
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)の人気のある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に収められたSN5400シリーズのロジック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のSN7400シリーズを発表し、これはすぐにロジックチップ市場の50%以上を獲得し、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部品の発表以来、 低電力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導入されました。いくつかの一般的なロジックファミリー機能には表面実装パッケージが存在します。[6]
概要
7400 シリーズには、基本的なロジック 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。具体的な機能については、 7400 シリーズ集積回路の一覧で説明されています。一部の TTL ロジック部品は、拡張された軍用仕様の温度範囲で製造されました。これらの部品の部品番号の先頭には、 74ではなく54が付きます。Texas Instruments部品の、あまり一般的ではない64および84 の先頭は、工業用温度範囲を示しています。1970 年代以降、オリジナルの 7400 シリーズに代わる新しい製品ファミリがリリースされました。より最近の TTL 互換ロジック ファミリは、TTL ではなく CMOSまたはBiCMOSテクノロジを使用して製造されました。
現在、7400 シリーズの表面実装型CMOS バージョンは、電子機器のさまざまな用途や、コンピューターや産業用電子機器のグルー ロジックに使用されています。デュアル インライン パッケージ(DIP/DIL)のオリジナルのスルーホールデバイスは、何十年にもわたって業界の主力でした。これらのデバイスは、ブレッドボードでの迅速なプロトタイピングや教育に役立ち、ほとんどのメーカーから入手可能です。ただし、最高速タイプと非常に低電圧のバージョンは、通常、表面実装のみです。[引用が必要]
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シリーズの最初の部品番号である 7400 は、2 入力NAND ゲートを4 つ含む 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 (+5 V) 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 パッケージと表面実装パッケージで製造されています。部品番号の追加文字は、パッケージやその他のバリエーションを識別します。
旧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が低いため、アナログデバイスとして使用するには適していませんでした。[7]特殊用途のTTLデバイスは、シュミットトリガーや単安定マルチバイブレーター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使用されました。反転ゲートはリング発振器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便利です。
歴史
7400 シリーズは最初の事実上の業界標準 TTL ロジック ファミリ (つまり、複数の半導体企業によってセカンド ソース化された) でしたが、それ以前にも次のような TTL ロジック ファミリが存在しました。
- 1963年のシルバニアユニバーサルハイレベルロジック[8] [9] [10]
- モトローラMC4000MTTL [11] [12] [13]
- ナショナルセミコンダクターDM8000 [14] [より良い情報源が必要]
- フェアチャイルド9300シリーズ[15] [16]
- シグネティクス8200と8T00 [13] [15] [17]
7400クワッド2入力NANDゲートは、1964年10月にテキサスインスツルメンツ社が軍用グレードの金属フラットパッケージ(5400W)で発表したシリーズの最初の製品です。この初期シリーズのピン配置は、後のシリーズでDIPパッケージに設定された事実上の標準とは異なっていました(特に、DIPパッケージのピン7と14と比較して、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)。[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年第3四半期に続きました。[18]
5400 および 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「ミニ」の一部のモデルでは、 CPUの主な計算要素として74181 ALU が使用されていました。その他の例としては、 Data General NovaシリーズやHewlett-Packard 21MX、1000、3000 シリーズなど があります。
1965年、SN5400(軍用グレード、セラミック溶接フラットパック)の典型的な1個当たりの価格は、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、チップによって異なりますが、1個あたり約0.25米ドルで購入できます。
