74xx

Als 74xx-Chips wird eine Gruppe von integrierten Schaltkreisen (ICs) in der digitalen Elektronik bezeichnet. Die Nummern aller dieser Schaltungen (Chips) beginnen mit den Ziffern „74“, daher der Name. Diese Chips enthalten einfache Logik-Gatter bis hin zu komplexen Rechenwerken. Aufbauend auf Bauelemente, die nur die logischen Grundfunktionen beinhalteten, wurden im Laufe der Zeit immer komplexere Schaltungsfunktionen in einem Bauelement realisiert.

Einige 74xx-Chips im DIL-Gehäuse.

Die Serie wurde in den 1970er-Jahren von Texas Instruments entwickelt und wird nach wie vor erweitert. Die ältesten Chips existieren seitdem praktisch unverändert. Die Ziffernfolge mit vier bis sechs Stellen wird fortlaufend hochgezählt. Der bekannteste Vertreter ist der 7400, ein 4-fach-NAND-Gatter mit jeweils zwei Eingängen.

Mittlerweile wurden verschiedene 74xx-Logikfamilien entwickelt, die gegenüber dem Original vor allem in Geschwindigkeit und Stromverbrauch verbessert wurden. Sie werden durch zusätzliche Buchstaben (ein oder bis zu fünf Buchstaben) zwischen „74“ und „xx“ gekennzeichnet, beispielsweise 74LS00 (Low Power Schottky). Die Original-Baureihe hat heute stark an Bedeutung verloren und wird kaum noch eingesetzt.

Gehäuse

Die meisten 74xx-Chips existieren als DIL-Gehäuse sowie als SMD-Bausteine in SMD-Gehäuseformen. Sie werden mit unterschiedlichen vorangestellten Kennbuchstaben von vielen Halbleiterherstellern angeboten. Weiterhin sind Logikbauelemente in einem DIL-Gehäuse aus Keramik erhältlich.

Betriebsspannung

Die ursprünglichen Logikfamilien wurden mit einer Versorgungsspannung von 5,0 V betrieben. Als Weiterentwicklung von Logikfamilien in Richtung immer höherer Frequenzen wurde im gleichen Zusammenhang auch eine Reduzierung der Betriebsspannung auf beispielsweise 3,3 V oder 2,5 V vorgenommen. Zur Verschaltung von Logikfamilien mit unterschiedlichen Betriebsspannungen (zum Beispiel 3,3 V zu 5,0 V) wurden spezielle Logikfamilien entwickelt, die zu anderen Logikfamilien kompatible Logikpegel am Eingang und am Ausgang besitzen.

Logikfamilien

Die ursprünglichen Logikfamilien wurden in der Bipolartechnologie hergestellt. Im Laufe der Zeit sind dann Logikfamilien in der CMOS-Technologie und in der BiCMOS-Technologie hinzugekommen. Die Logikfamilien für sehr hohe Taktfrequenzen werden heute fast ausschließlich in der CMOS- oder BiCMOS-Technologie realisiert.

