74LS00: الوظائف والتطبيقات والميزات وأوراق البيانات

كواحدة من أكثر الدوائر المتكاملة تمثيلا فيسلسلة 74LS ، 74LS00، بتصميمها الأساسي لبوابات NAND المكونة من أربع قنوات 2 ، أصبح مكونًا أساسيًا في مجال الإلكترونيات الرقمية. ستقوم هذه المقالة بتحليل هذه الشريحة الكلاسيكية بشكل شامل.

74LS00+بوم

74LS00 Overveiw

74LS00 هي دائرة متكاملة TTL (منطق ترانزستور ترانسستور) متكاملهذا يعمل كبوابة NAND رباعية 2. هذا يعني أنه يحتوي على أربعة بوابات مستقلة من NAND ، ولكل منها دبابيس إدخال ودبوس إخراج واحد. تقوم كل بوابة NAND في 74LS00 بإجراء العملية المنطقية "NAND": الإخراج منخفض (المنطق 0)فقط عندما تكون كل من مدخلاتها عالية (المنطق 1)؛ في جميع الحالات الأخرى (عندما يكون إدخال واحد على الأقل منخفضًا) ، يكون الإخراج مرتفعًا (المنطق 1). كبلاط أساسي للمنطق ، من الضروري إنشاء دوائر رقمية أكثر تعقيدًا مثل العدادات ، و Flip-Flops ، و Actoders ، وإيجاد تطبيقات في مختلف الأنظمة الرقمية ، والضوابط الصناعية ، والأجهزة الإلكترونية.

74LS00 pinouts

مواصفات 74LS00

ميزات 74LS00

كشريحة منطق TTL كلاسيكية منخفضة الطاقة ، 74LS00يدمج الأداء والموثوقية والمرونة. فيما يلي ملخص منهجي لميزاتها الفنية الأساسية:

أربع قنوات مستقلة تصميم:يدمج أربعة بوابات NAND مستقلة تمامًا ، كل منها قادر على معالجة إشارات المنطق بشكل مستقل ، ودعم التنفيذ المتزامن لوظائف المنطق أربع قناة (مثل العمليات المنطقية ، والتخزين المؤقت للإشارات).
توافق الدبوس القياسي:يعتمد عبوة مكونة من 14 دبوسًا (DIP) أو عبوة سطح السطح (SOIC/SOP) ، مع تصميم دبوس يتوافق مع معايير TTL (على سبيل المثال ، VCC متصلة بالدام 14 ، GND إلى PIN 7) ، مما يسهل التتابع المباشر مع رقائق TTL الأخرى.
بنية ناتج الدفع:تستخدم مرحلة الإخراج تصميمًا للدفع ، مما يوفر إمكانية قيادة قوية ، قادرة على إخراج مستويات عالية (VOH ≥ 2.4V) وغرق التيارات الكبيرة (الحد الأقصى IOL من 8MA) ، ومناسبة لأحمال القيادة مباشرة مثل LEDs والمرحلات.

نطاق جهد إمدادات الطاقة الواسعة:الجهد التشغيلي النموذجي هو 5 فولت ، مع نطاق تقلب مسموح به من 4.75-5.25V وقيمة الحد من 7 فولت ، والتكيف مع بيئات إمداد الطاقة المختلفة.
توافق مستوى TTL:إدخال عتبة المستوى العالي (VIH) ≥ 2V ، عتبة المستوى المنخفض (VIL) ≤ 0.8V ، بعد معايير TTL بشكل صارم ؛ كما يدعم الوصول المباشر إلى إشارات المنطق 3.3V أو 2.5V (تحويل المستوى الخارجي المطلوب).
أداء المنطق متوسطة السرعة:تأخير الانتشار النموذجي (TPD) هو 9-10ns ، مع الحد الأقصى لمعدل البيانات 35 ميغابت في الثانية ، وسرعة الموازنة واستهلاك الطاقة ، ومناسبة لمعظم سيناريوهات الدائرة الرقمية متوسطة السرعة.
تصميم الطاقة المنخفضة:استهلاك الطاقة الثابت هو 9 ميجاوات فقط (القيمة النموذجية) ، أقل بكثير من رقائق 74 سلسلة من 74 (على سبيل المثال ، 7400 هو 40 ميجاوات) ، مناسبة للأجهزة طويلة الأمد.