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TI社製のオリジナルフラットパッケージのSN7400ダイ
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74H00 の 1 つのゲートのダイと回路図
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7400 の 1 つのゲートの概略図
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74LS00 の 1 つのゲートの回路図
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74ALS00 の 1 つのゲートの概略図
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74HC00 の DIP と TSSOP パッケージのサイズ比較
家族

7400 シリーズの部品はバイポーラ接合トランジスタ(BJT)を使用して構築され、トランジスタ - トランジスタ ロジックまたはTTLと呼ばれるものを形成します。機能とロジック レベルが元の部品と多かれ少なかれ互換性がある新しいシリーズでは、CMOSテクノロジまたはその 2 つの組み合わせ ( BiCMOS ) が使用されています。元々、バイポーラ回路は高速でしたが、競合する4000 シリーズの CMOS デバイスよりも多くの電力を消費しました。バイポーラ デバイスは固定電源電圧 (通常 5 V) に制限されていますが、CMOS 部品は多くの場合、さまざまな電源電圧をサポートします。
5400シリーズは、拡張温度条件での使用を目的としたミルスペック定格のデバイスです。テキサス・インスツルメンツは、RSNというプレフィックスが付いた耐放射線性デバイスも製造しており、BLというプレフィックスが付いたハイブリッド回路に統合するためのビームリードベアダイも提供しています。[20]
6400シリーズでは、通常速度のTTL部品も一時期販売されていました。これらは、-40 °C~+85 °Cの拡張工業用温度範囲を持っていました。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記載していましたが、[ 21] 1973年までにTexas Instruments TTLデータブックには6400ファミリについての言及はありませんでした。Texas Instrumentsは1989年にSN64BCT540で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、温度グレードを示すプレフィックスまたはサフィックスを付けた通常の7400シリーズの部品番号を使用して、工業用の拡張温度範囲バリアントも提供しています。
7400 シリーズの集積回路はさまざまな技術で製造されているため、通常は元の TTL ロジック レベルおよび電源電圧との互換性が維持されています。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、さまざまなサブファミリで同様のロジック機能と電気的 (電源および I/O 電圧) 互換性を識別するために、同様の部品番号が保持されています。
40 を超えるさまざまなロジック 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] [ページが必要]次の表の見出しは次のとおりです。V cc – 電源電圧。t pd – 最大ゲート遅延。I OL – 低レベルでの最大出力電流。I OH – 高レベルでの最大出力電流。t pd、I OL、およびI OH 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 ゲートの出力電流はさらに高くなります。
- ^ 疑問符は、導入年が最も古いデータシートまたはデータシートの改訂履歴に基づいていることを示します。
- ^ abパラメータは、 V cc = 5 V、T a = 25 °C、C L = 50 pFでの 2 入力 NAND ゲート (74x00 または 74x1G00) に対して示されています 。
- ^ abcdefgh ファミリーコードに「U」が付加されている場合(例:74HCU)、バッファなしCMOS回路であることを示します。通常、ファミリーにはバッファなし回路が1つだけあります。16進インバータ(74x04)です。バッファなし回路は、水晶発振器などのアナログアプリケーション向けです。[31] : 4–11 [32] [33] : 8–17, 10–15 [34] [35] [36] [37]
- ^ abcdefghijkl ファミリーコードに「H」が付加されている場合(例:74LVCH)、バスホールド機能を備えた回路であることを示します。つまり、入力バスが高インピーダンスまたはフローティング状態になった場合、出力は最後の有効な入力状態に従って状態を維持します。これにより、プルアップ抵抗またはプルダウン抵抗が不要になります。「H」は「R」と組み合わせることもできます[e](例:74ALVCHR)。[61] : 1–5、4–19 [33] : 3–15、8–103 [59] [62] [63] [64] [ 65] [66] [67] : 3–3 [68] [69]
