آی‌سی 74HC02 چهار گیت NOR دو ورودی پکیج DIP-14

آی‌سی 74HC02 یک مدار مجتمع منطقی شامل چهار گیت مستقل NOR است. هر گیت دارای دو ورودی و یک خروجی بوده و نتیجه عملیات منطقی NOT-OR را تولید می‌کند.

در گیت NOR ابتدا عملیات OR روی ورودی‌ها انجام شده و سپس نتیجه معکوس می‌شود. بنابراین خروجی تنها زمانی یک منطقی خواهد بود که هر دو ورودی در وضعیت صفر منطقی قرار داشته باشند.

این تراشه از خانواده 74HC ساخته شده و به دلیل مصرف توان پایین، سرعت سوئیچینگ مناسب و وجود چهار گیت مستقل در یک پکیج، در مدارهای دیجیتال کاربرد گسترده‌ای دارد.

جدول صحت گیت NOR

عملکرد هر گیت NOR دو ورودی مطابق جدول زیر است:

رابطه منطقی خروجی به‌صورت زیر بیان می‌شود:

Y = NOT (A OR B)

یا به شکل نمادین:

Y = ¬(A + B)

دارای چهار گیت NOR مستقل

آی‌سی 74HC02 شامل چهار گیت NOR دو ورودی است. هر گیت می‌تواند به‌صورت مستقل در بخش متفاوتی از مدار استفاده شود.

وجود چهار گیت در یک تراشه باعث کاهش تعداد قطعات، ساده‌ترشدن سیم‌کشی و اشغال فضای کمتر روی برد می‌شود.

از گیت‌های داخلی می‌توان برای کاربردهای زیر استفاده کرد:

• اجرای عملیات منطقی NOR
• معکوس‌کردن سیگنال
• ترکیب شروط منطقی
• ساخت مدار SR Latch
• کنترل وضعیت‌های دیجیتال
• ساخت مدارهای هشدار
• پیاده‌سازی توابع منطقی ترکیبی
• طراحی مدارهای ترتیبی

گیت NOR یک گیت عمومی است

گیت NOR در گروه گیت‌های Universal یا عمومی قرار می‌گیرد. به این معنی که می‌توان تنها با استفاده از چند گیت NOR، سایر توابع منطقی را ایجاد کرد.

با ترکیب گیت‌های NOR می‌توان مدارهای زیر را ساخت:

• گیت NOT
• گیت OR
• گیت AND
• گیت NAND
• گیت XOR
• گیت XNOR
• حافظه SR Latch
• مدارهای منطقی ترکیبی

این ویژگی باعث می‌شود آی‌سی 74HC02 علاوه بر کاربرد مستقیم، برای آموزش طراحی مدارهای منطقی نیز مناسب باشد.

استفاده به‌عنوان گیت NOT

اگر دو ورودی یک گیت NOR به یکدیگر متصل شوند، گیت مانند یک معکوس‌کننده یا NOT عمل می‌کند.

در این حالت:

• ورودی LOW باعث خروجی HIGH می‌شود.
• ورودی HIGH باعث خروجی LOW می‌شود.

این روش زمانی کاربرد دارد که در مدار یک یا چند گیت NOR آزاد وجود داشته باشد و به عملکرد معکوس‌کننده نیاز باشد.

ساخت گیت OR با 74HC02

برای ساخت گیت OR می‌توان ابتدا ورودی‌ها را به یک گیت NOR متصل کرد و سپس خروجی آن را با یک گیت NOR دیگر معکوس نمود.

خروجی مرحله اول برابر NOT-OR بوده و مرحله دوم این نتیجه را دوباره معکوس می‌کند. در نتیجه تابع نهایی OR به دست می‌آید.

این روش نشان می‌دهد که چگونه می‌توان با استفاده از گیت عمومی NOR، سایر عملیات منطقی را پیاده‌سازی کرد.

