74xx

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Als 74xx-Chips wird eine Gruppe von integrierten Schaltkreisen (ICs) in der digitalen Elektronik bezeichnet. Die Nummern aller dieser Schaltungen (Chips) beginnen mit den Ziffern „74“, daher der Name. Diese Chips enthalten einfache Logik-Gatter bis hin zu komplexen Rechenwerken. Aufbauend auf Bauelemente, die nur die logischen Grundfunktionen beinhalteten, wurden im Laufe der Zeit immer komplexere Schaltungsfunktionen in einem Bauelement realisiert.

Einige 74xx-Chips im DIL-Gehäuse.

Die Serie wurde in den 1970er-Jahren von Texas Instruments entwickelt und wird nach wie vor erweitert. Die ältesten Chips existieren seitdem praktisch unverändert. Die Ziffernfolge mit vier bis sechs Stellen wird fortlaufend hochgezählt. Der bekannteste Vertreter ist der 7400, ein 4-fach-NAND-Gatter mit jeweils zwei Eingängen.

Mittlerweile wurden verschiedene 74xx-Logikfamilien entwickelt, die gegenüber dem Original vor allem in Geschwindigkeit und Stromverbrauch verbessert wurden. Sie werden durch zusätzliche Buchstaben (ein oder bis zu fünf Buchstaben) zwischen „74“ und „xx“ gekennzeichnet, beispielsweise 74LS00 (Low Power Schottky). Die Original-Baureihe hat heute stark an Bedeutung verloren und wird kaum noch eingesetzt.

Gehäuse[Bearbeiten]

Die meisten 74xx-Chips existieren als DIL-Gehäuse sowie als SMD-Bausteine in SMD-Gehäuseformen. Sie werden mit unterschiedlichen vorangestellten Kennbuchstaben von vielen Halbleiterherstellern angeboten. Weiterhin sind Logikbauelemente in einem DIL-Gehäuse aus Keramik erhältlich.

Betriebsspannung[Bearbeiten]

Die ursprünglichen Logikfamilien wurden mit einer Versorgungsspannung von 5,0 V betrieben. Als Weiterentwicklung von Logikfamilien in Richtung immer höherer Frequenzen wurde im gleichen Zusammenhang auch eine Reduzierung der Betriebsspannung auf beispielsweise 3,3 V oder 2,5 V vorgenommen. Zur Verschaltung von Logikfamilien mit unterschiedlichen Betriebsspannungen (zum Beispiel 3,3 V zu 5,0 V) wurden spezielle Logikfamilien entwickelt, die zu anderen Logikfamilien kompatible Logikpegel am Eingang und am Ausgang besitzen.

Logikfamilien[Bearbeiten]

Die ursprünglichen Logikfamilien wurden in der Bipolartechnologie hergestellt. Im Laufe der Zeit sind dann Logikfamilien in der CMOS-Technologie und in der BiCMOS-Technologie hinzugekommen. Die Logikfamilien für sehr hohe Taktfrequenzen werden heute fast ausschließlich in der CMOS- oder BiCMOS-Technologie realisiert.

