Администрирование Железо Руководство по выбору микросхем логики Tue, December 18 2018  

Поделиться

нашли опечатку?

Пожалуйста, сообщите об этом - просто выделите ошибочное слово или фразу и нажмите Shift Enter.


Руководство по выбору микросхем логики Печать
Добавил(а) microsin   

Часто бывает необходимо подобрать серию микросхем логики под определенные требования - энергопотребление, предельная рабочая частота, уровни напряжений логики и питания, нагрузочная способность и т. д. Так же проблемой бывает подобрать отечественный аналог для импортной микросхемы, и наоборот. В этой статье сделана попытка предоставить такую информацию.

Параметры серий обобщенно закодированы в названиях серий: HCT, ALS, F, LVC и т. п. Для начала давайте разберемся, что обозначают буквы, составляющие название серий. К сожалению, это общие обозначения, смысл букв иногда может меняться, потому что многие серии являются одновременно и торговыми марками производителей микросхем.

A - advanced, т. е. улучшенный, продвинутый. Показывает, что эта серия основана на базовой, с улучшением каких-то параметров (обычно это скорость работы и уменьшение энергопотребления).
B технология BiCMOS или Bipolar.
C - CMOS, технология микросхем с очень низким статическим потреблением энергии.
E - технология ECL.
F - Fast, высокоскоростные микросхемы.
H - High Speed, означает микросхемы повышенной скорости по сравнению с обычными.
LV - low voltage, означает низкое напряжение питания.
S - Schottky, ТТЛ-логика с ускорением на основе применения диодов Шоттки.
T - TTL, микросхемы совместимые по уровням с TTL логикой.

Примеры:

AC - семейство Advanced CMOS.
ACT - семейство Advanced CMOS, совместимое по уровню с TTL.
LVC - семейство Low Voltage CMOS.
HC - семейство High Speed CMOS.

С помощью таблицы быстрого выбора, размещенной ниже выберите самый важный для Вас параметр - скорость переключения, минимальное потребление, нагрузочная способность, устойчивость к помехам - и определите, какое семейство больше подходит. Затем с помощью дополнительной справочной информации уточните Ваш выбор.

Таблица 1. Быстрый выбор серии микросхем (основные характеристики серий).

Технология High Speed Low Noise Low Static Power High Drive Low Voltage Board Space Voltage Translation
BiCMOS 5V
  ABT     ABT      
BiCMOS 3V
  LVT     LVT LVT    
CMOS 5V
  FACT FACT QS FACT     TinyLogic HS/HST LVX
  TinyLogic UHS HC/HCT FACT QS        
    TinyLogic HS/HST HC/HCT        
    VHC/VHCT TinyLogic HS/HST/UHS        
      VHC/VHCT        
CMOS 1.2-3V
  LCX LVX LCX   ALVC LCX DQFN FXL
  TinyLogic UHS TinyLogic HS LVX   LCX TinyLogic UHS/ULP/ULPA VCX
  TinyLogic ULP-A TinyLogic ULP VCX   LVX VCX DQFN  
      TinyLogic HS/UHS   TinyLogic ULP    
      TinyLogic ULP   VCX    
Bipolar
  FASTr ALS   FASTr      
    FAST          
ECL
  100 EL/LVEL Series ECL            
  300 Series ECL            

Обозначения:

High Speed высокая скорость.
Low Noise низкий шум.
Low Static Power низкое статическое потребление тока.
High Drive высокая нагрузочная способность по выходу.
Low Voltage низкое напряжение питания.
Board Space пространство на плате (типы корпусов).
Voltage Translation наличие микросхем буферов с преобразованием уровня.
TinyLogic марка FAIRCHILD Semiconductor.

Logic Migration and Low Voltage Transition

Рис. 1. Эволюция развития серий микросхем логики.

Таблица 2. Общее описание возможностей различных серий.

