74HC VS 74LS Série ICS: une comparaison complète

La série 74 de circuits intégrés (CI)A été l'épine dorsale de l'électronique numérique depuis des décennies, permettant la conception des portes logiques, des tongs, des comptoirs et d'autres blocs de construction numériques essentiels. Parmi les variantes les plus populaires figurentle 74HCetSérie 74LS, chacun optimisé pour des applications spécifiques en fonction de sa technologie sous-jacente et de ses caractéristiques de performance. Cet article explore leurs différences de construction, de paramètres électriques et de cas d'utilisation pratiques, aidant les ingénieurs à sélectionner la bonne série pour leurs conceptions.

Technologie de base: qu'est-ce qui les distingue?

La distinction principale entre 74HC et 74LS se trouve dans leurTechnologie des semi-conducteurs, qui dicte leur comportement électrique et leur aptitude à différents environnements:

Série 74LS: Abréviation de «schottky ttl à faible puissance», ces CI sont basésLogique de transistor-transistor (TTL). Ils utilisent des transistors à jonction bipolaire (BJTS) avec des diodes Schottky pour réduire le temps de commutation et la consommation d'énergie par rapport aux variantes TTL antérieures (par exemple, 7400). Les diodes Schottky empêchent la saturation du transistor, permettant des vitesses de commutation plus rapides.

Série 74HC: Abréviation de «CMOS à grande vitesse», ces CI sont construits surComplémentaire-oxyde-oxyde-semi-conducteur (CMOS)technologie. Ils utilisent à la fois les transistors à effet de champ (MOSFET) à canon métal-oxyde de n canal N pour atteindre une vitesse élevée avec une consommation d'énergie minimale. La technologie CMOS est connue pour son impédance d'entrée élevée et sa faible dissipation de puissance statique.

Comparaison des paramètres électriques clés

Les différences technologiques entre 74HC et 74LS entraînent des caractéristiques électriques distinctes, résumées dans le tableau ci-dessous:

74LS: Dépendant strictement d'une alimentation de 5 V (tolérance: ± 5%). Les écarts à l'extérieur de cette plage peuvent provoquer des dysfonctionnements ou des dommages, limitant leur utilisation dans des dispositifs alimentés par batterie avec des tensions variables.

74hc: Fonctionne sur une large gamme (2V - 6V), ce qui les rend adaptables aux conceptions basse tension (3,3 V) et aux systèmes hérités 5V. Cette flexibilité est essentielle pour l'électronique moderne, où l'efficacité énergétique et la diversité de tension sont des priorités.

2Consommation d'énergie

74LS: Consomme une puissance statique significative (même lorsqu'elle est inactive) en raison du flux de courant continu dans les BJT. L'alimentation dynamique (pendant la commutation) s'ajoute à cela, ce qui les rend inappropriés pour les appareils alimentés par batterie.

74hc: A une consommation d'énergie statique près de zéro (les MOSFETs dessinent le courant uniquement pendant la commutation). Échelles de puissance dynamique avec fréquence mais reste beaucoup plus inférieure à 74L à des vitesses de fonctionnement typiques. Cela rend 74HC idéal pour l'électronique portable.

3 et 3Délai de vitesse et de propagation

74LS: Offre un délai de propagation de ~ 9NS à 5V, adapté aux applications à vitesse modérée (jusqu'à ~ 50 MHz).

74hc: Atteint ~ 7 ns de retard à 5V, avec une commutation plus rapide à des tensions plus élevées (par exemple, 6V). Bien qu'il ne soit pas aussi rapide que les variantes TTL à grande vitesse (par exemple, 74F), 74HC répond aux besoins des circuits numériques les plus généraux (jusqu'à ~ 100 MHz).

4Caractéristiques d'entrée / sortie

Impédance d'entrée: 74LS a une faible impédance d'entrée (~ 10kΩ), qui peut charger des sources de signal (par exemple, capteurs, microcontrôleurs). 74HC, avec son ~ 10 <p> 12 </p> ω impédance d'entrée, tire un courant négligeable, ce qui le rend adapté à l'interfaçage avec des sources à haute impédance.

Lecteur de sortie: 74LS peut couler plus de courant (8mA) que 74HC (4MA), ce qui le rend meilleur pour conduire des charges lourdes comme les LED ou les relais sans tampons externes. Cependant, la sortie de 74HC est suffisante pour la plupart des interfaces au niveau logique.

Immunité du bruit: Les marges de bruit plus élevées de 74HC (en raison de la logique du CMOS) le rendent plus résistant au bruit électrique - critique dans les environnements industriels ou les PCB encombrés avec une interférence électromagnétique élevée (EMI).

5Compatibilité

74LS: Est compatible TTL, ce qui signifie qu'il fonctionne de manière transparente avec d'autres périphériques TTL mais nécessite des mangeoires de niveau pour s'interfacer avec les circuits CMOS.

74hc: Est à la fois compatible TTL et CMOS à 5V, simplifiant les conceptions de technologies mixtes. À des tensions inférieures (3,3 V), il interface directement avec les microcontrôleurs CMOS modernes.

Circuit du 74LS74

La figure ci-dessous montre le diagramme logique interne d'un DUL de type D 74LS74 à double bascule de type D, mettant en évidence les connexions et les fonctions de l'horloge, du préréglage et des entrées effacées à travers ses broches.

Autre série 74LS ICS

Comptoirs
74LS90: Compteur décimal asynchrone, configurable pour les modes binaires / décimaux, avec des fonctions de réinitialisation et de définition. Utilisé dans la division d'horloge et le comptage d'impulsions.
74LS161: Compteur binaire à 4 bits synchrones avec réinitialisation et préréglage synchrones, haute fréquence (~ 30 MHz), adaptés aux compteurs de fréquences numériques.
74LS163: Similaire à 74LS161 mais avec réinitialisation synchrone, réduisant les problèmes.
74LS192: Compteur décimal synchrone haut / bas, avec réinitialisation asynchrone et préréglage. Utilisé dans le comptage bidirectionnel (par exemple, comptage des chaînes de montage).