إمكانية عالية الالتحاق: القدرة على الحوض:الحد الأقصى لتيار الناتج المنخفض المستوى (IOL) هو 8MA ، قادرًا على قيادة أحمال 10 LS-TTL مباشرة أو الأجهزة الطرفية الصغيرة (مثل صفائف LED) دون مخازن مؤقتة إضافية.
مزايا إخراج الدفع:تتبنى مرحلة الإخراج بنية دفع الدفع ، والتي يمكن أن تسحب المستوى (VOH ≥ 2.4 فولت) بسرعة (VOH ≥ 2.4 فولت) وتغرق بكفاءة ، مما يقلل من خطر تشويه الإشارة ، وخاصة مناسبة لقيادة الأحمال السعية.

حماية ESD:دائرة حماية التفريغ الإلكتروستاتيكي المدمج (ESD) ، قادرة على صدمات إلكتروستاتيكية نموذجية للإنسان البالغة 3.5 كيلو فولت ، مما يعزز الاستخدام على المدى الطويل.
القدرة المضادة للضوضاء:تتبنى المدخلات بنية مشغل Schmitt ، مع هوامش ضوضاء عالية (هامش الضوضاء عالي المستوى VNH ≥ 0.4 فولت ، VNL ≥ 0.4 فولت منخفضة المستوى) ، وقمع الإشارة بشكل فعال.
آلية حماية المدخلات:يوصى بسحب دبابيس المدخلات غير المستخدمة إلى VCC من خلال مقاوم 1KΩ أو ترتكز مباشرة لتجنب التشغيل الخاطئ الناجم عن الطفرة العائمة ، مما يضمن الاستقرار المنطقي.

الصف التجاري (74LS00):نطاق درجة حرارة التشغيل من 0 إلى 70 درجة مئوية ، وهو مناسب للسيناريوهات التقليدية مثل الإلكترونيات الاستهلاكية والتحكم الصناعي.
الصف العسكري (54LS00):امتدت إلى -55-125 درجة مئوية ، وتلبية احتياجات البيئات القاسية مثل الطيران والتطبيقات المثبتة على المركبات.
استقرار التخزين:نطاق درجة حرارة التخزين هو -65-150 درجة مئوية ، مع عدم وجود تأثير على الأداء أثناء التخزين على المدى الطويل.