- ^ abcdef ファミリーコードに「R」という文字が付けられている場合(例:74LCXR)、出力信号のオーバーシュートとアンダーシュートを低減するために出力に抵抗器が組み込まれた回路を示します。 [61] : 1–5, 4–23 [70] : 3–51 [71] [33] : 3–53 [72]
- ^パラメータは、V cc = 3.3 V、T a = 25 °C、C L = 50 pFでの 2 入力 NAND ゲート (74x00 または 74x1G00) に対して示されています 。
- ^ abc ファミリーコードに「Z」の文字が追加された場合(例:74LVTZ)、電源電圧が特定のしきい値を下回ったときにすべての出力の高インピーダンス状態が保証される回路を示します。[56] [57] [58]
- ^ これらのファミリには単純なゲートはありません。パラメータはトランシーバ用です (74x245、74x16245、または類似のもの)。
- ^ ab このファミリでは、B 側出力はすべてオープンコレクタです。

CMOS HC、AC、AHC、および VHC ファミリの多くの部品は、TTL および 3.3 V CMOS 信号の両方と互換性のある入力しきい値を持つ "T" バージョン (HCT、ACT、AHCT、および VHCT) でも提供されています。T 以外の部品には、TTL しきい値よりも制限の厳しい従来の CMOS 入力しきい値があります。通常、CMOS 入力しきい値では、高レベル信号が Vcc の少なくとも 70%、低レベル信号が Vcc の 30% 以下である必要があります。(TTL では、入力高レベルが 2.0 V を超え、入力低レベルが 0.8 V 未満であるため、TTL 高レベル信号は 5 V CMOS の禁止された中間範囲になる可能性があります。)
74H ファミリーは、抵抗値が低減された 7400 ファミリーと同じ基本設計です。これにより、一般的な伝播遅延が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 ファミリーは、1970 年代に CPU 設計用のユニークな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このファミリーを長期間使用しており、正確な代替品が必要なため、このファミリーは現在でも Lansdale Semiconductor によって生産されています。[102]
74S ファミリはショットキー回路を使用しており、74 よりも多くの電力を消費しますが、より高速です。74LS ファミリの IC は 74S ファミリの低電力バージョンで、オリジナルの 74 ファミリよりもわずかに高速ですが、消費電力は低くなっています。広く入手可能になると、最も人気のあるバリエーションになりました。74LS IC の多くは、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使用されています。
74F ファミリはFairchild Semiconductorによって導入され、他のメーカーによって採用されました。74、74LS、74S ファミリよりも高速です。
1980 年代後半から 1990 年代にかけて、新しいCPUデバイスで使用されるより低い動作電圧をサポートするために、この[どの? ]ファミリの新しいバージョンが導入されました。
部品番号



部品番号の体系は製造元によって異なります。7400 シリーズ ロジック デバイスの部品番号では、多くの場合、次の指定子が使用されます。
- 多くの場合、最初に 2 文字または 3 文字のプレフィックスが付き、デバイスの製造元とフロー クラスを示します。これらのコードは、単一の製造元と密接に関連しなくなりました。たとえば、Fairchild Semiconductor は、プレフィックスが MM および DM の部品とプレフィックスのない部品を製造しています。例:
- SN:テキサスインスツルメンツは商用処理システムを使用して
- SNV: テキサス・インスツルメンツが軍事用プロセッサを利用
- M: STマイクロエレクトロニクス
- DM:ナショナルセミコンダクター
- UT:コブハムPLC
- SG:シルバニア
- 温度範囲を表す 2 桁の数字。例:
- 54: 軍用温度範囲
- 64: 中間の「工業用」温度範囲を持つ短命の歴史的シリーズ
- 74: 業務用温度範囲装置
- ロジック サブファミリーを表す 0 ~ 4 文字。例:
- ゼロ文字: 基本的なバイポーラ TTL
- LS: 低電力ショットキー
- HCT: TTL互換の高速CMOS
- デバイスの機能を識別するために任意に割り当てられた 2 つ以上の数字。各ファミリには数百種類の異なるデバイスが存在します。
- パッケージの種類、品質等級、またはその他の情報を示すために追加の接尾辞文字と数字が付加される場合がありますが、これはメーカーによって大きく異なります。
たとえば、「SN5400N」は、その部品がおそらくテキサスインスツルメンツ(「SN」はもともと「半導体ネットワーク」[104]を意味する)によって商用プロセスを使用して製造された7400シリーズICであり、軍用温度定格(「54」)であり、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」)であることを意味します。
