IC 74LS00 tích hợp 4 Cổng NAND 2 đầu vào

IC 74LS00 là một trong những IC cổng logic phổ biến và cơ bản nhất. IC này bao gồm ba loại cổng logic quan trọng: cổng AND, OR và NOT. Mỗi loại cổng có mạch bên trong riêng biệt và chúng được sử dụng để thực hiện các phép logic khác nhau trên các thiết bị điện tử. Bằng cách kết hợp chúng, ta có thể tạo ra các loại cổng logic khác như NAND, NOR, XOR và XNOR. Tất cả các cổng này có thể được xây dựng dễ dàng bằng cách sử dụng các linh kiện như bóng bán dẫn, điện trở và tụ điện. Tuy nhiên, khi ta xây dựng các mạch này, kích thước của một cổng sẽ lớn hơn so với một cổng IC 74LS00.

Vì vậy, để tiết kiệm không gian và đơn giản hóa việc thiết kế, có nhiều loại IC được sản xuất với các cổng logic tích hợp trong một gói kích thước nhỏ. Trong bài này, chúng ta sẽ tập trung vào IC có tên 74LS00, còn được gọi là IC 7400. 74LS00 là một IC dựa trên cổng NAND, có tổng cộng 14 chân được kết nối với bốn cổng NAND. Vì cổng NAND là cổng logic phổ quát, IC 74LS00 có thể dễ dàng chuyển đổi để thực hiện chức năng của cổng OR và NOT. IC này có sẵn trong ba loại gói kích thước khác nhau, bao gồm SOIC, PDIP và SOP, giúp phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau trong điện tử.

Sơ đồ chân IC 74LS00

Mô tả chi tiết chân Cổng NAND 74LS00 

Tính năng 74LS00

1. Ba Loại Cổng Logic: IC này bao gồm bốn cổng NAND, cho phép thực hiện ba loại cổng logic chính: AND, OR và NOT. Điều này giúp nó linh hoạt trong việc thực hiện các phép logic khác nhau.

2. Chuyển Đổi Dễ Dàng: Do sử dụng cổng NAND, IC 74LS00 có khả năng dễ dàng chuyển đổi thành cổng OR và NOT thông qua kết nối và sắp xếp chân.

3. Số Lượng Chân: IC 74LS00 có tổng cộng 14 chân, cho phép nó tương tác với các linh kiện khác và các mạch điện tử khác một cách hiệu quả.

4. Gói Kích Thước Đa Dạng: IC này có sẵn trong ba loại gói kích thước khác nhau như SOIC, PDIP và SOP, giúp nó phù hợp với nhiều ứng dụng và yêu cầu thiết kế khác nhau.

5. Tính Ổn Định: IC 74LS00 thường có hiệu suất ổn định và đáng tin cậy, làm cho nó trở thành lựa chọn phổ biến trong các ứng dụng điện tử.

6. Tích Hợp Linh Kiện Logic: IC này tích hợp nhiều linh kiện logic vào một IC duy nhất, giảm độ phức tạp của mạch và tiết kiệm không gian trên bo mạch in.

7. Tích Hợp Chống Nhiễu: Nó thường được thiết kế để chống nhiễu và có khả năng hoạt động tốt trong môi trường điện nhiễu.

Có thể nói rằng, IC 74LS00 có các tính năng linh hoạt và ổn định, là một thành phần quan trọng trong các mạch điện tử và các ứng dụng logic.

THÔNG SỐ KỸ THUẬT

IC 74LS00 là một trong những IC cơ bản trong họ 74LS của loạt 74xx, một loạt IC TTL (Transistor-Transistor Logic) phổ biến trong thiết kế mạch điện tử trước khi TTL bị thay thế bởi các công nghệ khác như CMOS. IC 74LS00 là một bộ mạch tích hợp số học số học được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điện tử. Dưới đây là một số thông số kỹ thuật cơ bản của IC 74LS00:

• Tên đầy đủ: IC 74LS00

• Loại IC: IC cửa AND bốn cổng 2 đầu vào

• Số chân: IC 74LS00 có 14 chân.

• Thế điện áp cung cấp (Vcc): Thường là 5V, nhưng có thể hoạt động trong khoảng từ 4.75V đến 5.25V.

• Công suất tiêu thụ: Khoảng từ 10mW đến 22mW, phụ thuộc vào tần số hoạt động.

• Dòng đầu vào tối đa (Iin): Thường là khoảng 0.1mA.

