74HC 시리즈 데이터 시트 보는 법 및 정리(74HC00, 74HC02, 74HC04, 74HC08, 74HC32, 74HC86)

74HCxxx 칩

 

74HCxxx 시리즈는 High-speed CMOS, TTL과 핀 배열 및 기능이 갖게 만든 CMOS로 동작속도가 다소 낮아도 무방한 용도에 많이 사용된다. 2~6V 전압 범위에서 동작하도록 만든 CMOS 소자이므로 TTL과 기능적인 호환성을 가지며 잡음 여유가 큰 CMOS 특징을 그대로 가진다. TTL에 비하여 소비전력이 적은 대신에 동작속도는 매우 느리다.

 

- 74시리즈의 이해와 데이터 시트

 

TTL IC 의 명칭은 74xxxx 로 이루어져 있다. 앞의 2글자, “74”는 TTL IC 임을 의미하고, 나머지 문자는 시리즈(L, LS, HC, HCT, ALS)를 나타내는 문자, 다음은 타입번호이다. 즉, 품명이 “74LS00"이면 TTL IC 이며, LS 시리즈, 00번호를 의미한다. 표준 TTL 의 경우에는 시리즈를 나타내는 문자를 사용하지 않는다. 7400, 74H00, 74S00, 74HC00, 74HCT00은 모두 같은 기능을 사용하는 칩이나, 전기적 특성(출력전류, 동작속도 등등)만 다르다. 제조회사에 따라서는 제조회사를 나타내는 문자를 명칭 앞에 붙인다. 예를 들어 ”MC74LS00"인 경우 모토롤라(MC가 모토롤라를 의미한다.)에서 만든 74LS00을 나타낸다. (참고: 접두어로 본 반도체 분류)

 

중간에 들어가는 문자에 따라 성능의 차이가 있다.

74xx      일반형       74LSxx      저전력

74Sxx     쇼트키       41ASxx      어드벤스트 쇼트키

74Fxx     고속         74HCxx, 74HCTxx    CMOS 타입

40HCxx   CMOS 타입

        <많이 사용되고 있는 TTL의 구분>

 

부분은 TTL의 외형은 DIP 8핀, 141핀, 16핀, 20핀, 24핀, 28핀이 사용되며, 핀과 핀 사이의 간격은 2.54mm(0.1")이다. 패키지 재질은 세라믹과 플라스틱이 있는데, 세라믹의 경우 군사용과 같은 특별한 e용도로 사용되며, 대부분 플라스틱(검은색)을 사용하고 있다.

핀 번호 위에서 보아 시계반대방향으로 회전하면서 핀 번호를 붙인다. 이때 1번 핀의 위치는 IC를 가로방향으로 놓은 경우, 아래쪽 맨 왼쪽에 있는 핀이 된다. 대부분 다음 그림과 같은 방법으로 1번 핀의 위치를 알려주고 있다.

 

핀 배치

IC를 사용하는 데 있어서 없어서는 안 되는 것은 핀 배치에 관한 것이므로 배선하기 전에 반드시 핀 배치를 확인해야 한다.

 

최대 정격 (Absolute maximum ratings)

IC를 사용함에 있어 반드시 지켜야 하는 규격이 최대 정격. 순간적이라도 이 최대정격을 넘는 조건에서 IC를 사용하면 IC가 손상되거나 성능이 크게 떨어지게 된다.

 

TTL(74LS 시리즈)의 예

전원전압 VCC	7V
입력전압 Vin	5.5V
3스테이트형이 OFF일경우 출력핀의 허용전압 Off‐State Output Voltage	15V
보존온도	‐65 ~ +150도

 

CMOS(4000시리즈)의 예

전원전압 VDD	‐0.5 ~ +20V
입력전압 Vin	‐0.5 ~ VDD + 0.5V
입력 전류 lin	+‐10mA
보존온도	‐65 ~ +150도

권장 동작 조건 (Recommended operating conditions)

IC를 안정적으로 동작시키기 위해서는 권장 동작 조건의 범위 내 에서 사용.

 

권장 동작 조건의 예

	TTL(74LS시리즈)	CMOS(4000시리즈)
전원 전압	4.75 ~ 5.25V	3 ~ 18V
동작 온도	0 ~ 70도	‐40 ~ 85도

CMOS의 경우 권장 동작 전원전압의 범위는 시리즈에 따라 크게 다르기 때문에 주의.

시리즈	권장 전원전압
4000	3 ~ 18V
4000H	2 ~ 8V
74HC	2 ~ 6V
74HCT	4.5 ~ 5.5V
74AC	2 ~ 5.5V

 

전기적 특성

데이터시트에는 논리레벨, 흡입전류, 토출전류, 소비전력, 전달 지연 시간 등 IC의 전기적 특성이 기록되어 있다.

 

VIH ‐ 입력이 'H'일 때의 전압
VIL ‐ 입력이 'L'일 때의 전압
IOH ‐ 출력핀이 'H'일 때의 토출전류

 

출력핀이 'L'일 때의 흡입전류
PW ‐ 소비 전력
tPD ‐ 전달 지연시간

 

스위칭 특성

게이트에서는 입력신호가 들어온 후 출력신호가 나오기까지 약간의 시간이 걸리는데 그 시간을 전달 지연시간이라고 하며 전달 지연 시간에 관한 전기적 특성을 스위칭 특성이라고 한다.

