آی‌سی 74HC00 SMD چهار گیت NAND دو ورودی پکیج SO-14

آی‌سی 74HC00 یکی از تراشه‌های پرکاربرد خانواده منطقی 74HC است که چهار گیت NAND مستقل دو ورودی را در یک پکیج 14 پایه ارائه می‌دهد.

هر گیت دارای دو ورودی و یک خروجی است. اگر هر دو ورودی یک گیت در سطح منطقی HIGH قرار بگیرند، خروجی آن LOW خواهد شد. در تمام حالت‌های دیگر، خروجی در وضعیت HIGH باقی می‌ماند.

فناوری High-Speed CMOS در این تراشه، مصرف توان پایین، امپدانس ورودی بالا و سرعت مناسب را برای بسیاری از مدارهای دیجیتال فراهم می‌کند. نسخه 74HC00D شرکت Nexperia در پکیج SO-14 با 14 پایه و عرض اسمی بدنه 3.9 میلی‌متر عرضه می‌شود.

جدول صحت گیت NAND

عملکرد هر گیت NAND دو ورودی به‌صورت زیر است:

رابطه منطقی خروجی:

Y = NOT (A AND B)

خروجی تنها در حالتی صفر می‌شود که هر دو ورودی برابر یک منطقی باشند.

دارای چهار گیت NAND مستقل

آی‌سی 74HC00 شامل چهار گیت NAND مجزا است و هر گیت را می‌توان در بخش متفاوتی از مدار استفاده کرد.

وجود چهار گیت در یک تراشه باعث می‌شود تعداد قطعات، سیم‌کشی و فضای موردنیاز روی PCB کاهش پیدا کند. گیت‌های داخلی این آی‌سی برای موارد زیر کاربرد دارند:

• اجرای تابع منطقی NAND
• معکوس‌کردن سیگنال دیجیتال
• ترکیب شروط منطقی
• ساخت حافظه SR Latch
• ایجاد مدارهای Set و Reset
• طراحی مدارهای هشدار
• ساخت توابع منطقی ترکیبی
• پیاده‌سازی مدارهای ترتیبی

گیت NAND؛ یک گیت منطقی عمومی

NAND یکی از گیت‌های Universal یا عمومی است. به این معنی که می‌توان فقط با ترکیب چند گیت NAND، تمام توابع منطقی پایه را ساخت.

با استفاده از گیت‌های 74HC00 می‌توان مدارهای زیر را پیاده‌سازی کرد:

• گیت NOT
• گیت AND
• گیت OR
• گیت NOR
• گیت XOR
• گیت XNOR
• مدار SR Latch
• مدارهای ترکیبی و ترتیبی

این قابلیت، 74HC00 را برای آموزش منطق دیجیتال، نمونه‌سازی و طراحی مدارهای سفارشی مناسب می‌کند.

استفاده به‌عنوان گیت NOT

اگر دو ورودی یک گیت NAND به یکدیگر متصل شوند، گیت مانند یک معکوس‌کننده منطقی عمل می‌کند.

در این حالت:

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

بنابراین در صورت وجود یک گیت آزاد، می‌توان بدون افزودن آی‌سی NOT جداگانه از آن برای معکوس‌کردن سیگنال استفاده کرد.

ساخت گیت AND با 74HC00

برای ساخت تابع AND، ابتدا دو ورودی به یک گیت NAND متصل می‌شوند. سپس خروجی این گیت توسط یک NAND دیگر که به‌شکل NOT بسته شده است، معکوس می‌شود.

نتیجه نهایی همان تابع AND خواهد بود. این روش یکی از نمونه‌های استفاده از NAND برای ساخت سایر گیت‌های منطقی است.

ساخت حافظه SR Latch

با اتصال متقاطع دو گیت NAND می‌توان یک مدار SR Latch با ورودی‌های Active-Low ایجاد کرد.

این مدار توانایی نگهداری یک بیت اطلاعات را دارد و در کاربردهای زیر استفاده می‌شود:

• نگهداری وضعیت روشن یا خاموش
• ثبت رخداد
• مدارهای Set و Reset
• سیستم‌های هشدار
• تشخیص بازشدن در یا دست‌کاری تجهیز
• ذخیره یک وضعیت منطقی

Texas Instruments استفاده از 74HC00 برای ساخت Active-Low SR Latch و مدار تشخیص دست‌کاری را به‌عنوان یکی از کاربردهای نمونه معرفی کرده است.

خانواده منطقی High-Speed CMOS

عبارت HC در شماره 74HC00 مخفف High-Speed CMOS است. این خانواده از تراشه‌ها برای دستیابی به مصرف توان پایین و عملکرد مناسب در مدارهای دیجیتال طراحی شده‌اند.

