Familien digitaler Bauelemente
- Das Vierfach-NAND-Gatter wird stellvertretend für die Familien TTL (74xx), LS-TTL (74LSxx), CMOS (4xxx) und HCMOS (74HCxx) beschrieben.
- Die Daten gelten grundsätzlich für alle Standard-Bausteine der Familien.
| Familie | TTL | LS-TTL | CMOS | HCMOS |
| Bezeichnung | 7400 | 74LS00 | 4001 | 74HC00 |
| Betriebsspannung | 4,75V bis 5,25V | 4,75V bis 5,25V | 3V bis 15V | 3V bis 6V |
| Gatterlaufzeit | 10ns | 9ns | 50ns | 9ns |
| maximale Frequenz bei 5V |
25MHz | 40MHz | 5MHz | 50MHz |
| Leistung pro Gatter bei 0Hz |
10mW | 2mW | 1µW | 1µW |
| Leistung pro Gatter bei 1MHz |
10mW | 2mW | 1mW | 0,5mW |
| Max. Strom bei LOW; 5V |
16mA | 4mA | 0,5mA | 4mA |
| Max Strom bei HIGH; 5V |
4mA | 4mA | 0,5mA | 4mA |
Übersicht über Logikfamilien
Belastbarkeit der Ausgänge
Die in der obigen Tabelle angegebenen maximalen Ströme in/aus den Ausgang eines Gatters dürfen nicht überschritten werden, wenn der abgegebene Zustand (HIGH, LOW) gültig sein soll. Werden Ausgänge gegen (0V oder 5V) kurzgeschlossen, können Ströme über 50mA fließen. Werden mehrere Ausgänge kurzgeschlossen, kann der Chip zerstört werden.
Diese Werte gelten für alle Bausteine mit Standard-Ausgang. Treiber- oder Bus-Bausteine können eine höhere Belastbarkeit haben.
An den Ausgang eines Logik-Gatters darf höchstens eine LED mit einem Vorwiderstand von mindestens 1kΩ angeschlossen werden.
Bezeichnungen
Dem Typ eines digitalen ICs wird eine vom Hersteller abhängige Buchstabenkombination vorangestellt, z.B.
- SN
- MC
- CD
- HRF
Zusätzlich werden je nach Hersteller weitere Informationen aufgedruckt, z.B.:
- Herstellungsdatum
- Herstellungsland
- Fabrik
CMOS- und 74HC-Schutzschaltung
Die Ein- und Ausgänge der CMOS- 74HC- Bauelemente sind gegen Überspannungen geschützt.
- ESD Elektrostatische Entladung.
- ESD ist die Abkürzung für elektrostatische Entladung (electrostatic discharge).
In gewissem Maße sind die Ein- und Ausgänge auch gegen fehlerhafte Spannungen aus Schaltungen geschützt.
Schutzschaltung
Im Prinzip ist die Schutzschaltung von 74HC- und CMOS-Bauelementen ähnlich. Sie unterscheiden sich jedoch in Details.
Am Eingang befindet ein Widerstand, hinter dem Überspannungen über zwei Dioden nach VDD (+) und GND (-) abgeleitet werden. Manchmal (je nach Hersteller) ist eine der Dioden mit einem diffundierten Widerstand verbunden.
Die Ausgänge sind durch zwei Dioden nach VDD und GND gegen Überspannungen geschützt.
Eine weitere Diode schützt die Versorgungsspannung vor Verpolung.
Die Widerstände liegen für 74HC im Bereich von 100Ω und für CMOS im Bereich von 1kΩ.
Dieser Schutz ist nur begrenzt:
- Es sind nur geringe Ströme in die Ein- bzw. Ausgänge zulässig, ohne die Bauelemente zu zerstören.
- Die Ströme gelten für einen Ein- bzw. Ausgang und alle zusammen:
| 74HC | ±20mA | |
| CMOS | ±10mA |
Die 74HC4049 und 74HC4050 haben keine Diode am Eingang nach VDD. Sie haben Eingänge für Spannungen bis 15V.