• Dòng ra tối đa (Iout): Khoảng từ -0.4mA đến 8mA. (Lưu ý: Dấu trừ ở trước chỉ ra rằng dòng ra là dòng kéo xuống, nghĩa là IC có khả năng "chịu" dòng ra.)

• Tần số hoạt động (fmax): Thường là 33 MHz, nghĩa là IC có thể xử lý tín hiệu ở tần số lên đến 33 triệu chu kỳ mỗi giây.

• Gói (Package): Thông thường là gói DIP (Dual Inline Package) với 14 chân.

• Nhiệt độ hoạt động: IC 74LS00 hoạt động ở nhiệt độ từ -55°C đến +125°C, phù hợp cho nhiều ứng dụng.

• Các tính năng chính: IC 74LS00 bao gồm bốn cổng AND 2 đầu vào, nghĩa là nó thực hiện hoạt động logic AND trên hai tín hiệu đầu vào. Đầu ra là kết quả của phép AND.

Độ tin cậy, ưu điểm của IC 74LS00

IC 74LS00 là một lựa chọn phổ biến trong thiết kế mạch điện tử vì nó có nhiều ưu điểm gồm

• Giá thành thấp: IC 74LS00 là một trong những IC rẻ nhất trên thị trường, làm cho nó trở nên dễ dàng tiếp cận và phổ biến hơn trong các ứng dụng.

• Tốc độ cao: IC này có khả năng thực hiện các hoạt động NAND ở tốc độ cao trong vòng nano giây, điều này rất hữu ích trong các ứng dụng đòi hỏi xử lý tín hiệu nhanh chóng và chính xác.

• Không cần vi điều khiển hoặc bộ xử lý: IC 74LS00 có thể hoạt động độc lập mà không cần sử dụng bộ vi điều khiển hoặc bộ xử lý phức tạp. Điều này làm cho nó lý tưởng cho các mạch đơn giản và thực hiện các chức năng logic cơ bản.

• Tích hợp 4 cổng NAND: IC này có bốn cổng NAND độc lập, cho phép bạn sử dụng chúng cho bất kỳ mục đích nào cần. Bạn có thể kết hợp chúng để thực hiện các phép logic phức tạp hơn.

• Chức năng biến tần: IC 74LS00 có thể được sử dụng như một bộ biến tần vì cổng NAND có thể được cấu hình lại để tạo ra cổng NOT (inverter) chỉ bằng cách kết nối đầu vào với đầu ra của cùng một cổng NAND.

Những tính năng này khiến IC 74LS00 trở thành một lựa chọn hữu ích và phổ biến trong các ứng dụng điện tử đòi hỏi tính tin cậy, tốc độ, và giá thành thấp.

Cổng NAND 2 đầu vào 74LS00 hoạt động như nào?

IC này được thiết kế với bốn cổng NAND, tuy nhiên mỗi cổng NAND lại có hai loại cấu trúc nội bộ khác nhau. Loại đầu tiên là CMOS và loại thứ hai là PMOS. Cấu trúc có thể có vẻ khác nhau khi nhìn vào, nhưng chức năng chính của chúng là giống nhau. Cổng NAND CMOS đi kèm với bốn bóng tròn. Sự kết hợp giữa các bóng tròn và nguồn cung cấp tạo thành một mạch phức tạp nhỏ, tạo ra trạng thái CAO và THẤP trên các tổ hợp đầu vào khác nhau. Dưới đây là cấu trúc nội bộ của cổng NAND.

Trong cấu trúc này, VDD sẽ được sử dụng làm đầu vào Nguồn điện và A, B sẽ được sử dụng làm Đầu vào Logic. Đầu ra sẽ được cung cấp tại Y. Ở đây, Q1, Q2, Q3 và Q4 sẽ đại diện cho các bóng tròn. Khi Đầu vào duy nhất là CAO, thì đầu ra nên là CAO ở đầu ra liên quan đến bóng tròn Q1 và Q2, nhưng đầu ra sẽ là THẤP do hai bóng tròn tiếp theo, Q3 và Q4, đảo ngược đầu ra mỗi lần. Sự kết hợp này của 4 bóng tròn tạo thành mạch của cổng NAND. Đầu ra trong các cổng logic luôn phụ thuộc vào đầu vào. Vì vậy, mỗi cổng NAND trong IC này sẽ tuân theo bảng sau đây đối với các đầu vào khác nhau.

Chúng ta có thể nhận thấy rằng khi đầu vào trên cổng NAND là CAO thì sẽ có trạng thái THẤP ở đầu ra, ngược lại thì sẽ có trạng thái CAO ở đầu ra bất kể trạng thái của đầu vào là gì.