ساخت SR Latch

یکی از کاربردهای شناخته‌شده آی‌سی 74HC02، ساخت مدار حافظه SR Latch با ورودی‌های Active-High است.

برای ساخت این مدار، دو گیت NOR به‌صورت متقاطع به یکدیگر متصل می‌شوند. خروجی هر گیت به یکی از ورودی‌های گیت دیگر متصل شده و مدار می‌تواند یک وضعیت منطقی را ذخیره کند.

از SR Latch می‌توان برای کاربردهای زیر استفاده کرد:

• نگهداری وضعیت روشن یا خاموش
• ساخت کلید الکترونیکی Set و Reset
• ذخیره یک بیت اطلاعات
• حذف بعضی تغییرات ناخواسته کلید
• ساخت مدارهای ترتیبی ساده
• کنترل وضعیت هشدار

Texas Instruments نیز ساخت Active-Low SR Latch و مدار تشخیص دست‌کاری یا هشدار را از کاربردهای این قطعه معرفی کرده است.

خانواده منطقی 74HC

عبارت HC در نام 74HC02 نشان‌دهنده خانواده High-Speed CMOS است. این خانواده مصرف توان پایین فناوری CMOS را با سرعت مناسب برای بسیاری از مدارهای دیجیتال ترکیب می‌کند.

نسخه‌های متداول 74HC02 دارای محدوده تغذیه 2 تا 6 ولت هستند و در بسیاری از طراحی‌ها با تغذیه 3.3 یا 5 ولت استفاده می‌شوند.

سطح منطقی ورودی‌ها به ولتاژ تغذیه آی‌سی وابسته است. بنابراین هنگام اتصال خروجی یک مدار 3.3 ولتی به 74HC02 تغذیه‌شده با 5 ولت، سازگاری سطح HIGH باید براساس دیتاشیت بررسی شود.

تفاوت 74HC02 با 74HCT02

74HC02 و 74HCT02 تابع منطقی یکسانی دارند و هر دو شامل چهار گیت NOR دو ورودی هستند، اما آستانه‌های ورودی آن‌ها متفاوت است.

آی‌سی 74HC02

• دارای ورودی با سطوح منطقی CMOS
• محدوده تغذیه رایج 2 تا 6 ولت
• مناسب اتصال به مدارهای CMOS سازگار
• آستانه ورودی وابسته به ولتاژ تغذیه

آی‌سی 74HCT02

• دارای ورودی‌های سازگارتر با منطق TTL
• معمولاً برای مدارهای نزدیک به 5 ولت استفاده می‌شود
• برای دریافت خروجی قطعات TTL مناسب‌تر است
• نباید بدون بررسی دیتاشیت جایگزین 74HC02 شود

Nexperia تفاوت سطح ورودی HC و HCT را به‌ترتیب CMOS و TTL اعلام کرده است.

تفاوت گیت NOR با OR

گیت NOR نسخه معکوس‌شده گیت OR است.

در گیت OR، اگر حداقل یکی از ورودی‌ها HIGH باشد، خروجی HIGH خواهد بود. در گیت NOR، وجود حتی یک ورودی HIGH باعث می‌شود خروجی LOW شود.

تنها حالتی که خروجی NOR برابر HIGH است، زمانی است که هر دو ورودی LOW باشند.

برای پیاده‌سازی چهار گیت OR دو ورودی معمولاً از آی‌سی 74HC32 استفاده می‌شود.

تفاوت گیت NOR با NAND

گیت NOR و NAND هر دو گیت عمومی هستند، اما تابع منطقی آن‌ها متفاوت است.

• NOR نتیجه OR را معکوس می‌کند.
• NAND نتیجه AND را معکوس می‌کند.
• خروجی NOR فقط در حالت 00 برابر یک است.
• خروجی NAND فقط در حالت 11 برابر صفر است.

برای پیاده‌سازی چهار گیت NAND دو ورودی معمولاً از آی‌سی 74HC00 استفاده می‌شود.

