74HC vs 74LS系列IC：全面比较

74系列集成电路（ICS）数十年来一直是数字电子产品的骨干，使逻辑大门，触发器，计数器和其他必要的数字构建块的设计。最受欢迎的变体之一是74HC和74LS系列，每个都根据其基础技术和性能特征对特定应用进行了优化。本文探讨了他们在构建，电气参数和实际用例上的差异，帮助工程师为其设计选择了合适的系列。

核心技术：是什么使它们与众不同？

74HC和74LS系列之间的主要区别在于半导体技术，这决定了它们的电气行为和对不同环境的适用性：

74LS系列：“低功率Schottky TTL”的缩写，这些IC是基于晶体管 - 透射逻辑（TTL）。与早期的TTL变体相比，他们使用与Schottky二极管的双极连接晶体管（BJT）来减少切换T和功耗（例如，7400）。 Schottky二极管可以防止晶体管饱和度，从而实现更快的开关速度。

74HC系列：“高速CMO”的缩写，这些IC建立在互补金属 - O化物 - 气门导体（CMOS）技术。他们使用P通道和N通道金属 - O化物 - O化物 - O化型野外晶体管（MOSFET），以最少的功耗来实现高速。 CMOS技术以其高输入阻抗和低静态功率耗散而闻名。

钥匙电参数比较

74HC和74L之间的技术差异导致了独特的电特性，总结了下表：

74LS：严格取决于5V电源（公差：±5％）。此范围之外的偏差可能会导致故障或损坏，从而限制了它们在带电压可变的电池供电设备中的使用。

74HC：在广泛的范围（2V – 6V）上运行，使其适应低压设计（3.3V）和Legacy 5V系统。这种灵活性对于现代电子设备至关重要，在现代电子设备中，功率效率和电压多样性是优先事项。

2。功耗

74LS：由于BJT中的连续流动流动，消耗了明显的静电功率（即使在闲置时）。动态功率（在切换过程中）增加了此功能，使其不适合电池供电的设备。

74HC：具有接近零的静态功耗（MOSFET仅在切换过程中绘制电流）。在典型的工作速度下，动态功率尺度的频率为频率，但仍低于74L。这使得74HC非常适合便携式电子设备。

3。速度和传播延迟

74LS：在5V时提供〜9NS的传播延迟，适用于中等速度应用（高达〜50MHz）。

74HC：在5V时达到〜7NS的延迟，更快的切换在较高的电压下（例如6V）。虽然不如高速TTL变体（例如74F）快，但74HC满足了大多数通用数字电路的需求（高达〜100MHz）。

4。输入/输出特征

输入阻抗：74LS的输入阻抗（〜10KΩ），可以加载信号源（例如传感器，微控制器）。 74HC的〜10 ¹²ω的输入阻抗可绘制可忽略不计的电流，使其适合与高阻抗来源接口。

输出驱动器：74Ls可以比74HC（4mA）高的电流（8mA）下沉，从而使其在没有外部缓冲区的LED或继电器（例如LED或继电器）等重载方面更好。但是，对于大多数逻辑级接口，74HC的输出就足够了。

噪声免疫：74HC的较高噪声边缘（由于CMOS逻辑）使其对电噪声具有更大的抵抗力 - 在工业环境中或高电磁干扰（EMI）的拥挤的PCB临界。

5。兼容性

74LS：是与TTL兼容的，这意味着它与其他TTL设备无缝工作，但需要级别的换档器与CMOS电路交互。

74HC：在5V时均与TTL-和CMOS兼容，简化了混合技术设计。在较低的电压（3.3V）下，它直接与现代CMOS微控制器接口。

74LS74电路

下图显示了74LS74双D型正触发的触发器的内部逻辑图，突出了其销钉上时钟，预设和清晰输入的连接和功能。

其他74LS系列IC

柜台
74LS90：异步十进制计数器，可配置为二进制/小数模式，具有重置和设置功能。用于时钟分裂和脉冲计数。
74LS161：同步重置和预设，高频（〜30MHz）的同步4位二进制计数器，适用于数字频率计。
74LS163：类似于74LS161，但具有同步复位，减少了故障。
74LS192：同步上/下小数计数器，并带有异步复位和预设。用于双向计数（例如，组装线计数）。