Một số ví dụ cùng IC cổng NAND 2 đầu vào quad 8-bit 74LS00

Cổng NAND là một cổng tổng quát có thể dễ dàng chuyển đổi thành các cổng khác. Để chuyển đổi cổng NAND thành cổng OR, NOT hoặc thậm chí là cổng AND, chúng ta chỉ cần tuân theo một số kết hợp cụ thể. Những kết hợp này sẽ khác nhau cho từng cổng. Trước hết, chúng ta sẽ chuyển đổi cổng NAND thành cổng NOT. Để chuyển đổi cổng NAND thành cổng NOT, chúng ta cần kết hợp hai dây đầu vào đầu tiên của nó. Sau đó, chúng ta cần áp dụng đầu vào lên chân đầu vào đó, làm cho toàn bộ cổng trở thành cổng NAND. Dưới đây là biểu đồ minh họa.

Để chuyển đổi cổng NAND thành cổng OR, chúng ta cần thêm hai cổng NOT tại các chân đầu vào. Để kết nối các cổng NOT, chúng ta có thể sử dụng cổng NOT được tạo từ cổng NAND như chúng ta đã thảo luận ở trên. Bây giờ, để chuyển đổi cổng NAND thành cổng AND, chúng ta có thể sử dụng cổng NOT tại các chân đầu ra để dễ dàng tạo thành cổng AND. Chúng ta cũng có thể tạo ra các cổng XOR và XNOR khác từ cổng NAND, nhưng điều này sẽ yêu cầu sử dụng tất cả bốn cổng của 74LS00. Dưới đây là biểu đồ minh họa của các cổng này.

Ví dụ chuyển đổi cổng trong Proteus của 74LS00

Trong Proteus, chúng ta sẽ sử dụng IC chỉ cho chức năng bình thường. Chúng ta sẽ chuyển đổi tất cả bốn cổng thành các cổng khác. Chẳng hạn, một cổng NAND sẽ được chuyển thành cổng NOT và các cổng khác sẽ được chuyển thành cổng OR. Để làm điều này, trước tiên hãy chèn IC và sau đó thêm một số đầu vào và trình xem trạng thái logic. Sau đó, chỉ cần chuyển ba cổng NAND đầu tiên thành cổng NOT bằng cách kết hợp chân đầu vào của chúng. Sau đó, nối đầu ra của hai cổng NAND với đầu vào của bốn cổng NAND khác. Bây giờ hãy đưa ra tín hiệu đầu vào vào cổng đầu tiên, bạn sẽ nhận được các tín hiệu đầu ra đã đảo ngược. 

Bây giờ áp dụng logic trên mạch khác, kết quả sẽ giống như chúng ta mong đợi.

Việc sử dụng IC rất đơn giản. Do sự phổ biến rộng rãi của nó, nó có thể dễ dàng tìm thấy. Điều duy nhất mà chúng ta cần lo lắng khi sử dụng IC là về điện áp. Chỉ có điện áp cao mới có thể ảnh hưởng đến IC. Ở đây, chúng tôi chỉ sử dụng IC để tạo hai loại cổng. Bạn có thể sử dụng nó cho việc thiết kế tiếp theo.

Ứng dụng của 74LS00

IC 74LS00 là một thành phần quan trọng trong nhiều ứng dụng điện tử và được sử dụng rộng rãi trong thiết kế mạch và phát triển các hệ thống kỹ thuật số. Dưới đây là một số ứng dụng của IC 74LS00.

1. Các mạch logic cơ bản: IC này thường được sử dụng để thực hiện các phép toán logic cơ bản như AND, OR, NOT, và NAND. Bằng cách kết hợp các cổng NAND trên IC này, bạn có thể xây dựng các mạch logic phức tạp hơn.

2. Chuyển đổi tín hiệu: 74LS00 có thể được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu từ một dạng sang dạng khác. Ví dụ, bạn có thể sử dụng nó để chuyển đổi tín hiệu logic từ chế độ dương (positive) sang chế độ âm (negative).

3. Mạch đảo tín hiệu: IC này cũng có thể được sử dụng để đảo ngược tín hiệu đầu vào, biến một tín hiệu đúng thành sai và ngược lại.

4. Xây dựng bộ nhớ và trạng thái logic: Trong các ứng dụng kỹ thuật số phức tạp hơn, 74LS00 có thể được sử dụng để xây dựng bộ nhớ và trạng thái logic để điều khiển các hoạt động khác nhau của mạch.

5. Mạch điều khiển: Nó có thể được sử dụng trong các mạch điều khiển để thực hiện các quyết định dựa trên các điều kiện logic.