Серия Описание
BiCMOS
ABT • Высокая скорость, высокая нагрузочная способность по выходу, работа в условиях низкого шума. Серия предназначена для самой лучшей производительности.
LVT • Высокая скорость, высокая нагрузочная способность для приложений с питанием 3.3V.
CMOS
CD4K • Стандартная КМОП-логика с поддержкой высокого напряжения питания, предназначенная для работы в условиях высокого уровня помех.
ALVC(1,4) • Альтернатива для VCX.
LCX(1,4) • 5V-толерантные входы и выходы.
• Идеально подходит для 3.3V приложений, где требуется баланс компромисса между нагрузочной способностью, высокой скоростью и низким уровнем шума.
LVX(1) • 5V-толерантные входы, позволяющие подключить 5V CMOS к системам с питанием 3.3V. Включает специализированные, двухуровневые трансляторы и устройства переключения шины.
VCX(1,4) • Высокоскоростная серия КМОП, позволяющая взаимодействовать системам 3.3V и 2.5V, с 3.6V-толерантными входами и выходами.
FACT™ AC/ACT • ACMOS семейство широкого профиля применения.
FACT Quiet Series™ ACQ/ACTQ • Расширение семейства, специально разработанное для приложений, чувствительных к уровню шума. Проприетарная схемотехника гарантирует низкий уровень EMI, генерируемый микросхемами.
Преобразователи уровня FXL • Двойное напряжение питания для преобразования уровней от 1.2V до 3.6V.
• Передача сигнала в двух направлениях, конфигуриуемая двунаправленность, или передача данных в одном направлении.
HC/HCT(4) • Микросхемы КМОП с низким генерируемым шумом и уровнем EMI, доступные в широком диапазоне рабочих скоростей.
• Не рекомендуется для использования в новых разработках.
HS(2) • Логика общего назначения с вентилями с одним, двумя и тремя входами.
HST(2) • TTL-совместимая, с вентилями с одним, двумя и тремя входами.
UHS(2) • Высокопроизводительная логика с одним и двумя входами, допускающая 5V-перенапряжение по входам и выходам.
ULP/ULP-A(2) • Логика с одним, двумя и тремя входами, обладающая чрезвычайно низким потреблением тока, работающая от малых напряжений.
VHC/VHCT(4) • Решение миграции для пользователей HCMOS, когда требуется больше скорость при сохранении низкого потребления, низкой генерации шума, в приложениях, где не требуется высокая нагрузочная способность по выходу.
• Предоставляется в очень маленьких корпусах.
74C • Логика CMOS с высоким напряжением питания, для работы в условиях высоких помех.
Bipolar
ALS • Низкий выходной шум и малое потребление энергии, улучшенное семейство логики TTL.
AS • Семейство TTL с высокой скоростью и высокой нагрузочной способностью.
• Не рекомендуется для новых разработок.
FAST®(3) • Оптимальное соотношение между скоростью и потреблением тока для семейств Advanced Schottky TTL.
FASTr™(3) • Самая быстрая доступная логика TTL.
• Улучшенная по дизайну и скорости версия FAST.
ECL
Серии F100K • ECL с малым потреблением мощности, и отличным соотношением цена/производительность.
• Совместимая по цоколевке с сериями F100K 100.
Серии 100EL/LVEL • Рабочая частота от 1.0 до 2.0 ГГц.
• Продвигается как замена для EcLINPS™(5).

Примечания:

(1) CROSSVOLT™, марка FAIRCHILD Semiconductor.
(2) TinyLogic®, марка FAIRCHILD Semiconductor.
(3) FAST, FASTr марки FAIRCHILD Semiconductor.
(4) См. TinyLogic HS, UHS и ULP-A для 1- и 2-разрядных семейств с подобной производительностью для серий AVLC, LCX, VCX, HC и VHC.
(5) Торговая марка ON Semiconductor.

Параметр задержки распространения сигнала вместе с временем нарастания и спада на выходе определяют максимальную рабочую частоту серии.

Таблица 3. Величина задержки распространения сигнала(1).

Propagation Delay

Примечания:

(1) Даны максимальные значения из даташита на указанные модели микросхем.
(2) Емкость нагрузки выхода CLOAD = 30 пФ.

Таблица 4. Время нарастания и спада уровня(1).

Output Rise and Fall Time

Примечания:

(1) Даны значения для логики '244, емкость нагрузки CLOAD = 50 пФ, сопротивление нагрузки RL = 500 Ω.
(2) Емкость нагрузки выхода CLOAD = 30 пФ.

