¿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 ordenador de 8 bits. ¿Por qué haría esto en lugar de usar 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/
Hay 5 diferencias principales entre las series 74LS y 74HC. La velocidad no es una de ellas, ya que su límite superior es de alrededor de 20 MHZ en cuanto a velocidad de reloj. Tienen los mismos pines para los paquetes DIP y SOIC, por lo que no es un problema. Ambos se consideran dispositivos de 5 voltios.
Muchas cuestiones destacan.
Tensión de 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 cercano, pero la serie HCT imita a la serie LS en cuanto a una entrada '1' y una entrada '0'. 74HC necesita más voltaje para considerarse un '1' lógico. Ambos tipos tienen una "tierra de nadie" de alrededor de 2.5 VDC donde están en modo lineal y pueden oscilar.
IMPEDANCIA DE ENTRADA
La serie 74HC tiene una impedancia de entrada mucho más alta que la 74LS, que en realidad "filtra" una pequeña corriente positiva de una clavija 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 a los LED. Una resistencia de 330 ohmios a 1 K cubrirá la mayoría de los LED, excepto los tipos "de alta potencia". La 74LS puede hundir un par de mA y proporcionar alrededor de 1 mA como máximo.
VOLTAJE DE SALIDA
Las salidas de 74HC varían de raíl a raíl, incluso con una carga de 15 mA en cualquier raíl. La serie 74LS puede hundir una salida cerca del voltaje de tierra, pero solo puede proporcionar Vcc-1.2 voltios debido a sus salidas de bjt. Es muy común ver resistencias de pullup en las líneas de datos y dirección de 74HC y 74LS para evitar que floten si nada está manejando el bus, pero la serie 74LS las usaba para ayudar a que los '1' lógicos estén más cerca del raíl de suministro Vcc.
CONSUMO DE CORRIENTE
Las series 74HC/74HCT también consumen MUCHO menos corriente, solo unos pocos uA en modo estático. La 74LS consume 1,000 veces más corriente en reposo.
OPCIONES
No hay razón para usar la serie 74LS excepto por razones de herencia. Aun así, reemplazar algunos con una serie 74HC/74HCT reducirá mucho el consumo de energía. La 74HCT es una mejor coincidencia con 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 lógica 74ACxx, 74HCxx, 74HCTxx de 5 voltios. Las series 74HC/74HCT/74AC siguen en producción por varios fabricantes, mientras que la 74LS va en camino del Edsel. Puedes encontrarlos en Ebay. Hay circuitos integrados de lógica ECL/PECL de 5 voltios pero eso no es de lo que trata esta publicación.
ENLACES
Las hojas de datos son demasiado largas para incluir 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 porque su controlador de salida TTL incluye resistencias en serie que hacen mucho más fácil encender los LEDs. 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 del LED.
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