寄存器
74LS174：6位D d触发器寄存器具有并行输入/输出和重置。用于数据临时存储。
74LS194：4位双向移位寄存器支撑左/R移位和串行 - 并行转换（例如，UART通信）。
74LS374：具有三态输出的8位D触发器寄存器，适用于总线数据隔离（例如，处理器 - 外围相互作用）。

编码器和解码器
74LS148：8-3线优先级编码器具有较高的输入优先级。用于键盘扫描。
74LS47：BCD到7段解码器驱动Nixie管，具有空白功能（例如，显示器显示）。
74LS138：3到8行解码器。用于地址解码（例如，内存地址）。

多路复用器和数据选择器
74LS151：8比1数据选择器，通过地址线的门控输入。用于多信号开关（例如传感器采集）。
74LS153：双4-1选择器共享地址线，适用于并行数据选择。

触发器和闩锁
74LS74：双d触发器具有上升的边缘触发和异步设置/复位。用于顺序电路。
74LS75：4位闩锁带有高级闩锁。用于A/D输出缓冲。
74LS112：双jk触发器带有跌落边缘触发的触发器，能够计数和频划分。

算术逻辑单元和比较器
74LS181：4位Alu支持16个算术/逻辑操作，早期微处理器的核心。
74LS85：4位幅度比较器输出“大/少/相等”。用于数据分类。

特殊功能芯片
74LS245：具有方向控制的8位双向总线收发器。用于双向总线传输（例如，处理器内存接口）。
74LS259：8位可寻址闩锁，通过地址线进行门控存储。用于LED矩阵驾驶。

74HC00电路

这74hc00是一个14针综合电路壳体，利用高级CMOS技术。这种配置可以使类似于LS-TTL IC的速度，同时要求降低功耗。下图显示了使用74HC00 NAND GATE IC的SR触发器电路的示意图，并配有组件值和连接，用于实现集合和重置功能。

实际应用：选择正确的系列

选择74LS什么时候：

驾驶重负荷：需要高输出电流的应用（例如，LED阵列，小继电器）受益于74LS强大的下沉能力。

传统TTL系统：使用5V TTL逻辑的升级或维修旧设备（例如，老式计算机，工业控制器）。

中等速度，仅5V设计：简单的电路，例如逻辑门，计数器或以5V运行的多路复用器，无需低功率操作。

选择74HC什么时候：

电池供电的设备：低静电功耗使74HC非常适合便携式电子设备（例如，遥控器，健身追踪器）。

低压系统：使用3.3V或2.5V耗材的设计（例如，物联网传感器，带有ARM微控制器的嵌入式系统）。

高噪声环境：工业控制，汽车电子设备或噪声免疫至关重要的电力系统。

混合信号设计：与无级变速器（在5V时）的TTL和CMOS组件进行连接。

常见的误解

神话：“ 74HC总是比74L更好。”
事实：74LS在仅5V的高电流应用中出色。 74HC在低功率，灵活的电压方案中表现出色。

神话：“ 74L是过时的。”
事实：虽然74HC在新设计中更受欢迎，但74Ls仍在生产遗留系统和特定的高电流用例中。

神话：“ 74HC可以替换所有电路中的74L。”
事实：74HC可能需要外部缓冲区来驱动74LS直接处理的重载。

结论

具有成熟的TTL技术和稳定性能的74LS系列集成电路系列在数字电路设计中具有重要的位置。虽然基于CMO的74HC系列逐渐成为主流，74LS系列在需要高输出电流（例如驱动重负载）或与旧系统的兼容性的情况下，仍然无法替代。

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