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、回路内で、機能とピン配置は同じで、アプリケーションに適した特性 (速度や消費電力など) を持つ別の 74x00 サブファミリの部品を置き換えることができます (「ドロップイン交換」)。これは、たとえば競合するCD4000Bシリーズよりも 74C00 シリーズが優れている大きな理由です。ただし、サブファミリ間で 互換性がない (主にピン配置)例外がいくつかあります。たとえば、次のとおりです。
- 一部のフラットパックデバイス(例:7400W)および表面実装デバイス、
- より高速なCMOSシリーズ(例えば74AC)
- いくつかの低電力TTLデバイス(例えば74L86、74L9、74L95)は、通常の(あるいは74LS)シリーズの部品とはピン配置が異なります。[105]
- 74x54(4ワイドAND-OR-INVERTゲートIC )には、7454(N)、7454W、74H54、74L54W、74L54N/74LS54の5つのバージョンがあり、ピン配置や機能がそれぞれ異なります。 [106]
ヨーロッパと東側諸国からの二次情報源



Mullard や Siemens などの一部のメーカーは、ピン互換のTTL 部品を製造していましたが、番号付け方式がまったく異なっていました。ただし、データ シートには、認識の補助として 7400 互換の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、Philips / Mullardなど、伝統的にPro Electron の命名規則に従っていたヨーロッパのメーカーが、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 シリーズの例を次に示します。
- FJH101 (=7430) シングル8入力NANDゲート、
- FJH131 (=7400) 4入力NANDゲート、
- FJH181 (=7454N または J) 2+2+2+2 入力 AND-OR-NOT ゲート。
ソ連は1960年代後半から1970年代前半にかけて、7400シリーズのピン配置を持つTTL ICの製造を開始した。K155ЛA3は、西側諸国で使用されている0.1インチ(2.54 mm)のピン間隔ではなく、2.5 mmのメートル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った。[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年代に使用されたパッケージ材料であった。どこにでもある黒い樹脂ではなく、成形プロセス中に作成された微妙な渦巻き模様のある茶色がかった緑のボディカラーであった。その外観から、東側諸国のエレクトロニクス業界では冗談めかして「象の糞のパッケージ」と呼ばれていた。[要出典]
ソビエトの集積回路の指定は西側のシリーズとは異なります。
- 技術変更は異なるシリーズと見なされ、異なる番号の接頭辞で識別されました。К155 シリーズは通常の 74 に相当し、К555 シリーズは 74LS、К1533 は 74ALS などです。
- ユニットの機能は、2 文字のコードとそれに続く数字で説明されます。
- 最初の文字は機能グループを表します(論理、トリガー、カウンター、マルチプレクサなど)。
- 2 番目の文字は機能サブグループを示し、論理 NAND と NOR、D トリガーと JK トリガー、10 進カウンターと 2 進カウンターなどを区別します。
- 数字は、入力数またはダイ内の要素数が異なるバリエーションを区別します。ЛА1/ЛА2/ЛА3 (LA1/LA2/LA3) は、それぞれ 2 つの 4 入力 / 1 つの 8 入力 / 4 つの 2 入力 NAND 要素です (7420/7430/7400 に相当)。
1974 年 7 月より前は、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]
- ブルガリア(ミクロエレクトロニカ・ボテフグラード)は、ソ連のそれに似た呼称を使用していた。例えば、 74LS00 は1ЛБ00ШМ (1LB00ShM) である。2 文字の機能グループの一部はソ連の呼称から借用されたが、他のものは異なっていた。ソ連の方式とは異なり、機能グループの後の 2 桁または 3 桁の数字は西側の対応物と一致していた。シリーズは最後に続いた(つまり、 LS の場合はШМ)。ブルガリアで製造されたのは LS シリーズのみであることが知られている。[109] [110] : 8–11
- チェコスロバキア( TESLA ) は、製造元プレフィックス MH の 7400 番号体系を使用しました。例: MH7400。Tesla は、産業グレード (8400、-25 ° ~ 85 °C) および軍用グレード (5400、-55 ° ~ 125 °C) のものも製造していました。
- ポーランド(Unitra CEMI) は、5400 および 6400 シリーズには製造元のプレフィックス UCA、7400 シリーズには UCY を使用した 7400 の番号付け方式を使用しました。例: UCA6400、UCY7400。プレフィックス MCY74 の IC は4000 シリーズに対応することに注意してください(例: MCY74002 は 7402 ではなく 4002 に対応します)。
- ハンガリー( Tungsram、後の Mikroelektronikai Vállalat / MEV) も 7400 の番号付けスキームを使用しましたが、製造元の接尾辞 – 7400 は 7400APC としてマークされています。