تطبيقات 74LS00

العمليات المنطقية الأساسية:في الدوائر المنطقية التوافقية ، لا يتم استخدامه فقط في الأحكام "NAND" البسيطة (مثل "تشغيل الإجراءات عندما لا يتم تلبية شرطين في وقت واحد") ولكن أيضًا بمثابة وحدة أساسية لانعكاس الإشارة. على سبيل المثال ، يقوم بانقلاب منطقي على إشارات التحكم في حافلات البيانات للتبديل بين الإرشادات القراءة والكتابة.
تحويل البوابة العالمية:مع قوانين De Morgan ، يمكن أن يعمل القصر على المدخلات مباشرة كبوابة (انعكاس مدخل واحد) ؛ الجمع بين بوابة لا مع بوابة NAND تشكل بوابة وبوابة (القضاء على خاصية مقلوبة لـ NAND) ؛ تمرير المدخلات من خلال عدم البوابات أولاً قبل الاتصال ببوابة NAND تؤدي إلى بوابة أو بوابة. تتيح هذه المرونة استبدال رقائق البوابة المخصصة المتعددة ، مما يقلل من تعقيد تصميم الدائرة.
دوائر التخزين والتسلسل:يمكن لـ SR Flip-Flops التي تتشكل من قبل اثنين من البوابات NAND تنفيذ وظائف "set-reset" (مثل إغلاق الحالة الناتجة عن الأزرار) ؛ عند تمديدها إلى dlip-flops ، يمكنهم تخزين البيانات بشكل متزامن ضمن التحكم في إشارة الساعة ، حيث تعمل كمكونات أساسية للسجلات ، وسجلات التحول ، والعدادات (على سبيل المثال ، اتصالات المنطق بين البت في العدادات الثنائية 4 بت).
الدوائر الحسابية: أناN Halfdders ، تنفذ Gates NAND "XOR" (SUM) و "و" (Carry) ؛ يعمل المدمنون الكامل على الانتشار من خلال بوابات NAND المتتالية ، وتستخدم على نطاق واسع بالإضافة إلى وحدات الآلات الحاسبة البسيطة ؛ إلى جانب المنطق المقلوب ، يمكنهم إدراك الطرح الثنائي (الذي تم تحويله إلى إضافة عن طريق حساب تكملة) ، وهو مناسب للمعالجة العددية في الأدوات الرقمية الصغيرة.
التحكم الصناعي ومعالجة الإشارات: في دوائر محرك السيارات ، تحكم Gates Nand Gates على السيناريوهات متعددة الشرطات مثل "إشارة توقف الطوارئ غير المحث على إشارة التشغيل" لضمان بدء التشغيل الآمن ؛ في الدوائر المتسلسلة ، يتم استخدام خصائص التبديل السريع الخاصة بها لتشكيل إشارات نبضات مستشعر المستشعر (القضاء على مواطن الخلل) أو اكتشاف حواف الارتفاع/المتساقطة لإشارات الساعة ، وتحقيق مزامنة التوقيت الدقيقة (على سبيل المثال ، التحكم في لحظات الزناد في الحصول على البيانات).
السيناريوهات التعليمية و DIY:في التجارب الإلكترونية ، غالبًا ما يتم استخدامه لإظهار المفاهيم الأساسية مثل التحقق من جدول الحقيقة للبوابات المنطقية ومبادئ إغلاق الوجه ؛ في مشاريع DIY ، يمكن أن تبني "دوائر إلغاء القفل المزدوجة" (فتح فقط عند الضغط على كلا الأزرار) و "مصابيح شرط ثنائية التحكم في الصوت + التي يتم التحكم فيها عن الضوء" (تضيء عندما يكون مظلمًا وهناك صوت) ، مما يتيح التحكم المنطقي دون البرمجة.
تطبيقات التردد العالي والواجهة:بالاعتماد على تأخير الانتشار على مستوى النانو ثانية (10ns) ، فهو مناسب للواجهات المحيطية لأجهزة الكمبيوتر المبكرة (على سبيل المثال ، فك تشفير إشارة العمود في دوائر مسح لوحة المفاتيح) ومعالجة إشارة النطاق الأساسي في التواصل قصير المسافات (على سبيل المثال ، التحقق المنطقي البسيط في بروتوكولات UART) ؛ يمكن أن يؤدي إخراج PUSH-PURLL إلى قيادة 10 أحمال TTL قياسية ، مما يسمح بالاتصال المباشر إلى الأجهزة الطرفية مثل LEDs والمرحلات ، وتبسيط تصميم محرك الواجهة.

مزايا 74LS00

74LS00يوفر العديد من المزايا الرئيسية التي تعزز دورها كعنصر أساسي في الإلكترونيات الرقمية:

مرونة المنطق العالمي: بصفتها بوابة NAND رباعية 2 ، إنها "بوابة عالمية"-قابلة لإعادة تشكيلها بسهولة ، أو ، أو ، أو ، وغيرها من البوابات المنطقية من خلال الأسلاك البسيطة (الاستفادة من قوانين دي مورغان). هذا يلغي الحاجة إلى ICs متعددة متخصصة ، وتبسيط تصميم الدائرة وتقليل عدد المكونات.

توافق TTL قوي: التشغيل على مصدر الطاقة +5V القياسي والالتزام الصارم بمعايير الجهد TTL (مستويات الإدخال/الإخراج) ، فإنه يدمج بسلاسة مع أجهزة TTL الأخرى. هذا التوافق في التوصيل والتشغيل يجعله اختيارًا موثوقًا في أنظمة TTL المختلطة.

