¿Cuáles son las diferencias principales entre los circuitos integrados de la serie 74LS y la serie 74HC? Sé que la serie LS es TTL y HC es CMOS, pero más allá de eso, ¿cuáles son las diferencias clave?
Por ejemplo, Ben Eater utiliza chips de la serie LS en su computadora de 8 bits. ¿Por qué haría esto en lugar de utilizar chips de la serie HC? ¿Qué es lo más ideal para implementar su diseño y por qué?
Computadora de 8 bits de Ben: https://eater.net/8bit/
Existen 5 diferencias principales entre las series 74LS y 74HC. La velocidad no es una de ellas, ya que su límite superior es de aproximadamente 20 MHZ en cuanto a velocidad de reloj. Ambos tienen los mismos pines de salida para los paquetes DIP y SOIC, por lo que eso no es un problema. Ambos se consideran dispositivos de 5 voltios.
Existen muchas diferencias destacadas.
Voltaje umbral lógico.
Consumo de energía.
Impedancia de entrada.
Corriente de salida.
Voltaje de salida.
VOLTAJE DE ENTRADA
El voltaje de entrada para las series LS y HC es similar, pero la serie HCT imita la serie LS en términos de una entrada '1' y una entrada '0'. El 74HC necesita más voltaje para considerarse una lógica '1'. Ambos tipos tienen una zona muerta de aproximadamente 2.5 VDC donde entra en modo lineal y puede oscilar.
IMPEDANCIA DE ENTRADA
La serie 74HC tiene una impedancia de entrada mucho mayor que la 74LS, que realmente 'libera' una pequeña corriente positiva de un pin de entrada. Está en el rango de uA por lo que normalmente no es un problema.
CORRIENTE DE SALIDA
La serie 74HC tiene una corriente de salida de +/- 25 mA, por lo que con una resistencia puede alimentar directamente LED. Una resistencia de 330 ohmios a 1 K cubrirá la mayoría de los LED, excepto los tipos "de alta potencia". El 74LS puede hundir un par de mA y fuente alrededor de 1 mA como máximo.
VOLTAJE DE SALIDA
Las salidas del 74HC oscilan de riel a riel, incluso con una carga de 15 mA en cualquier riel. La serie 74LS puede hundir una salida cerca del voltaje de tierra, pero solo puede fuente de Vcc-1.2 voltios debido a sus salidas bjt. Es muy común ver resistencias de pull-up en las líneas de datos y dirección de 74HC y 74LS para evitar flotación si nada está impulsando el bus, pero la serie 74LS las usó para ayudar a que las lógicas '1' estén más cerca del riel de suministro Vcc.
CONSUMO DE CORRIENTE
La serie 74HC/74HCT también consume MUCHO menos corriente, solo unos pocos uA en un modo estático. El 74LS consume 1,000 veces más corriente en modo inactivo.
OPCIONES
No hay razón para usar la serie 74LS excepto por razones de legado. Aun así, reemplazar algunos con la serie 74HC/74HCT reducirá en gran medida el consumo de energía. El 74HCT es una mejor combinación para la lógica existente de 74LS en términos de umbral de entrada. Para una lógica más rápida, la serie 74AC es buena hasta 120 MHZ, el límite de la serie de lógica 74ACxx, 74HCxx, 74HCTxx de 5 voltios. La serie 74HC/74HCT/74AC aún está en producción por varios fabricantes, mientras que el 74LS va en camino del Edsel. Es posible que los encuentres en Ebay. Existen circuitos integrados lógicos ECL/PECL de 5 voltios, pero eso no es de lo que trata esta publicación.
ENLACES
Las hojas de datos son demasiado largas para incluirlas todas aquí, así que elegí el flip-flop 74xx74 como ejemplo común. No hay garantía de que estos enlaces duren décadas.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74ls74a.pdf
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc74.pdf
Ben utiliza principalmente la serie 74LS debido a que su controlador de salida TTL incluye resistencias en serie que facilitan mucho la iluminación de los LED. Puedes usar 74HC o incluso 74LVC para reemplazarlos, pero, como el tipo CMOS utiliza un controlador de salida Push-Pull, entonces debes incluir resistencias en serie para limitar la corriente de los LED.
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