پکیج DIP-14

نسخه DIP آی‌سی 74HC02 دارای 14 پایه و ساختار Through-Hole است. این پکیج برای استفاده در نمونه‌سازی، آموزش و تعمیر بردهای الکترونیکی مناسب است.

مزایای پکیج DIP-14 عبارت‌اند از:

• قابل نصب روی بردبورد
• مناسب لحیم‌کاری دستی
• امکان استفاده از سوکت آی‌سی
• تعویض آسان هنگام تعمیر
• مناسب بردهای سوراخ‌دار
• مناسب پروژه‌های آموزشی
• شناسایی آسان پایه‌ها
• استحکام مکانیکی مناسب

نسخه SN74HC02N شرکت Texas Instruments در پکیج PDIP-14 با ابعاد اسمی بدنه حدود 19.3×6.4 میلی‌متر عرضه شده است.

ترتیب پایه‌های آی‌سی 74HC02

پین‌آوت متداول آی‌سی 74HC02 در پکیج DIP-14 به شرح زیر است:

• پایه 1: خروجی گیت اول، 1Y
• پایه 2: ورودی اول گیت اول، 1A
• پایه 3: ورودی دوم گیت اول، 1B
• پایه 4: خروجی گیت دوم، 2Y
• پایه 5: ورودی اول گیت دوم، 2A
• پایه 6: ورودی دوم گیت دوم، 2B
• پایه 7: زمین یا GND
• پایه 8: ورودی اول گیت سوم، 3A
• پایه 9: ورودی دوم گیت سوم، 3B
• پایه 10: خروجی گیت سوم، 3Y
• پایه 11: ورودی اول گیت چهارم، 4A
• پایه 12: ورودی دوم گیت چهارم، 4B
• پایه 13: خروجی گیت چهارم، 4Y
• پایه 14: تغذیه مثبت یا VCC

پیش از مونتاژ نهایی، ترتیب پایه‌ها باید با دیتاشیت برند و پسوند دقیق قطعه تطبیق داده شود.

تشخیص جهت نصب

روی بدنه آی‌سی یک شیار نیم‌دایره یا علامت نقطه برای تشخیص پایه شماره یک وجود دارد.

هنگامی که شیار در قسمت بالای آی‌سی قرار داشته باشد، پایه شماره یک در سمت چپ شیار قرار می‌گیرد و شماره پایه‌ها به‌صورت پادساعت‌گرد ادامه پیدا می‌کند.

اتصال معکوس تغذیه یا نصب اشتباه آی‌سی می‌تواند به قطعه یا سایر بخش‌های مدار آسیب برساند.

استفاده از خازن بای‌پس

برای عملکرد پایدار مدار توصیه می‌شود یک خازن سرامیکی 100 نانوفاراد بین پایه‌های VCC و GND قرار داده شود.

این خازن باید تا حد امکان نزدیک پایه‌های تغذیه آی‌سی نصب شود. خازن بای‌پس نویز تغذیه را کاهش داده و جریان لحظه‌ای موردنیاز هنگام تغییر وضعیت خروجی‌ها را تأمین می‌کند.

در بردهای دارای چند آی‌سی منطقی، بهتر است برای هر تراشه یک خازن بای‌پس مستقل در نظر گرفته شود.

ورودی‌های استفاده‌نشده

ورودی‌های آی‌سی‌های CMOS نباید در حالت شناور رها شوند. ورودی شناور می‌تواند باعث تغییر تصادفی خروجی، افزایش مصرف جریان و حساسیت بیشتر مدار به نویز شود.

ورودی گیت‌های استفاده‌نشده باید به یک سطح منطقی مشخص متصل شوند:

• اتصال به GND برای ایجاد LOW
• اتصال به VCC برای ایجاد HIGH

خروجی گیت‌های استفاده‌نشده را می‌توان بدون اتصال باقی گذاشت. دیتاشیت TI نیز تأکید می‌کند تمام ورودی‌های استفاده‌نشده باید به یک سطح منطقی معتبر متصل شوند.