ویژگی‌های عمومی این خانواده عبارت‌اند از:

• مصرف توان استاتیک پایین
• امپدانس ورودی بالا
• ایمنی مناسب در برابر نویز
• سرعت سوئیچینگ مناسب
• قابلیت استفاده در مدارهای 3.3 و 5 ولتی با رعایت سطح منطقی
• محدوده تغذیه گسترده

محدوده ولتاژ تغذیه توصیه‌شده برای نسخه‌های متداول 74HC00 برابر 2 تا 6 ولت است.

تفاوت 74HC00 و 74HCT00

74HC00 و 74HCT00 تابع منطقی مشابهی دارند و هر دو شامل چهار گیت NAND دو ورودی هستند، اما سطح آستانه ورودی آن‌ها متفاوت است.

74HC00

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

74HCT00

• دارای آستانه ورودی سازگار با TTL
• معمولاً در مدارهای 5 ولتی استفاده می‌شود
• برای دریافت خروجی مدارهای TTL مناسب‌تر است
• نباید بدون بررسی دیتاشیت جایگزین 74HC00 شود

طبق مشخصات Nexperia، ورودی‌های 74HC00 از نوع CMOS و ورودی‌های 74HCT00 از نوع TTL هستند.

تفاوت گیت NAND با AND

خروجی گیت NAND معکوس خروجی گیت AND است.

در گیت AND، خروجی فقط زمانی HIGH می‌شود که هر دو ورودی HIGH باشند. در گیت NAND، همین حالت تنها حالتی است که خروجی LOW می‌شود.

برای دسترسی مستقیم به چهار گیت AND دو ورودی، معمولاً از آی‌سی 74HC08 استفاده می‌شود.

تفاوت گیت NAND با NOR

NAND و NOR هر دو گیت عمومی هستند، اما تابع منطقی متفاوتی دارند:

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

برای چهار گیت NOR دو ورودی می‌توان از آی‌سی 74HC02 استفاده کرد.

پکیج SMD مدل SO-14

این نسخه از آی‌سی 74HC00 در پکیج SO-14 عرضه می‌شود. SO-14 یک پکیج نصب سطحی با 14 پایه است که برای مونتاژ مستقیم روی سطح PCB طراحی شده است.

مزایای این پکیج عبارت‌اند از:

• ابعاد کوچک‌تر از DIP-14
• مناسب بردهای فشرده
• سازگار با مونتاژ Pick and Place
• مناسب لحیم‌کاری Reflow
• قابل مونتاژ دستی با هویه یا هیتر
• مناسب تولید انبوه و تعمیر بردهای SMD

نسخه SN74HC00D شرکت Texas Instruments در پکیج SOIC-14 دارای بدنه اسمی 8.70×3.90 میلی‌متر است. نسخه 74HC00D شرکت Nexperia نیز با نام SO-14 و عرض بدنه 3.9 میلی‌متر معرفی شده است.

تفاوت SO-14 با سایر پکیج‌های SMD

هنگام خرید باید توجه داشت که همه پکیج‌های 14 پایه SMD دارای ابعاد یکسان نیستند.

پکیج‌های متداول این قطعه شامل موارد زیر هستند:

• SO-14 یا SOIC-14
• SSOP-14
• TSSOP-14
• پکیج‌های بدون پایه مانند QFN

پکیج TSSOP-14 باریک‌تر و دارای فاصله پایه کمتری نسبت به SO-14 است. بنابراین پیش از خرید باید فوت‌پرینت PCB با پکیج واقعی قطعه تطبیق داده شود.

ترتیب پایه‌های آی‌سی 74HC00

پین‌آوت متداول تراشه 74HC00 در پکیج SO-14 به شرح زیر است:

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

پیش از طراحی یا تعمیر برد، پین‌آوت باید با دیتاشیت برند و پسوند کامل قطعه تطبیق داده شود.

تشخیص پایه شماره یک

برای تشخیص جهت نصب، روی بدنه آی‌سی معمولاً یک نقطه، شیار یا علامت در نزدیکی پایه شماره یک وجود دارد.

نصب قطعه در جهت اشتباه می‌تواند باعث اتصال نادرست تغذیه و آسیب‌دیدن آی‌سی یا مدار شود. در زمان مونتاژ دستی باید علامت پایه اول با نشانه موجود روی PCB تطبیق داده شود.

خروجی CMOS از نوع Push-Pull

خروجی‌های 74HC00 از نوع CMOS Push-Pull هستند و می‌توانند مقدار محدودی جریان را تأمین یا جذب کنند.

