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7400シリーズは、トランジスタ・トランジスタロジック（TTL）集積回路（IC）の一般的なロジックファミリです。[ 3 ]
1964年、テキサス・インスツルメンツはセラミック半導体パッケージのSN5400シリーズ論理チップを発表しました。1966年には低コストのプラスチックパッケージSN7400シリーズが発表され、すぐに論理チップ市場の50%以上を占めるようになり、最終的には事実上の標準電子部品となりました。[ 4 ] [ 5 ]オリジナルのバイポーラトランジスタTTL部品の登場以来、低消費電力CMOS技術や低電源電圧などの機能を備えたピン互換部品が発表されています。いくつかの一般的な論理ファミリ機能には表面実装パッケージが存在します。[ 6 ]
7400 シリーズには、基本的な論理ゲート、フリップフロップ、カウンタから、特殊用途のバス トランシーバや算術論理演算ユニット(ALU)まで、あらゆる機能を提供する数百のデバイスが含まれています。具体的な機能は、7400 シリーズ集積回路のリストに記載されています。一部の TTL 部品は、拡張された軍事規格の温度範囲で製造されました。これらの部品の部品番号には、 74の代わりに54が接頭辞として付いています。テキサス インスツルメンツの部品であまり一般的ではない64および84 の接頭辞は、産業用温度範囲を示しています。1970 年代以降、元の 7400 シリーズを置き換える新しい製品ファミリーがリリースされました。より最近の TTL 互換ロジック ファミリーは、TTL ではなくCMOSまたはBiCMOSテクノロジーを使用して製造されています。
現在、7400シリーズの表面実装型CMOSは、電子機器の様々な用途や、コンピュータおよび産業用電子機器のグルーロジックに使用されています。オリジナルのスルーホール型デバイスは、デュアルインラインパッケージ（DIP/DIL）で数十年にわたり業界の主力製品でした。これらはブレッドボードを用いた迅速なプロトタイピングや教育用途に役立ち、現在でもほとんどのメーカーから入手可能です。ただし、最速タイプや超低電圧バージョンは通常、表面実装型のみとなっています。
シリーズ最初の型番である7400は、4つの2入力NANDゲートを内蔵した14ピンICです。各ゲートは2つの入力ピンと1つの出力ピンを使用し、残りの2つのピンは電源（+5V）とグランドです。この部品は、フラットパックやプラスチック/セラミックデュアルインラインなど、さまざまなスルーホールおよび表面実装パッケージで製造されました。型番に付加された文字は、パッケージやその他のバリエーションを識別します。
従来の抵抗トランジスタ論理集積回路とは異なり、バイポーラTTLゲートは、ゲインが低く、安定性が悪く、入力インピーダンスも低いため、アナログデバイスとして使用するには不向きでした。[ 7 ]シュミットトリガや単安定マルチバイブレータタイミング回路などのインターフェース機能を提供するために、特殊なTTLデバイスが使用されました。反転ゲートはリングオシレータとしてカスケード接続することができ、高い安定性が要求されない用途に役立ちました。
7400シリーズは、事実上の業界標準となった最初のTTLロジックファミリ（つまり、複数の半導体企業によって二次供給された）でしたが、それ以前にも以下のようなTTLロジックファミリが存在しました。
7400 クワッド 2 入力NAND ゲートは、テキサス インスツルメンツが 1964 年 10 月に軍用グレードの金属製フラット パッケージ(5400W) で発表したシリーズ最初の製品です。この初期シリーズのピン配置は、後のDIP パッケージのシリーズで確立された事実上の標準とは異なっていました(特に、グランドはピン 11 に、電源はピン 4 に接続されていましたが、DIP パッケージではピン 7 と 14 でした)。[ 5 ]非常に人気のある商用グレードのプラスチックDIP (7400N) は、1966 年の第 3 四半期に続きました。[ 18 ]
5400シリーズと7400シリーズは、1970年代から1980年代初頭にかけて、多くの人気ミニコンピュータで使用されました。DEC PDPシリーズの一部のミニコンピュータでは、 CPUの主要演算要素として74181 ALUが採用されていました。その他の例としては、データゼネラル社のNovaシリーズや、ヒューレット・パッカード社の21MX、1000、3000シリーズなどが挙げられます。
1965年当時、SN5400（軍用グレード、セラミック溶接フラットパック）の標準的な1個あたりの価格は約22米ドルでした。[ 19 ] 2007年現在、成形エポキシ（プラスチック）パッケージに入った個々の商用グレードのチップは、特定のチップにもよりますが、1個あたり約0.25米ドルで購入できます。