Таблица 5. Уровень генерируемого шума(1). VOLP уровень положительного выброса, VOLV уровень отрицательного выброса.

Noise

Примечания:

(1) Даны значения для логики '244, емкость нагрузки CLOAD = 50 пФ, сопротивление нагрузки RL = 500 Ω, типовые значения сопротивлений для 4.5V, переключение семи выходов, минимальный наклон перепадов на входе.
(2) Емкость нагрузки выхода CLOAD = 30 пФ.
(3) Без превышения уровня верхних и нижних выбросов, наблюдаемых на осциллографе.

Таблица 6. Динамическое потребление тока (мА)(1).

Серия 1 МГц 10 МГц 35 МГц 70 МГц 90 МГц
BiCMOS
ABT 19.7 43.8 115.9 266.0 303.3
LVT (8) 11.0 29.3 75.8 133.4 170.2
LVT (16) 12.5 90.1 246.2 494.3 580.1
CMOS
ALVC
9.9 61.9 146.8 253.7 312.7
LCX (8)
2.2 20.9 64.8 146.6 163.1
LCX (16) 6.7 61.9 160.0 294.4 375.1
LVX
2.0 19.4 64.0 100.1 106.3
VCX (16) 9.9 61.9 146.8 253.7 312.7
FACT AC 3.9 38.9 105.5 352.8 404.2
FACT Quiet Series™ ACQ 5.4 52.3 139.5 206.0 218.5
HC 3.8 37.9 132.0 181.5 -
VHC 3.1 30.8 103.0 180.7 192.1
Bipolar
ALS 14.1 41.0 126.7 240.2 393.8
FAST 42.9 69.4 136.6 221.1 246.8
FASTr 38.6 58.0 94.5 198.2 232.4

Примечание (1): даны значения для логики '244, емкость нагрузки CLOAD = 50 пФ. Все значения представляют типовые параметры.

Voltage Translation

Рис. 2. Различные серии микросхем преобразователей уровней.

Примечания:

† Устройства с автоматическим определением направления передачи данных не требуют для этого специальных выводов управления.
* FXM2IC102 совместимы с интерфейсом I2C, имеют конфигурацию с открытым стоком.
** FXL2SD106 это транслятор сигналов карты SD, с сигналами бит данных и сигналами управления.

Таблица 7. Сравнение параметров семейств.