Registres
74LS174: Registre de bascule D 6 bits D avec entrée / sortie parallèle et réinitialisation. Utilisé pour le stockage temporaire des données.
74LS194: Registre de décalage bidirectionnel 4 bits prenant en charge les décalages gauche / droite et la conversion série parallèle (par exemple, communication UART).
74LS374: Registre de bascule D 8 bits avec une sortie Tri-State, adapté à l'isolement des données de bus (par exemple, interaction processeur-périphérique).

Encodeurs et décodeurs
74LS148: Encodeur de priorité de ligne 8 à 3 avec une priorité d'entrée plus élevée. Utilisé dans la numérisation du clavier.
74LS47: Décodeur BCD-TO-Seven-Segment conduisant des tubes Nixie, avec une fonction de Blanking (par exemple, affichages multimètres).
74LS138: Décodeur de ligne 3 à 8. Utilisé pour le décodage d'adresse (par exemple, l'adressage de la mémoire).

Multiplexeurs et sélecteurs de données
74LS151: Sélecteur de données 8 à 1, entrées de déclenchement via des lignes d'adresse. Utilisé pour la commutation multi-signaux (par exemple, acquisition du capteur).
74LS153: Double sélecteurs 4 à 1 partageant des lignes d'adresse, adaptés à la sélection des données parallèles.

Tongs et verres
74LS74: Double D TOPS avec déclenchement à bord montant et ensemble / réinitialisation asynchrone. Utilisé dans les circuits séquentiels.
74LS75: Latch 4 bits avec verrouillage de haut niveau. Utilisé pour la mise en mémoire tampon de sortie A / D.
74LS112: Dual JK tong-flop avec déclenchement de bord tombant, capable de compter et de division de fréquence.

Unités logiques et comparateurs arithmétiques
74LS181: ALU 4 bits soutenant 16 opérations arithmétiques / logiques, noyau des premiers microprocesseurs.
74LS85: Comparateur d'amplitude 4 bits Sortie "supérieur / moins / égal". Utilisé dans le tri des données.

Chips de fonction spéciale
74LS245: Émetteur-récepteur de bus bidirectionnel 8 bits avec contrôle de direction. Utilisé pour la transmission de bus bidirectionnelle (par exemple, interface processeur-mémoire).
74LS259: Latch adressable 8 bits, stockage de déclenchement via des lignes d'adresse. Utilisé pour la conduite de la matrice LED.

Circuit du 74HC00

Le74hc00est un circuit intégré à 14 broches abritant quatre portes NAND, tirant parti de la technologie CMOS avancée. Cette configuration permet une vitesse apparentée aux ICS LS-TTL tout en demandant une consommation d'énergie plus faible. La figure ci-dessous montre le diagramme schématique d'un circuit de bascule SR à l'aide du IC de porte NAND 74HC00, complet avec des valeurs et des connexions pour implémenter les fonctionnalités d'ensemble et de réinitialisation.

Applications pratiques: Choisir la bonne série

Choisir74LSQuand:

Conduisant de lourdes charges: Les applications nécessitant un courant de sortie élevé (par exemple, les tableaux LED, les petits relais) bénéficient de la capacité d'amortissement plus forte de 74LS.

Systèmes TTL hérités: Mise à niveau ou réparation des équipements plus anciens (par exemple, ordinateurs vintage, contrôleurs industriels) qui utilise une logique TTL 5V.

Designs à vitesse modérée et 5V uniquement: Circuits simples comme les portes logiques, les compteurs ou les multiplexeurs fonctionnant à 5V sans avoir besoin de fonctionnement de faible puissance.

Choisir74hcQuand:

Appareils à batterie: La faible consommation d'énergie statique rend 74HC idéal pour l'électronique portable (par exemple, télécommandes, trackers de fitness).

Systèmes à basse tension: Conceptions utilisant des fournitures 3.3 V ou 2,5 V (par exemple, capteurs IoT, systèmes intégrés avec microcontrôleurs de bras).

Environnements à bruit élevé: Commandes industrielles, électronique automobile ou systèmes d'alimentation où l'immunité du bruit est critique.

Conceptions de signaux mixtes: Interfaçage avec les composants TTL et CMOS sans changement de vitesse (à 5V).

Idées fausses courantes

Mythe: "74HC est toujours meilleur que 74LS."
FAIT: 74LS excelle dans les applications à courant élevé et 5V seulement. 74HC est supérieur dans les scénarios de faible puissance et de tension flexible.

Mythe: "74LS est obsolète."
FAIT: Alors que 74HC est plus populaire dans les nouveaux conceptions, 74LS reste en production pour les systèmes hérités et les cas d'utilisation spécifiques à courant élevé.

Mythe: "74HC peut remplacer 74LS dans tous les circuits."
FAIT: 74HC peut nécessiter des tampons externes pour entraîner des charges lourdes que 74LS gère directement.

Conclusion

La série 74LS de circuits intégrés, avec leur technologie TTL mature et leurs performances stables, détiennent une position importante dans la conception de circuits numériques. Bien queLa série 74HC basée sur CMOSest devenu progressivement le courant dominant,La série 74LSReste irremplaçable dans les scénarios nécessitant un courant de sortie élevé (tel que la conduite de charges lourdes) ou une compatibilité avec les systèmes hérités.

Si vous recherchez des puces de cette série pour votre nouveau projet, contactez-nous pour les dernières citations!