7400シリーズの部品は、バイポーラ接合トランジスタ（BJT）を使用して構成されており、トランジスタ・トランジスタ・ロジック（TTL）と呼ばれています。新しいシリーズは、機能とロジックレベルにおいて元の部品とほぼ互換性があり、CMOS技術または両者の組み合わせ（BiCMOS ）を使用しています。当初、バイポーラ回路は、競合する4000シリーズのCMOSデバイスよりも高速でしたが、消費電力はより大きくなりました。また、バイポーラデバイスは、通常5Vの固定電源電圧に制限されます が、CMOS部品は多くの場合、幅広い電源電圧に対応しています。
広範囲の温度条件下で使用できる軍用規格準拠のデバイスは、5400 シリーズとして入手可能です。テキサス インスツルメンツは、接頭辞RSNが付いた耐放射線デバイスも製造しており、BL接頭辞が付いたハイブリッド回路への統合用のビームリードベア ダイも提供していました。[ 20 ]
6400 シリーズでは、一時的に標準速度の TTL 部品も入手可能でした。これらは −40 °C ～ +85 °C の拡張された産業用温度範囲を備えていました。Mullard などの企業は1970 年のデータ シートに 6400 シリーズ互換部品を掲載していましたが [ 21 ]、1973年までにTexas Instruments のTTL データ ブックには 6400 ファミリーについての記述がなくなりました。Texas Instruments は 1989 年に SN64BCT540 用に 6400 シリーズを復活させました。[ 22 ] SN64BCTxxx シリーズは 2023 年現在も生産されています。[ 23 ]一部の企業は、通常の 7400 シリーズの部品番号に温度グレードを示す接頭辞または接尾辞を付けて、産業用拡張温度範囲のバリアントも提供しています。
7400シリーズの集積回路は様々な技術で製造されていたため、通常は元のTTLロジックレベルと電源電圧との互換性が維持されていました。CMOSで製造された集積回路は、バイポーラ接合トランジスタ（BJT）ではなく電界効果トランジスタ（FET）を使用しているため、TTLチップではありませんが、異なるサブファミリ間で同様のロジック機能と電気的（電源および入出力電圧）互換性を識別するために、類似の部品番号が使用されています。
40 種類以上のロジック サブファミリがこの標準化された部品番号体系を使用しています。[6] 次の表の見出しは次のとおりです。Vcc – 電源電圧、tpd –最大ゲート遅延、 IOL –低レベルでの最大出力電流、IOH –高レベルでの最大出力電流。tpd 、IOL 、およびIOHは、特定のファミリのほとんどのゲートに適用されます。ドライバゲートまたはバッファ ゲートは、より高い出力電流を持ちます。
CMOS HC、AC、AHC、およびVHCファミリの多くの部品は、「T」バージョン（HCT、ACT、AHCT、およびVHCT）でも提供されており、これらのバージョンではTTL信号と3.3V CMOS信号の両方に対応する入力しきい値が設定されています。Tバージョン以外の部品は、従来のCMOS入力しきい値を使用しており、TTLしきい値よりも制限が厳しくなっています。一般的に、CMOS入力しきい値では、ハイレベル信号はVccの70%以上、ローレベル信号はVccの30%以下である必要があります。（TTLでは、入力ハイレベルが2.0V以上 、入力ローレベルが0.8V未満である ため、TTLハイレベル信号は5V CMOSでは許容されない中間範囲になる可能性があります。）
74H ファミリは、抵抗値を下げた 7400 ファミリと基本的な設計は同じです。これにより、標準的な伝搬遅延は9 ns から 6 ns に短縮されましたが、消費電力は増加しました。74H ファミリは、1970 年代の CPU 設計に独自のデバイスを数多く提供しました。軍事および航空宇宙機器の設計者の多くが長期間にわたりこのファミリを使用しており、正確な代替品が必要なため、このファミリは現在も Lansdale Semiconductor によって製造されています。[ 102 ]
ショットキー回路を採用した74Sファミリーは、74ファミリーよりも消費電力は大きいものの、高速です。74LSファミリーのICは、74Sファミリーの低消費電力版で、元の74ファミリーよりも若干高速ですが、消費電力は低くなっています。広く普及すると、最も人気のあるバリエーションとなりました。1980年代から1990年代初頭に製造されたマイクロコンピュータやデジタル家電製品には、多くの74LS ICが搭載されています。
74Fファミリーはフェアチャイルド・セミコンダクター社によって開発され、他のメーカーにも採用されました。74、74LS、74Sファミリーよりも高速です。