- ルーマニア(IPRS)は、 74シリーズと74Hシリーズに製造元プレフィックスCDB(例:CDB4123Eは74123に相当)の7400の短縮番号を使用し、接尾辞Hは74Hシリーズを示しました。[111]後の74LSシリーズでは、標準の番号が使用されました。[112]
- 東ドイツ(HFO)も、製造元の接頭辞や接尾辞のない7400のトリムされた番号付けを使用していました。接頭辞D(またはE)はデジタルICを示し、製造元を示しません。例:D174は7474です。74LSクローンは接頭辞DLで指定されました。例:DL000 = 74LS00。後年、東ドイツ製のクローンは、通常は輸出用に標準の74*番号で販売されました。[113]
ソ連、[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、-25 °Cから+ 85 °Cの工業用温度範囲を示しています(6400シリーズでは-40 °Cから+ 85 °Cです)。

- ^ 134 シリーズのピン割り当ては、Texas Instruments のオリジナルのフラットパック シリーズにほぼ従っており、ピン 11 がグランド、ピン 4 が電源です。
1990 年頃、ソビエト連邦、その後ロシアとベラルーシを除くすべての東ヨーロッパ諸国で標準ロジックの作成が停止しました。 2016年現在、ベラルーシの「インテグラル」では133、К155、1533、КР1533、1554、1594、5584シリーズが生産されており、[118] また、「NZPP-KBR」では130と530シリーズが、[119] 「VZPP」では134と5574が、[120] 「スヴェトラーナ」 では533が、[121] 「NZPP」では1564、К1564、КР1564が、[122] 「ヴォショド」では1564、К1564が、[123] 「エグジトン」では1564が、[124]ロシアでは 133、530、533、1533が「ミクロン」で生産されている。[125] ロシアの会社Angstremは54HC回路を5514БЦ1シリーズとして、54ACを5514БЦ2シリーズとして、54LVCを5524БЦ2シリーズとして製造している。[126]
参照
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さらに読む
- 書籍
- 7400 シリーズ IC を使用した 50 個の回路; 第 1 版; RN Soar; Bernard Babani Publishing; 76 ページ; 1979 年; ISBN 0900162775。(アーカイブ)
- TTL クックブック; 第 1 版;ドン ランカスター; サムズ パブリッシング; 412 ページ; 1974 年; ISBN 978-0672210358 . (アーカイブ)
- TTL 集積回路による設計; 第 1 版; Robert Morris、John Miller; Texas Instruments および McGraw-Hill; 322 ページ; 1971 年; ISBN 978-0070637450。(アーカイブ)
- アプリノート
- 標準ロジックデータシートの理解と解釈; Stephen Nolan、Jose Soltero、Shreyas Rao; Texas Instruments; 60 ページ; 2016 年。
- 74HC / 74S / 74LS / 74ALS ロジックの比較、Fairchild、6 ページ、1983 年。
- 74HC ロジックへのインターフェイス、フェアチャイルド、10 ページ、1998 年。
- 74AHC / 74AHCT 設計者ガイド、TI、53 ページ、1998 年。74HC / 74AHC / 74AC (CMOS I/O) と 74HCT / 74AHCT / 74ACT (TTL I/O) を比較します。
- フェアチャイルドセミコンダクター / オン・セミコンダクター
- 歴史データブック: TTL (1978、752 ページ)、FAST (1981、349 ページ)
- ロジック選択ガイド(2008年、12ページ)
- ネクスペリア / NXPセミコンダクター
- ロジック選択ガイド(2020年、234ページ)
- ロジックアプリケーションハンドブック設計エンジニアガイド(2021年、157ページ)
- ロジックトランスレータ(2021年、62ページ)
- テキサス・インスツルメンツ / ナショナル・セミコンダクター
- 歴史カタログ: (1967年、375ページ)
- 歴史データブック: TTL Vol1 (1984、339 ページ)、TTL Vol2 (1985、1402 ページ)、TTL Vol3 (1984、793 ページ)、TTL Vol4 (1986、445 ページ)
- デジタルロジックポケットデータブック(2007年、794ページ)、ロジックリファレンスガイド(2004年、8ページ)、ロジックセレクションガイド(1998年、215ページ)
- リトルロジックガイド(2018年、25ページ)、リトルロジックセレクションガイド(2004年、24ページ)
- 東芝
- 汎用ロジック IC (2012、55 ページ)
外部リンク
- 7400 シリーズ デジタル ロジック IC を理解する - Nuts and Volts マガジン
- 7400 シリーズ IC の徹底リスト - エレクトロニクス クラブ
