Soll ich CMOS vs. TTL verwenden?

Jetzt weiß ich, dass diese Frage so oft gestellt wurde, dass es so aussieht, als würde ich trollen, aber ich muss darauf hinweisen, dass ich nirgendwo die richtige Antwort auf diese Frage finden konnte .

Also ja, CMOS und TTL sind unterschiedlich. Logikstufen, Geschwindigkeit, Antriebsstrom, Stromverbrauch usw.

Was ich mich frage, ist, was ihr Unterschied aus der Sicht eines Designers ist.

Für diese Frage werde ich einen kleinen Computer entwerfen, zum Beispiel einen Z80 oder einen 6502 oder 8080 oder was auch immer. Verwenden wir als Beispiele HCMOS und LSTTL.

Macht es praktisch wirklich einen Unterschied?

Die Taktraten sind niedrig genug, dass Gate-Verzögerungen kein Problem darstellen. Ich werde dies über das Wechselstromnetz mit Strom versorgen, damit die Stromversorgung kein Problem darstellt. Ich werde mich an die eine oder andere Logikfamilie halten, damit Kompatibilität kein Problem darstellt. Was ist also der Anreiz, einen über den anderen zu wählen?

Angenommen, ich möchte dieses Gerät so zuverlässig wie möglich machen . Außerdem möchte ich dieses Gerät reparabel machen.

Welche Logikfamilie soll ich also verwenden?

Ich spreche von der Produktlebensdauer. Sollte ich mich an einen IC-Typ halten, weil dieser zuverlässiger ist? Was ist die MBTF dieser Geräte?

Was ist auch, wenn sie in einigen Jahren die Herstellung einiger dieser ICs einstellen? Wenn Sie beispielsweise einen Computer der Motorola ECL-Familie haben und ein IC ausfällt, haben Sie kein Glück. Sie müssen Ihre eigenen kludeln oder nach alten, seltenen ICs suchen. Ich habe gehört, dass große FIFOs, PROMs und SRAMs in der 74xx-Familie ebenfalls eingestellt wurden. Wenn also etwas kaputt geht, möchte ich in der Lage sein, sofort verfügbare Teile zu kaufen und zu reparieren.

Einige Argumente:

• Bei HC und HCT ist der Fan-Out (bei niedrigeren Frequenzen) im Wesentlichen unbegrenzt, für LS ist es IIRC 10 (oder war es 20)?
• Die HC- und HCT-Familien sind neuer als LS, daher würde ich wetten, dass sie länger als LS existieren
• HC und HCT verbrauchen viel weniger Strom als LS (außer vielleicht ein paar Gates, die mit einer sehr hohen Frequenz schalten), was das Design und Layout vereinfacht. HC und HCT erfordern auch viel weniger Entkopplung der Stromversorgung
• Überprüfen Sie die Logikpegel und wählen Sie die beste Übereinstimmung: HC oder HCT. LS bietet Ihnen nur eine Option.
• Als ich das letzte Mal nachgesehen habe, gab es bei HC / HCT mehr Auswahl als bei LS

Lassen Sie mich zwei (schwache) Argumente für LS hinzufügen:

• Eingänge können offen gelassen werden (sie werden hoch sein)
• robuster gegen ESD

Ich gehe davon aus, dass Sie von "Klebelogik" sprechen und nicht versuchen, eine CPU aus Logikchips aufzubauen.

Ich denke, Sie sind besser dran, wenn Sie beliebte Arten von HC-CMOS-Chips verwenden, da diese wahrscheinlich in einigen Jahren noch verfügbar sein werden. CMOS der 4000er-Serie ist zu langsam, wenn es mit Niederspannung betrieben wird, und LS TTL wird seltener, hat einen geringeren Fan-In und erfordert die Verwendung von HCT-CMOS, wenn Sie Familien mischen möchten, da der Ausgangshub nicht mit HC-CMOS kompatibel ist.

Möglicherweise interessiert Sie der Stromverbrauch nicht, aber die meisten von uns tun dies, und wenn wir nicht in LS TTL entwickeln, wird er früher als sonst verschwinden.