Серия Напряжение питания** (номинальное VCC, V) Совместимость по входу‡ (VIL/VIH) Выхо䇇 (VOL/VOH) Входной ток† (IIL/IIH) Выходной тоꆆ (IOL/IOH) Потребляемый ток† (ICC) Скорость† (tPD, нс)
BiCMOS
ABT 5 TTL TTL –5μA/5μA –32mA
/64mA
30mA 3.6
LVT (8) 3.3 TTL, CMOS TTL, CMOS –5μA/1μA –32mA
/64mA
5mA 3.5
LVT (16) 3.3 TTL, CMOS TTL, CMOS –5μA/1μA –32mA
/64mA
5mA 3.5
CMOS
CD4K°° 3 .. 15 CMOS TTL, CMOS 10pA –1.25mA
/8mA
3μA 40.0
ALVC 1.8/2.5/3.3 TTL, CMOS TTL, CMOS –5μA/5μA –24μA
/24μA
20μA 3.0
LCX (8) 2.5/3.3 TTL, CMOS TTL, CMOS –5μA/5μA –24mA
/24mA
10μA 6.5
LCX (16) 2.5/3.3 TTL, CMOS TTL, CMOS –5μA/5μA –24mA
/24mA
20μA 4.5
LVX (8) 3.3 TTL,CMOS TTL,CMOS –1μA/1μA –4mA
/4mA
40μA 12.0
VCX∞∞ 1.2/1.5
/1.8/2.5
/3.3
TTL, CMOS TTL, CMOS –5μA/5μA –24mA
/24mA
20μA 2.5/3.2
FACT AC 3.3/5 CMOS TTL, CMOS –1μA/1μA –24mA
/24mA
80μA 7.5
FACT ACT 5 TTL, CMOS TTL, CMOS –1μA/1μA –24mA
/24mA
80μA 10.0
FACT Quiet Series ACQ 3.3/5 CMOS TTL, CMOS –1μA/1μA –24mA
/24mA
80μA 6.5
FACT Quiet Series ACTQ 5 TTL, CMOS TTL, CMOS –1μA/1μA –24mA
/24mA
80μA 7.0
HC 2/4.5/6 CMOS TTL, CMOS –1μA/1μA –6mA
/6mA
80μA 25.0
HCT 5 TTL, CMOS TTL, CMOS –1μA/1μA –6mA
/6mA
80μA 25.0
HS 2.0/3.0
/4.5/6
CMOS TTL, CMOS –1μA/1μA –2.6mA
/2.6mA
10μA 21.0
HST 4.5/5/5.5 TTL, CMOS TTL, CMOS –1μA/1μA –2.0mA
/2.0mA
10μA 30.0
UHS
1.65/2.5
/3.3/5
CMOS TTL, CMOS –10μA
/10μA
–32mA
/32mA
20μA 4.5
ULP 0.9/1.2/1.5
/1.8/2.5/3.3
CMOS TTL, CMOS –1μA/1μA –2.6μA
/2.6μA
5μA 7.0
ULP-A 0.9/1.2/1.5
/1.8/2.5/3.3
CMOS TTL, CMOS –1μA/1μA –24μA
/24μA
5μA 3.0
VHC 3.3/5 CMOS TTL, CMOS –1μA/1μA –8mA
/8mA
40μA 8.5
VHCT 5 TTL, CMOS TTL, CMOS –1μA/1μA –8mA
/8mA
40μA 9.5
74C 3 .. 15 CMOS TTL, CMOS –1μA/1μA –14mA
/12mA
300μA 70.0
Bipolar
AS 5 TTL TTL –1.0mA
/20μA
–15mA
/64mA
90mA 6.2
ALS 5 TTL TTL –0.1mA
/20μA
–15mA
/24mA
27mA 10.0
FAST 5 TTL TTL –150μA
/5μA
–15mA
/64mA
75mA 3.9
FASTr 5 TTL TTL –1.6mA
/5μA
–15mA
/64mA
90mA 6.5
LS 5 TTL TTL –200μA
/20μA
–15mA
/24mA
54mA 18.0
S 5 TTL TTL –200μA
/20μA
–15mA
/64mA
120μA 9.0
TTL° 5 TTL TTL –1.6μA
/40μA
–250mA
/40mA
41mA 30.0
ECL
100 EVL –5.5 .. –4.2 ECL ECL 0.5μA
/150μA
–1.8, 50Ω –36mA 0.385
100 LVEL –3.0 .. –3.8 ECL ECL 0.5μA
/150μA
–1.8, 50Ω –30mA 0.435
Серия 300 –5.7 .. –4.2 ECL ECL 0.5μA
/240μA
–1.8, 50Ω –65mA 1.55

Примечания:

* Для примеров применялась логика функции ’244, если не указано нечто другое.
** Кроме ECL и HC.
‡ Входные уровни, распознаваемые устройством.
‡‡ Входные уровни устройства, которыми оно может управлять.
† Максимальный параметр на максимальном указанном VCC.
†† На максимальном указнанном VCC.
° Для параеметров использовалась логика 7407.
°° Для параметров использовалась логика CD4010.
∞ Для данных использовалась функция вентиля NAND, И-НЕ (00).
∞∞ CLOAD = 30 пФ.

Ниже приведена сравнительная таблица размеров и параметров корпусов различного типа.