1980年代後半から1990年代にかけて、このファミリーの新しいバージョンが、新しいCPUデバイスで使用される低動作電圧に対応するために導入された。
部品番号体系はメーカーによって異なりました。7400シリーズのロジックデバイスの部品番号には、多くの場合、以下の指定子が使用されます。
例えば、「SN5400N」は、その部品がテキサス・インスツルメンツ社（「SN」は元々「半導体ネットワーク」[ 104 ]を意味する）が商用プロセスを使用して製造した7400シリーズのICであり、軍用温度定格（「54」）を満たし、TTLファミリ（ファミリ指定子がない）であり、その機能はプラスチック製スルーホールDIPパッケージ（「N」）に実装されたクワッド2入力NANDゲート（「00」）であることを示しています。
多くのロジックファミリでは、設計者の便宜を図るため、デバイス番号を一貫して使用しています。多くの場合、異なる74x00サブファミリの部品を回路内で置き換える（「ドロップイン置換」）ことができ、同じ機能とピン配置でありながら、アプリケーションに適した特性（速度や消費電力など）を持つ部品を使用できました。これは、例えば競合するCD4000Bシリーズよりも74C00シリーズが魅力的だった大きな理由の一つです。しかし、サブファミリ間で互換性がない（主にピン配置）例外もいくつかあります。例えば、以下のようなものです。
MullardやSiemensなどの一部のメーカーは、ピン互換性のあるTTL部品を製造していましたが、番号付けの方式が全く異なっていました。しかし、データシートには識別を容易にするために7400互換番号が記載されていました。
7400シリーズが製造されていた当時、フィリップス/マラードなど、従来からプロエレクトロンの命名規則に従っていたヨーロッパのメーカーは、部品名がFJで始まる一連のTTL集積回路を製造していました。FJシリーズの例としては、以下のようなものがあります。
ソ連は1960年代後半から1970年代初頭にかけて、7400シリーズのピン配置を持つTTL ICの製造を開始しました。例えば、K155ЛA3は、西側諸国で使用されていたピン間隔0.1インチ（2.54 mm） ではなく、2.5 mmのメートル法の間隔を使用している点を除けば、米国で入手可能な7400部品とピン互換性がありました。[ 107 ] ソ連製の7400シリーズのもう1つの特徴は、1970年代から1980年代にかけて使用されたパッケージ材料でした。どこにでもある黒色の樹脂の代わりに、成形プロセス中に微妙な渦巻き模様ができた茶色がかった緑色の本体色でした。その外観から、東側諸国の電子業界では冗談で「象の糞パッケージ」と呼ばれていました。
ソ連の集積回路の表記は、西側のシリーズとは異なる。
1974年7月以前は、機能説明の2文字がシリーズの最初の数字の後に挿入されていました。例：К1ЛБ551とК155ЛА1（7420）、К1ТМ552とК155ТМ2（7474）は、異なる時期に製造された同じICです。
7400シリーズのクローンは他の東側諸国でも製造された: [ 108 ]
ソビエト連邦[ 107 ] [ 114 ] [ 115 ] [ 116 ] [ 108 ] 、 チェコスロバキア[ 117 ] [ 110 ] 、ポーランド[ 108 ] [110]、東ドイツ[ 113 ]からは、さまざまな技術が利用可能でした。下の表の8400シリーズは、工業用温度範囲が-25℃から+85℃であることを示しています（ 6400 シリーズの場合は-40 ℃から+85 ℃）。
1990年頃、ソビエト連邦、そして後にロシアとベラルーシを除く東欧諸国では、標準論理の生産が停止した。 2016 年現在、シリーズ 133、К155、1533、КР1533、1554、1594、および 5584 はベラルーシの「Integral」で生産されており、[ 118 ] またシリーズ 130 および 530 は「NZPP-KBR」で、[ 119 ] 134 および 5574 は「VZPP」で、[ 120 ] 533 は「Svetlana」で、[ 121 ] 1564、К1564、КР1564 は「NZPP」で、[ 122 ] 1564、К1564 は「Voshod」で、[ 123 ] 1564 は「Exiton」で、[ 124 ] および 133、530、533、 1533 はロシアの「ミクロン」で製造されています。 [ 125 ] ロシアの企業Angstrem は、54HC 回路を 5514БЦ1 シリーズ、54AC を 5514БЦ2 シリーズ、54LVC を 5524БЦ2 シリーズとして製造しています。[ 126 ] 2024 年現在、133、136、および 1533 シリーズはウクライナの Kvazar Kyiv で生産されています。[ 127 ]
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