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.
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).
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).
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.
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.
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.
[Ссылки]
1. Logic Selection Guide site:fairchildsemi.com. 2. Logic Guide - Texas Instruments site:ti.com. 3. 180715Logic-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. |