Wenn Sie 74HC CMOS verwenden, finden Sie wahrscheinlich Pin-kompatible Teile in CMOS, LS TTL und moderneren Logikfamilien wie VHC CMOS. Sie können Ihr Design so einschränken, dass die Verwendung eines beliebigen davon möglich ist. Ein Teil, der verwendet werden könnte, ist beispielsweise ein 573-Latch. Sie könnten ein 74LS573, 74HC573, 74VHC573, 74HCT573 und wahrscheinlich andere zulassen. Alle werden mit 5V betrieben.

Sie können sich den Händlerbestand ansehen und sich ein Bild davon machen, welche Teile auf dem Weg nach draußen sind. Wenn sie den Übergang zu RoHS und / oder SMT nicht geschafft haben, wissen Sie, dass es sich um tote Chips handelt, und wenn der Bestand an anderen als denjenigen, die sich auf veraltete Teile spezialisiert haben, niedrig oder nicht vorhanden ist, sind sie wahrscheinlich so gut wie Weg.

Meine Lieblingsfamilie für 5-V-Klebelogik ist HCT aus einem einfachen Grund, der Kompatibilität.

Sie können die Eingänge recht zufrieden mit 5-V-TTL-, 5-V-CMOS- oder 3,3-V-CMOS versorgen. Der Ausgang verfügt sowohl über die Antriebsstärke zum Ansteuern von TTL-Teilen als auch über die Spannungspegel zum Ansteuern von herkömmlichen 5-V-CMOS-Teilen.

Es gibt eine wichtige Sache, die jeder vergisst: Moderne Logikfamilien haben möglicherweise die gleichen Logikpegel, können jedoch viel schneller wechseln als alte Logikfamilien. Wenn Ihr Board nicht für ein derart schnelles Umschalten ausgelegt ist, funktioniert es entweder nicht mehr oder funktioniert unregelmäßig, sobald Sie alte Chips gegen neuere, schnellere logische Entsprechungen austauschen.

Wenn Sie also einen Entwurf ausführen , müssen Sie nicht nur eine bestimmte Logikfunktion und Logikpegel angeben , sondern auch eine bestimmte Schaltgeschwindigkeit , und Sie sollten die Leistung Ihres Entwurfs sowohl mit den langsamsten als auch mit den schnellsten Schaltgeräten überprüfen. Sie sollten auch ermitteln, welche Gerätekombinationen zeitkritisch sind: Angenommen, die Ausgabe eines schnellen Geräts kann die Haltezeit für die Eingabe eines langsamen Geräts verletzen.

Nur weil eine Logikleitung mit 100 kHz schaltet, bedeutet dies nicht, dass es sich um ein langsames Signal handelt. Wenn Sie eine Logikfamilie verwenden, die die Ausgabe in weniger als 10 ns schwenkt, müssen Sie sie entsprechend behandeln, sonst sind die Dinge überhaupt nicht zuverlässig.

Sie sollten auch planen, dass große Gerätepakete veraltet sind: Volumes befinden sich auf Mobilgeräten, und dort ist alles winzig . DIPs sind heutzutage eine Selbstverständlichkeit. Selbst SO ist für einige Logikgeräte nicht sehr zukunftssicher. Sie müssen Ihre Platine so gestalten, dass die SMT-Geräte über ausreichende Abstände und thermische Entlastungen für Nacharbeiten verfügen. Die Reparaturfähigkeit ohne eine Heißluft-Nacharbeitsstation ist möglicherweise kein erreichbares Ziel.

Sie müssen die Pakete mit Blick auf Langlebigkeit auswählen. Möglicherweise müssen Sie Adapterkarten einplanen, um zukünftige Pakete an Ihr Design anzupassen. Dies war für DIP einfach, für SMT-Pakete ist es schwierig, da für alles, was kleiner als SO ist, der Adapter reflow-montiert werden muss und Abstände ein großes Problem darstellen.

Der Trend scheint zu sein, dass Single / Double-Gate-Geräte beliebt sind und aus mehreren Quellen stammen. Daher ist es manchmal besser, Einzel- / Doppelpakete anstelle der "üblichen" Vierfach- / Hex-Pakete zu verwenden.