 

예를 들어 펄스 하나를 게이트 IC에 입력하는 경우

그림과 같이 펄스는 실제로는 타이밍 차트상에서 완전한 사각형이 아닌 사다리꼴의 모양이 되는데 이것은 신호가 스위칭 될 때 약간의 시간이 걸리기 때문이다. 완전한 신호 'H'일 때의 전압을 기준으로 10%에서 90%로 올리기까지 필요한 시간을 상승시간(tTLH 또는 trc)라 하며 반대로 90%에서 10%로 내리기까지 필요한 시간을 하강시간(tTHL 또는 tfc)라고 한다.

 

정 논리와 부논리, 엣지

 

위 그림의 IC는 74LS138라는 TTL IC로 G2A와 G2B단자에 ○표시가 있다. 이는 해당 핀이 부논리에서 동작한다는 것을 의미. 즉, 해당 핀이 'L'이 되어야 Enable됨을 의미.
마찬가지로 출력 핀에도 ○표시가 있는데 이는 해당 핀이 부논리로 작동하는 것을 의미.

위의 IC는 74LS74 IC. CLOCK1,2핀에 삼각형모양의 표시가 있으며 이것은 펄스에 의한 동작을 의미하는 데 신호변화에 따라 다음과 같은 종류가 있다.

 

 

74HC 시리즈 Data sheet (각 칩의 기능과 구성도 Vcc,GND,입력,출력 Pin 번호)

명 칭

기능 설명

7PIN NO.

비    고

Vcc

GND

입력

출력 (1Y to 4Y)

(1A to 4A)

(1B to 4B)

74HC00

·Quad 2‐Input NAND Gate

14

7

1, 4, 9, 12

2, 5, 10, 13

3, 6, 8, 11

2입력의 NAND 게이트가 4개 들어있다.

INPUTS OUTPUT nA nB nY L L H H L H L H H H H L

74HC02

Quad 2-input NOR gate

14

7

1, 4, 10, 13

2, 5, 8, 11

3, 6, 9, 12

2입력의 NOR 게이트가 4개 들어있다.

INPUTS OUTPUT nA nB nY L L H H L H L H H L L L

명 칭

기능 설명

7PIN NO.

비    고

Vcc

GND

입력

출력 (1Y to 4Y)

(1A to 4A)

(1B to 4B)

74HC04

Hex Inverters

14

7

1, 3, 5, 9, 11, 13,

2, 4, 6, 8, 10, 12

인버터 회로가 6개 들어있다.

INPUTS OUTPUT nA nY L H H L

74HC08

Quad 2‐Input AND Gate

14

7

1, 4, 9, 12

2, 5, 10, 13

3, 6, 8, 11

2입력 AND게이트가 4개 들어있다.

INPUTS OUTPUT nA nB nY L L H H L H L H L L L H

 

명 칭	기능 설명	7PIN NO.					비    고
		Vcc	GND	입력		출력 (1Y to 4Y)
				(1A to 4A)	(1B to 4B)
74HC32	Quad 2‐Input OR Gate	14	7	1, 4, 9, 12	2, 5, 10, 13	3, 6, 8, 11	2입력 OR게이트가 4개 들어있다.
	INPUTS OUTPUT nA nB nY L L H H L H L H L H H H
74HC86	Quad 2‐Input Exclusive OR Gate	14	7	1, 4, 9, 12	2, 5, 10, 13	3, 6, 8, 11	2입력의 Exclusive OR게이트가 6개 들어있다.
	INPUTS OUTPUT nA nB nY L L H H L H L H L H H H

GND(Ground)의 의미 및 역할.

흔히 (-) 라고들 알고 있고, 음극이라고 표현하는 GND는 전자 회로에서 기준 전위에 속한다. 예를 들어 회로상에 표시되는 +5V, -5V, 12V 등은 기준 전위인 GND와 비교하여 전위가 5V 만큼 높다. 혹은 5V 만큼 낮다. 등을 나타낸다.

 

세상에 존재하는 물질은 원자와 주변을 배회하고 있는 전자로 구성되는데 이 전자라는 것이 안정적인 구조가 되면 주변에 돌아다니는 자유 전자가 없어 전기를 흐르게 할 매개체가 되지 않는 것이고, 불안정한 상태에서는 다른 물질의 전자와 치환되어 전기를 흐르게 한다.

즉, 모든 물질에는 전자가 있기 때문에. 어느 정도의 전위를 가지고 있으며 그렇기 때문에 어느 한곳에 기준을 두지 않으면 전압을 표시하기가 어려워진다.

그러므로 전 세계에 인간이 살고 있고, 눈으로 쉽게 볼 수 있으며 만질 수 있는 물질. 즉 땅(Ground)이 전압을 정하는 것의 기준이 되는 것이다. 따라서 가장 안정적인 GND는 땅. 즉, 흙 속이 되겠다.

건축을 하게 되면 배선을 할 때 접지(Earth)를 한다. 전위가 떠서 전자제품에 영향을 끼치지 않기 위함이고, 정전기와 같은 소량의 전기는 지면으로 방전을 시키는 역할을 한다.

 

전자회로에서도 가장 안정적인 GND는 FG(Field Groud)이다. 하지만 집안에 들이는 전자제품을 접지선을 연결하여 땅과 연결을 하기도 어려울 뿐더러 포터블 기기에서는 그마저도 불가능하다. 집에 접지선이 나와 있다고 해도 건물을 뜯어보지 않는 이상 제대로 연결이 되어 있다고 장담할 수 없다.

때문에 전자회로를 설계할 때는 회로내에 자체적으로 GND를 구성하게 된다. 하지만 GND라고 해도 지구라는 거대한 땅덩이와 비교하면 너무도 작으며 작은 부분에 전자를 고루 퍼트리고, 주변에서 전기적인 외부 간섭이 나온다 해도 안정적으로 기준을 잡아주기 위해 GND의 설정은 특히 신경 써야만 하는 부분이다.