits et moyens avec des performances à coût élevé.
Notamment, tous les fabricants adhèrent strictement à la norme TTL à 14 broches, garantissant l'interchangeabilité directe de 74LS00 de différentes marques. Cet écosystème ouvert a permis son application continue depuis plus d'un demi-siècle. Aujourd'hui, alors que Ti et sur les semi-conducteurs restent les fournisseurs traditionnels, l'héritage technique de Fairchild en tant que pionnier est à jamais gravé dans les gènes de ce "bloc de construction universel de circuits numériques".

Conclusion

En résumé, avec sa fonction logique stable de la porte NAND, les caractéristiques électriques compatibles avec les niveaux de TTL et l'adaptabilité large aux scénarios, le74LS00est devenu un composant de base indispensable dans la conception de circuits numériques.

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Fiche technique 74LS00

74LS00 Datasheet.pdf