Abkürzungen und Kurzbeschreibungen von Varianten aus der TTL-Familie
Abkürzung Bezeichnung Beschreibung
Bipolar
Standard-TTL
L Low power Weiterentwicklung mit niedrigerem Leistungsbedarf; sehr langsam; veraltet und durch die LS-Serie ersetzt
H High speed Weiterentwicklung mit höherer Schaltgeschwindigkeit; veraltet und durch die S-Serie ersetzt; häufig eingesetzt in den Computern der 1970er-Jahre
S Schottky veraltet
LS Low Power Schottky
AS Advanced Schottky
ALS Advanced Low Power Schottky
F Fast Schneller als die S-Serie; vergleichbar mit der AS-Serie
CMOS
C CMOS Versorgungsspannung von 5 bis 15 V, ähnlich wie die 4000-Logikfamilie
HC High speed CMOS Versorgungsspannung von 2 bis 6 V, ähnliche Geschwindigkeit wie LS 12 ns,
HCU High speed CMOS unbuffered Ähnlich HC nur ohne Pufferstufe am Ein- und Ausgang
HCT High speed Zu TTL kompatibler Logikpegel, nur für 5 Volt geeignet
AC Advanced CMOS  
AHC Advanced High-Speed CMOS HC-Serie mit ca. 3-facher Geschwindigkeit
AHCT Advanced High-Speed CMOS schnelle HC-Serie mit TTL-kompatiblen Logikpegeln
ALVC Low voltage Niedrige Versorgungsspannung von 1,65 bis 3,3 V, Laufzeit 2 ns
AUC Low voltage Niedrige Versorgungsspannung von 0,8 bis 2,7 V, Laufzeit kleiner 1,9 ns bei 1,8 V
FC Fast CMOS Vergleichbar mit F
LCX Versorgungsspannung 3,3 V; 5-V-tolerante Eingänge
LVC Low voltage Versorgungsspannung 1,65 bis 3,3 V; 5-V-tolerante Eingänge
LVQ Low voltage Versorgungsspannung 3,3 V
LVX Low voltage Versorgungsspannung 3,3 V; 5-V-tolerante Eingänge
VHC Very High Speed CMOS Ähnlich wie 'S', aber in CMOS
CBT Sehr schnelle CMOS-Familie für Anwendungen bis in den GHz-Bereich; Versorgungsspannung 5,0 V
CBTLV Low voltage Sehr schnelle CMOS-Familie für Anwendungen bis in den GHz-Bereich, Versorgungsspannung 3,3 V
G Super high speeds Für Schaltfrequenzen bis zu 1 GHz, Versorgungsspannung 1,65 bis 3,3 V; 5-V-tolerante Eingänge
BiCMOS
BCT BiCMOS Zu TTL kompatibler Logikpegel, primär für Puffer verwendet.
ABT Advanced BiCMOS Zu TTL kompatibler Logikpegel, schneller als ACT und BCT
ALB Advanced BiCMOS schnelle BiCMOS-Technologie, Versorgungsspannung 3,3 V; primär für Puffer verwendet
ALVT Advanced BiCMOS Low voltage schnelle BiCMOS-Technologie, Versorgungsspannung 3,3 V; zusätzlich 5-V-tolerant; primär für Puffer verwendet
LVT Advanced BiCMOS Low voltage schnelle BiCMOS-Technologie, Versorgungsspannung 3,3 V; zusätzlich 5-V-tolerant; primär für Puffer

Schaltungsentwicklung[Bearbeiten]

In der Schaltungsentwicklung dominieren heute Logikfamilien mit einem geringen Stromverbrauch bei einer gleichzeitig hohen maximalen Schaltfrequenz. Häufig werden in der Praxis Logikfamilien mit 3,3 V oder 2,5 V eingesetzt, da andere Bauelemente, zum Beispiel PLDs, FPGAs, ASICs und moderne Mikroprozessoren heute auch mit den geringeren Versorgungsspannungen betrieben werden. Weiterhin haben einzelne Gatterfunktionen oder einzelne Flip-Flops bei Neuentwicklungen von Baugruppen praktisch kaum mehr eine Bedeutung. Soweit möglich, werden hierzu komplexere Logikbauelemente eingesetzt, die komplette Schaltungsfunktionen in einem Bauelement beinhalten oder es werden programmierbare Logikbauelemente (PLD- oder FPGA-Bauelemente) eingesetzt. Üblicherweise werden die Logikbauelemente heute im SMD-Gehäuse verwendet. Seitens der Halbleiterhersteller wurden häufig unterschiedliche Bauelementserien für den Einsatz bei verschiedenen Dauerbetriebstemperaturbereichen entwickelt.

Literatur[Bearbeiten]

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: 74xx – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien