1,2V en el pin de entrada de un 74LS273

Question

Estamos construyendo la CPU de Ben Eater. Tenemos un voltaje en el bus de ~1.4V.

Aislamos un 74LS273 y lo conectamos así:

simular este circuito – Esquema creado utilizando CircuitLab

En VM, estamos midiendo 1.2 V incluso con una resistencia de 10k de pull-down.

¿Por qué sucede eso y cómo puedo acercarlo a 0V? Necesito que el voltaje esté por debajo de ~0.3V para que otros componentes como el 74LS157 lo detecten correctamente como un nivel BAJO digital.

Por supuesto, puedo reemplazar la resistencia de pull-down por 0 Ohmios (lo intentamos y funcionó), pero entonces la entrada se vuelve completamente inutilizable.

Esto es en un entorno menos profesional. Tenemos protección ESD, pero no puedo asegurar completamente que siempre se haya utilizado. ¿Es un indicador de que el 74LS273 está roto?

Answer 1

El 74LS273 es un chip lógico "Low Power Schottky" por lo que sus entradas no son de alta impedancia como ocurre con la lógica CMOS.

Si observamos la hoja de datos del 74LS273 de TI (la de Motorola no muestra esto) vemos los circuitos de entrada:

Donde estás utilizando la entrada de Datos por lo que debe tener \$R_{eq}\$ = 8 kohm.

Por sí solo, este circuito resultaría en un voltaje más alto en la entrada cuando la ENTRADA está conectada a tierra a través de 10 kohm, por lo que tal vez tu 74LS273 tiene un valor diferente de \$R_{eq}\$.

De todos modos, la solución "obvia" es halar hacia abajo la entrada aún "más fuerte" usando un resistor de valor más bajo, por ejemplo 1 kohm en lugar de 10 kohm. No estoy muy familiarizado con la lógica LS (soy más de CMOS) pero supongo que estas entradas están diseñadas para funcionar con salidas de colector abierto que "hala hacia abajo" bastante fuerte. Podrías considerar agregar un buffer para halar correctamente este voltaje hacia abajo.

Respecto a la ESD, personalmente no estaría muy preocupado, nunca he destruido un chip a través de ESD ya sea como profesional o como aficionado. Además, estos chips 74LS no son tan sensibles y también tienen protección ESD adecuada. La forma más fácil de comprobar es probar con un CI diferente del mismo tipo o una entrada diferente en el mismo CI, si eso (entrada o chip) se comporta igual, tus chips deberían estar bien.

Answer 2

En la CPU de Ben, la entrada del 74LS273 está conectada directamente al BUS. El BUS se lleva a tierra utilizando una resistencia de 10K. Como puedes medir, la resistencia de 10k no es suficiente para llevarlo a tierra.

Hay varios otros componentes conectados al BUS. Uno de los componentes es un Buffer de Tres Estados, el 74LS245. Cuando se activa la salida del 74LS245, se coloca una señal en el BUS. Si la salida del 74LS245 está en bajo, llevará la entrada del 74LS273 a tierra y el 74LS273 lo detectará como bajo.

Hay un voltaje en la entrada del 74LS273 porque ningún otro componente está conectado a él que actúe como salida (por ejemplo, ningún 74LS245 tiene sus salidas habilitadas).

Intenta colocar la señal en el BUS usando un 74LS245, luego el problema desaparecerá.