Abkürzungen und Kurzbeschreibungen von Varianten aus der TTL-Familie

Abkürzung	Bezeichnung	Beschreibung
Bipolar
–	Standard-TTL	–
L	Low power	Weiterentwicklung mit niedrigerem Leistungsbedarf; sehr langsam; veraltet und durch die LS-Serie ersetzt
H	High speed	Weiterentwicklung mit höherer Schaltgeschwindigkeit; veraltet und durch die S-Serie ersetzt; häufig eingesetzt in den Computern der 1970er-Jahre
S	Schottky	veraltet
LS	Low Power Schottky
AS	Advanced Schottky
ALS	Advanced Low Power Schottky
F	Fast	Schneller als die S-Serie; vergleichbar mit der AS-Serie
CMOS
C	CMOS	Versorgungsspannung von 5 bis 15 V, ähnlich wie die 4000-Logikfamilie
HC	High speed CMOS	Ähnliche Geschwindigkeit wie LS 12 ns
HCU	High speed CMOS unbuffered	Ähnlich HC nur ohne Pufferstufe am Ein- und Ausgang
HCT	High speed	Zu TTL kompatibler Logikpegel
AC	Advanced CMOS
AHC	Advanced High-Speed CMOS	HC-Serie mit ca. 3-facher Geschwindigkeit
AHCT	Advanced High-Speed CMOS	schnelle HC-Serie mit TTL-kompatiblen Logikpegeln
ALVC	Low voltage	Niedrige Versorgungsspannung von 1,65 bis 3,3 V, Laufzeit 2 ns
AUC	Low voltage	Niedrige Versorgungsspannung von 0,8 bis 2,7 V, Laufzeit kleiner 1,9 ns bei 1,8 V
FC	Fast CMOS	Vergleichbar mit F
LCX		Versorgungsspannung 3,3 V; 5-V-tolerante Eingänge
LVC	Low voltage	Versorgungsspannung 1,65 bis 3,3 V; 5-V-tolerante Eingänge
LVQ	Low voltage	Versorgungsspannung 3,3 V
LVX	Low voltage	Versorgungsspannung 3,3 V; 5-V-tolerante Eingänge
VHC	Very High Speed CMOS	Ähnlich wie 'S', aber in CMOS
CBT		Sehr schnelle CMOS-Familie für Anwendungen bis in den GHz-Bereich; Versorgungsspannung 5,0 V
CBTLV	Low voltage	Sehr schnelle CMOS-Familie für Anwendungen bis in den GHz-Bereich, Versorgungsspannung 3,3 V
G	Super high speeds	Für Schaltfrequenzen bis zu 1 GHz, Versorgungsspannung 1,65 bis 3,3 V; 5-V-tolerante Eingänge
BiCMOS
BCT	BiCMOS	Zu TTL kompatibler Logikpegel, primär für Puffer verwendet.
ABT	Advanced BiCMOS	Zu TTL kompatibler Logikpegel, schneller als ACT und BCT
ALB	Advanced BiCMOS	schnelle BiCMOS-Technologie, Versorgungsspannung 3,3 V; primär für Puffer verwendet
ALVT	Advanced BiCMOS Low voltage	schnelle BiCMOS-Technologie, Versorgungsspannung 3,3 V; zusätzlich 5-V-tolerant; primär für Puffer verwendet
LVT	Advanced BiCMOS Low voltage	schnelle BiCMOS-Technologie, Versorgungsspannung 3,3 V; zusätzlich 5-V-tolerant; primär für Puffer

Schaltungsentwicklung

In der Schaltungsentwicklung dominieren heute Logikfamilien mit einem geringen Stromverbrauch bei einer gleichzeitig hohen maximalen Schaltfrequenz. Häufig werden in der Praxis Logikfamilien mit 3,3 V oder 2,5 V eingesetzt, da andere Bauelemente, zum Beispiel PLDs, FPGAs, ASICs und moderne Mikroprozessoren heute auch mit den geringeren Versorgungsspannungen betrieben werden. Weiterhin haben einzelne Gatterfunktionen oder einzelne Flip-Flops bei Neuentwicklungen von Baugruppen praktisch kaum mehr eine Bedeutung. Soweit möglich, werden hierzu komplexere Logikbauelemente eingesetzt, die komplette Schaltungsfunktionen in einem Bauelement beinhalten oder es werden programmierbare Logikbauelemente (PLD- oder FPGA-Bauelemente) eingesetzt. Üblicherweise werden die Logikbauelemente heute im SMD-Gehäuse verwendet. Seitens der Halbleiterhersteller wurden häufig unterschiedliche Bauelementserien für den Einsatz bei verschiedenen Dauerbetriebstemperaturbereichen entwickelt.

Literatur

• The Engineering Staff: The TTL Data Book. 1, Texas Instruments, 1989, ISBN 3-88078-078-1.
• User Guide. Philips/NXP, 1997 (http://www.nxp.com/acrobat_download/various/HCT_USER_GUIDE.pdf).
• ohne Autor: Digital Design Seminar. Texas Instruments, 2000.

Weblinks

 Commons: 74xx – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Elektronikkompendium