این خروجی‌ها برای اتصال به ورودی سایر مدارهای منطقی مناسب هستند، اما برای راه‌اندازی مستقیم بارهای پرمصرف طراحی نشده‌اند.

برای کنترل تجهیزات زیر باید از درایور واسط استفاده شود:

• رله
• موتور
• شیر برقی
• نوار LED
• لامپ
• هیتر
• بازر پرقدرت

برای این کاربردها می‌توان از ترانزیستور، ماسفت یا آی‌سی درایور مناسب استفاده کرد.

استفاده همراه با میکروکنترلر

آی‌سی 74HC00 را می‌توان در کنار پلتفرم‌ها و کنترلرهای زیر استفاده کرد:

• Arduino
• میکروکنترلرهای AVR
• PIC
• STM32
• ESP32 و ESP8266
• Raspberry Pi Pico
• FPGA و CPLD
• سایر تراشه‌های منطقی سری 74HC

در اتصال به میکروکنترلر باید ولتاژ تغذیه، سطح منطقی ورودی و خروجی و جریان مجاز پایه‌ها بررسی شوند.

نباید بدون بررسی دیتاشیت فرض کرد که خروجی 3.3 ولتی یک میکروکنترلر در تمام شرایط برای ورودی 74HC00 تغذیه‌شده با 5 ولت، سطح HIGH معتبر ایجاد می‌کند.

استفاده از خازن بای‌پس

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

خازن بای‌پس باید تا حد امکان نزدیک آی‌سی قرار بگیرد و مسیرهای اتصال آن کوتاه باشند. این خازن به کاهش نویز تغذیه و تأمین جریان لحظه‌ای هنگام تغییر وضعیت گیت‌ها کمک می‌کند.

در بردهایی که چند آی‌سی منطقی دارند، بهتر است برای هر آی‌سی یک خازن بای‌پس جداگانه نصب شود.

ورودی‌های استفاده‌نشده

ورودی‌های CMOS نباید در حالت شناور باقی بمانند. ورودی شناور ممکن است باعث موارد زیر شود:

• تغییر تصادفی خروجی
• افزایش مصرف جریان
• حساسیت بیشتر به نویز
• نوسان ناخواسته
• عملکرد غیرقابل پیش‌بینی مدار

ورودی گیت‌های استفاده‌نشده باید به یک سطح منطقی مشخص مانند GND یا VCC متصل شوند. خروجی گیت استفاده‌نشده را می‌توان بدون اتصال باقی گذاشت.

کاربردهای آی‌سی 74HC00

• اجرای عملیات منطقی NAND
• ساخت گیت‌های منطقی دیگر
• طراحی مدارهای ترکیبی
• ساخت مدارهای ترتیبی
• ساخت SR Latch
• نگهداری یک بیت اطلاعات
• مدارهای Set و Reset
• سیستم‌های هشدار
• تشخیص دست‌کاری تجهیزات
• ترکیب شروط دیجیتال
• پروژه‌های آردوینو
• مدارهای میکروکنترلری
• تجهیزات اتوماسیون
• تعمیر بردهای دیجیتال
• سیستم‌های کنترلی
• طراحی مدارهای آموزشی
• تجهیزات صنعتی و مصرفی

ویژگی‌های آی‌سی 74HC00 SMD

• شامل چهار گیت مستقل NAND
• دارای دو ورودی برای هر گیت
• فناوری High-Speed CMOS
• محدوده تغذیه رایج 2 تا 6 ولت
• مصرف توان پایین
• امپدانس ورودی بالا
• خروجی Push-Pull
• مناسب مدارهای دیجیتال
• قابل استفاده برای ساخت سایر گیت‌های منطقی
• مناسب ساخت Active-Low SR Latch
• دارای 14 پایه
• پکیج نصب سطحی SO-14
• مناسب مونتاژ دستی و ماشینی
• سازگار با لحیم‌کاری Reflow
• مناسب تولید و تعمیر بردهای الکترونیکی

مشخصات فنی محصول

• شماره قطعه: 74HC00
• نوع مدار منطقی: Quad 2-Input NAND Gate
• نوع گیت: NAND
• تعداد گیت داخلی: 4 عدد
• تعداد ورودی هر گیت: 2 عدد
• تعداد خروجی هر گیت: یک عدد
• تعداد پایه: 14
• نوع نصب: SMD
• نوع پکیج: SO-14 یا SOIC-14
• خانواده منطقی: HC CMOS
• محدوده تغذیه رایج: 2 تا 6 ولت
• تابع منطقی: Y = NOT (A AND B)
• نوع خروجی: CMOS Push-Pull
• سطح ورودی: CMOS
• پلاریته نصب: دارد
• روش مونتاژ: نصب سطحی و Reflow