أداء متوازن: تصميمه المنخفض الطاقة Schottky (LS) يلفت التوازن بين السرعة والكفاءة. مع تأخير انتشار نموذجي من حوالي 10ns ، فإنه يدعم تطبيقات متوسطة السرعة ، في حين أن استهلاكه الثابت في الطاقة (حوالي 9 ميجاوات) أقل بكثير من المتغيرات 74 من السلسلة السابقة (على سبيل المثال ، 7400 عند 40 ميجاوات) ، مما يجعلها موفرة للطاقة للأجهزة طويلة المدى.

قدرة القيادة القوية: مزود بمرحلة إخراج الضغط على الدفع ، يمكنه قيادة ما يصل إلى 10 أحمال TTL قياسية ، وتجنب الحاجة إلى دوائر عازلة إضافية. هذا يبسط التواصل مع الأجهزة الطرفية مثل LEDs أو المرحلات أو رقائق المنطق الأخرى.

التوافر العملي وفعالية التكلفة: متوفر على نطاق واسع في تراجع 14 دبوسًا (مثالي للنماذج الأولية لوحية) وحزم السطح ، فهي منخفضة التكلفة ويمكن الحصول عليها بسهولة. هذه الوصول تجعلها عنصرًا أساسيًا في المختبرات التعليمية ومشاريع الهوايات والإنتاج على نطاق صغير.

مصداقية: حماية ESD المدمجة (مع تصريفات نموذج الجسم البشري 3.5kV) وهامش الضوضاء اللائقة (.40.4 فولت لكل من المستويات المرتفعة/المنخفضة) تعزز الاستقرار في البيئات الصاخبة. تعمل المتغيرات من الدرجة التجارية بشكل موثوق عند 0–70 درجة مئوية ، مع تمتد من الدرجة العسكرية (54LS00) إلى -55-125 درجة مئوية للظروف القاسية.

كيفية استخدام 74LS00？

لاستخدام74LS00((بوابة NAND 2 Quad 2-Input في عائلة TTL)، اتبع الخطوات هذه للإعداد والاختبار الأساسي والتطبيقات العملية:

1. إعداد الأجهزة: الطاقة و pinout

يتطلب 74LS00 أ+5V DC تزويد الطاقة(TTL Standard) واتصالات الدبوس المناسبة.

الخطوة 1: اتصالات الطاقة:

توصيل الدبوس 14 (VCC) إلى +5V.

توصيل الدبوس 7 (GND) إلى أرض الدائرة.

• Strp 2: Pinout لـ 4 بوابات NAND مستقلة:
  يحتوي IC على 4 بوابات NAND 2 منفصلة. كل بوابة تحتوي على مدخلتين وإخراج واحد:

  رقم البوابة	إدخال أ	المدخلات ب	الإخراج y
  1	دبوس 1	دبوس 2	دبوس 3
  2	دبوس 4	دبوس 5	دبوس 6
  3	دبوس 9	دبوس 10	دبوس 8
  4	دبوس 12	دبوس 13	دبوس 11

2. الاختبار الأساسي: تحقق من منطق NAND

القاعدة الأساسية لبوابة NAND هي: الإخراج منخفض (0V)فقط إذا كانت كلا المدخلات عالية (5 فولت)؛ خلاف ذلك ، الإخراج مرتفع (5V).

الخطوة 1: بناء دائرة اختبار

لبوابة واحدة (على سبيل المثال ، البوابة 1 ، دبابيس 1 ، 2 ، 3):

• توصيل دبابيس الإدخال 1 و 2 إلىمصادر المنطق(على سبيل المثال ، تبديل مفاتيح مرتبطة بـ +5V/GND ، أو قضبان اللوحة).
• قم بتوصيل دبوس الإخراج 3 إلىمؤشر(على سبيل المثال ، LED في سلسلة مع مقاوم 220Ω إلى GND ؛ مصابيح LED عندما تكون الإخراج عالية).