package dimensions

  #
выв.
Корпус
(код(1))
Ширина монтажа,
мм/дюймы
Ширина корпуса,
мм/дюймы
Длина корпуса,
мм/дюймы
Общая высота,
мм/дюймы
Шаг выводов,
мм/mil
ico SOT23 5 SOT23 (M5) 2.84/0.112 1.60/0.063 2.92/0.115 1.1/0.043 0.95/37
ico SC70 5/6 SC70 (P5/P6) 2.10/0.083 1.25/0.049 2.0/0.079 0.90/0.03 0.65/26
ico MicroPak L6 6 MicroPak (L6) 1.0/0.039 1.0/0.039 1.45/0.057 0.55/0.021 0.50/20
ico US8 8 US8 (K8) 3.10/0.122 2.30/0.09 2.0/0.079 0.70/0.027 0.50/20
ico MicroPak L8 8 MicroPak (L8) 1.60/0.062 1.60/0.062 1.60/0.062 0.55/0.021 0.50/20
ico MicroPak L10 10 MicroPak (L10) 1.60/0.062 1.60/0.062 2.10/0.083 0.55/0.021 0.50/20
ico SOIC14 14 SOIC14 (M) 6.0/0.231 3.85/0.153 8.60/0.340 1.50/0.061 1.27/50
ico TSSOP14 14 TSSOP14 (MTC) 6.40/0.252 4.40/0.173 5.0/0.197 1.20/0.047 0.65/26
ico DQFN14 14 DQFN14 (BQ) 2.5/0.098 2.5/0.098 3.0/0.118 0.80/0.031 0.50/20
ico SOIC16 16 SOIC16 (M) 6.0/0.231 3.85/0.153 9.90/0.390 1.50/0.061 1.27/50
ico TSSOP16 16 TSSOP16 (MTC) 6.40/0.252 4.40/0.173 5.0/0.197 1.10/0.043 0.65/26
ico QSOP16 16 QSOP16 (QSC) 5.99/0.236 1.35/0.053 4.90/0.193 1.60/0.063 0.63/25
ico DQFN16 16 DQFN16 (BQ) 2.50/0.098 2.50/0.098 3.0/0.118 0.80/0.031 0.50/20
ico SOIC20 20 SOIC20 (WM) 10.36/0.408 7.49/0.295 12.80/0.504 2.64/0.104 1.27/50
ico TSSOP20 20 TSSOP20 Type1 (MTC) 6.40/0.252 4.39/0.173 6.60/0.260 1.10/0.104 0.65/25
ico SSOP20 20 SSOP20 Type II (MSA) 7.80/0.307 5.31/0.209 7.19/0.283 2.05/0.081 0.65/25
ico QSOP20 20 QSOP20 (QSC) 5.99/0.236 3.94/0.155 8.69/0.342 1.60/0.063 0.64/25
ico DQFN20 20 DQFN20 (BQ) 2.5/0.098 2.5/0.098 4.50/0.177 0.80/0.063 0.50/20
ico SOIC24 24 SOIC24 (WM) 10.30/0.40 7.50/0.295 15.40/0.60 2.50/0.098 1.27/50
ico QSOP24 24 QSOP24 (QSC) 5.99/0.236 3.89/0.153 8.66/0.341 1.45/0.057 0.63/25
ico TSSOP24 24 TSSOP24 (MTC) 6.40/0.252 4.40/0.173 7.80/0.307 1.10/0.043 0.65/26
ico MLP24 24 MLP24 (MP) 3.50/0.138 3.50/0.138 4.50/0.177 0.80/0.063 0.50/20
ico TSSOP48 48 TSSOP48 (MTD) 8.10/0.319 6.10/0.240 12.50/0.492 1.10/0.043 0.50/20
ico BGA54 54 BGA54 (G) 8.0/0.315 8.0/0.315 5.50/0.217 1.40/0.055 0.80/31
ico TSSOP56 56 TSSOP56 (MTD) 8.10/0.319 6.10/0.240 14.0/0.551 1.10/0.043 0.50/20
ico BGA96 96 BGA96 (G) 5.50/0.216 5.50/0.216 13.50/0.531 1.40/0.055 0.80/31
ico BGA114 114 BGA114 (G) 5.50/0.216 5.50/0.216 16.0/0.630 1.40/0.055 0.80/31

Примечание (1): в скобках приведены коды корпусов компании FAIRCHILD Semiconductor.

[Ссылки]

1. Logic Selection Guide site:fairchildsemi.com.
2. Logic Guide - Texas Instruments site:ti.com.
3180715Logic-Selection-Guide.zip.
4. Таблица соответствия отечественных микросхем серий TTL импортным микросхемам 74-й серии.
5. Таблицы соответствия микросхем 561 и 1561 серий импортным микросхемам 4000 серии.

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Top of Page