خروجی Push-Pull

خروجی‌های 74HC02 از نوع CMOS Push-Pull هستند و می‌توانند جریان را هم به سمت خروجی تأمین و هم از آن جذب کنند.

این خروجی‌ها برای اتصال به ورودی سایر مدارهای منطقی و بارهای دیجیتال سبک مناسب هستند، اما نباید برای راه‌اندازی مستقیم بارهای پرمصرف استفاده شوند.

برای کنترل تجهیزات زیر باید از طبقه درایور مناسب استفاده شود:

• موتور
• رله
• شیر برقی
• نوار LED
• لامپ
• بازر پرقدرت
• بارهای القایی

برای چنین کاربردهایی می‌توان از ترانزیستور، ماسفت، درایور یا رله واسط استفاده کرد.

کاربردهای آی‌سی 74HC02

• اجرای عملیات منطقی NOR
• ساخت SR Latch
• طراحی حافظه یک‌بیتی
• ساخت مدار هشدار
• تشخیص وضعیت‌های منطقی
• معکوس‌کردن سیگنال
• ساخت گیت‌های دیگر
• پیاده‌سازی مدارهای ترکیبی
• ساخت مدارهای ترتیبی
• کنترل ورودی و خروجی دیجیتال
• پروژه‌های Arduino
• مدارهای مبتنی بر میکروکنترلر
• پروژه‌های آموزشی منطق دیجیتال
• تجهیزات اتوماسیون
• سیستم‌های کنترلی
• تعمیر بردهای دیجیتال
• مدارهای امنیتی و تشخیص دست‌کاری
• ساخت مدارهای Set و Reset

استفاده همراه با میکروکنترلر

74HC02 را می‌توان همراه با بردها و کنترلرهای زیر استفاده کرد:

• Arduino
• AVR
• PIC
• STM32
• ESP32 و ESP8266
• Raspberry Pi Pico
• FPGA و CPLD
• سایر آی‌سی‌های خانواده 74HC

در این کاربردها باید ولتاژ تغذیه، سطح منطقی ورودی و خروجی و جریان مجاز پایه‌ها بررسی شوند.

آی‌سی 74HC02 برای پردازش چهار تابع NOR مستقل مناسب است، اما خروجی آن جایگزین درایور قدرت محسوب نمی‌شود.

ویژگی‌های آی‌سی 74HC02

• شامل چهار گیت مستقل NOR
• دارای دو ورودی برای هر گیت
• فناوری CMOS پرسرعت
• محدوده تغذیه متداول 2 تا 6 ولت
• مصرف توان پایین
• خروجی Push-Pull
• مناسب مدارهای دیجیتال
• قابل استفاده برای ساخت SR Latch
• امکان پیاده‌سازی سایر گیت‌های منطقی
• دارای 14 پایه
• پکیج DIP-14
• مناسب نصب روی بردبورد
• قابل نصب روی سوکت آی‌سی
• مناسب لحیم‌کاری دستی
• مناسب پروژه‌های آموزشی و صنعتی

مشخصات فنی محصول

• شماره قطعه: 74HC02
• نوع مدار منطقی: Quad 2-Input NOR Gate
• نوع گیت: NOR
• تعداد گیت داخلی: 4 عدد
• تعداد ورودی هر گیت: 2 عدد
• تعداد خروجی هر گیت: یک عدد
• تعداد پایه: 14
• نوع نصب: Through-Hole
• نوع پکیج: DIP-14 یا PDIP-14
• خانواده منطقی: HC CMOS
• محدوده تغذیه رایج: 2 تا 6 ولت
• تابع منطقی: Y = NOT (A OR B)
• نوع خروجی: CMOS Push-Pull
• پلاریته نصب: دارد
• قابلیت نصب روی سوکت: دارد
• دمای کاری: وابسته به برند و سری تولید
• جریان خروجی: مطابق دیتاشیت سازنده
• روش مونتاژ: لحیم‌کاری پایه‌دار