الخطوة 2: اختبار جميع مجموعات الإدخال

تحقق مما إذا كان الإخراج يتطابق مع جدول الحقيقة NAND:

3. الاستخدام المتقدم: تحويل إلى بوابات منطقية أخرى

Gates Nand "عالمي" - يمكنهم تقليد أي بوابة منطقية بأسلاك بسيطة:

مثال 1: بوابة (العاكس)

بوابة لا تقلب مدخلاتها:

• الأسلاك: اختصار المدخلات من بوابة NAND (على سبيل المثال ، قم بتوصيل دبوس 1 إلى دبوس 2 من البوابة 1).
• منطق:.

مثال 2: والبوابة

تخرج البوابة عالية فقط إذا كانت كلا المدخلات عالية:

الأسلاك:

استخدم البوابة 1 كبوابة NAND.

استخدم البوابة 2 كبوابة غير (قصيرة مدخلاتها) لعكس إخراج البوابة 1.

قم بتوصيل إخراج البوابة 1 (دبوس 3) بمدخلات البوابة 2 (الدبابيس 4 و 5).

منطق:.

مثال 3: أو بوابة

تخرج البوابة العالية إذا كان إدخال واحد على الأقل مرتفعًا:

الأسلاك(باستخدام قانون دي مورغان::

استخدم بوابين NAND كبوابات (قصيرة مدخلاتها) لإنشاء.

يتصلإلى مدخلات بوابة NAND الثالثة.

نتيجة: إخراج البوابة الثالثة يساوي A + B.

الاحتياطات الرئيسية

حدود الجهد: لا تتجاوز +7 فولتVCC؛ يجب أن تبقى المدخلات ضمن مستويات TTL (منخفضة: 0-0.8 فولت ؛ عالية: 2-5V).

فصل: إضافة مكثف 0.1μF بينVCCو GND لتقليل ضوضاء الطاقة.

حماية ESD: التعامل مع IC بعناية لتجنب تلف الكهروستاتيكي.

الأحمال: يمكن لكل إخراج قيادة ما يصل إلى 10 أحمال TTL. للأحمال الثقيلة (على سبيل المثال ، المرحلات) ، استخدم المخزن المؤقت.

74LS00 البديل

SN54LS00: نسخة من الدرجة العسكرية ، تتوافق بشكل وظيفي بالكامل مع 74LS00 (بوابة NAND رباعية 2) ، ولكنها تتميز بمدى درجة حرارة تشغيل أوسع (-55 درجة مئوية إلى 125 درجة مئوية) وموثوقية أعلى ، مما يجعلها مناسبة للبيئات القصوى.
SN7400: نموذج TTL القياسي المبكر في سلسلة 74 ، وهو أيضًا بوابة NAND رباعية 2 ، ولكنها تستخدم عملية غير Schottky. يحتوي على استهلاك طاقة أعلى من سلسلة LS وسرعة التبديل الأبطأ قليلاً ، بينما تكون متوافقة مع مستويات الجهد BASIC TTL.
CD4011: بوابة NAND QUAD 2-Input على أساس تقنية CMOS (جزء من سلسلة 4000). يحتوي على نطاق جهد تشغيل أوسع (عادة 3-18 فولت) واستهلاك الطاقة المنخفض للغاية ، ولكن سرعة التبديل أبطأ من سرعة TTL. إنه مناسب لسيناريوهات الطاقة المنخفضة ولديه نفس الوظيفة المنطقية مثل 74LS00.
74LS08: الانتماء إلى سلسلة 74LS ، تعمل على أنها مدخلات رباعية 2 و GATE (وليس بوابة NAND) مع عملية منطقية مختلفة-يخرج مستوى عالٍ فقط عندما يكون كلا المدخلات مرتفعًا. يجب إيلاء الاهتمام لهذا الفرق الوظيفي.
74LS00CH/DC/J/N/NA/PC/W: كلها نماذج مشتقة من 74LS00 ، مع نفس الوظيفة الأساسية (بوابة NAND رباعية 2). تكمن الاختلافات بشكل أساسي في أنواع الحزم (مثل DIP ، SMD) ، أو علامات الشركة المصنعة الخاصة ، أو درجات الجودة. تتوافق معلماتها الكهربائية مع 74LS00 ، مما يتيح قابلية التبادل المباشر.
901521-01/AMX3550/C74LS00P/DM74LS00N ، وما إلى ذلك: معظم النماذج المكافئة التي تنتجها مختلف الشركات المصنعة (مثل Texas Instruments و Hitachi و Toshiba ، إلخ). وهي متوافقة بشكل وظيفي بالكامل مع 74LS00 (بوابة NAND رباعية 2) ، مع تكوينات دبوس متوافقة وخصائص كهربائية. إنها تختلف فقط بسبب اتفاقيات تسمية الشركات المصنعة ويمكن استبدالها مباشرة للاستخدام.

74LS00 مقابل 74HC00

74HC00 و74LS00كلاهما ICS يضم أربعة بوابات NAND أساسية ، وهي أساسية في الإلكترونيات الرقمية. يكمن الاختلاف الرئيسي في خصائص السرعة الخاصة بهم ، حيث يكون 74HC00 عالي السرعة و 74LS00 منخفض السرعة.

فيما يلي بعض الاختلافات الأخرى بين ICS:

تم تصميم عائلة HC لتتناسب مع سرعة LS أثناء استهلاك الطاقة المنخفضة ، والتي تحققت من خلال تقنية CMOS.

البعد 74LS00 حزمة

74LS00 الشركة المصنعة

مثلشريحة منطق Schottky TTL كلاسيكية منخفضة الطاقة ، 74LS00لديه مشهد متنوع من الشركات المصنعة ، يشمل عمالقة أشباه الموصلات المتعددة من أوروبا وأمريكا واليابان.
فيرتشايلد أشباه الموصلاتهو رائد هذه الشريحة. عندما أطلقت سلسلة 74LS لأول مرة في سبعينيات القرن الماضي ، أصبحت 74LS00 حجر الزاوية في الدوائر الرقمية مع تصميمها الحد الأدنى من أربعة بوابات NAND 2 مدين. حزمة DIP-14 و Push-PURLITTERT هيكل المعايير الصناعة.
متابعة عن كثب ،Texas Instruments (TI)عززت قيادتها في السوق مع سلسلة SN74LS00. الاستفادة من خطوط الإنتاج المستقرة للعملية وخطوط الإنتاج من الدرجة العسكرية (54LS00) ، وسعت التطبيقات إلى مجال الطيران والمجالات الصناعية.أشباه الموصلات الوطنيةركزت على السوق المدني بسلسلة DM74LS00 ، مع التركيز على التعميم في الإلكترونيات الاستهلاكية والسيناريوهات التعليمية.
الشركات المصنعة اليابانيةهيتاشيورينيساسدخلت سوق آسيا والمحيط الهادئ مع سلسلة HD74LS00 ، حيث تقدم إصدارات حزمة SMD لتلبية احتياجات التصغير.على أشباه الموصلاتاستمرار خط إنتاج موتورولا ، الذي يغطي أوامر الدُفعات الصغيرة والمتوسطة بأداء عالي التكلفة.
والجدير بالذكر أن جميع المصنعين يلتزمون بصرامة بمعيار TTL 14 دبوسًا ، مما يضمن إمكانية التبادل المباشر من 74LS00 من علامات تجارية مختلفة. مكّن هذا النظام البيئي المفتوح تطبيقه المستمر لأكثر من نصف قرن. اليوم ، في حين أن TI و On Semiconductor لا يزالان الموردين الرئيسيين ، فإن إرث Fairchild التقني حيث أن الرائد محفور إلى الأبد في جينات "لبنة البناء العالمية للدوائر الرقمية".

خاتمة

باختصار ، مع وظيفة منطق بوابة NAND المستقرة ، والخصائص الكهربائية المتوافقة مع مستويات TTL ، والقدرة على التكيف الواسعة مع السيناريوهات ،74LS00أصبح مكونًا أساسيًا لا غنى عنه في تصميم الدائرة الرقمية.

إذا كنت بحاجة إلى الحصول على أحدث معلومات بين الاقتباس وسلسلة التوريد لهذه السلسلة من الرقائق ، فلا تتردد في الاتصال بنا في أي وقت ، وسنوفر لك خدمات الدعم الفني والمشتريات المهنية.

74LS00 ورقة البيانات

74LS00 DATASHEET.PDF