آی‌سی 74HC04 شش گیت NOT پکیج DIP-14

آی‌سی 74HC04 یک مدار مجتمع منطقی شامل شش معکوس‌کننده مستقل است. وظیفه هر گیت، تولید خروجی معکوس ورودی است؛ بنابراین با اعمال سطح منطقی HIGH به ورودی، خروجی LOW می‌شود و با اعمال سطح LOW، خروجی در وضعیت HIGH قرار می‌گیرد.

این تراشه از خانواده منطقی 74HC ساخته شده و مصرف توان پایین فناوری CMOS را با سرعت مناسب برای بسیاری از مدارهای دیجیتال ترکیب می‌کند. طبق دیتاشیت رسمی، 74HC04 دارای شش Inverter مستقل و محدوده تغذیه توصیه‌شده 2 تا 6 ولت است.

جدول صحت گیت NOT

عملکرد هر یک از گیت‌های داخلی به شکل زیر است:

رابطه منطقی خروجی:

Y = NOT A

خروجی هر گیت همیشه معکوس وضعیت منطقی ورودی آن خواهد بود.

دارای شش گیت معکوس‌کننده مستقل

درون آی‌سی 74HC04 شش گیت NOT جداگانه قرار دارد. هر گیت را می‌توان به‌صورت مستقل در بخش متفاوتی از مدار استفاده کرد.

وجود شش معکوس‌کننده در یک پکیج باعث کاهش تعداد قطعات، ساده‌ترشدن سیم‌کشی و اشغال فضای کمتر روی برد می‌شود.

کاربردهای متداول گیت‌های داخلی عبارت‌اند از:

• معکوس‌کردن سیگنال دیجیتال
• تبدیل Active-High به Active-Low
• تبدیل Active-Low به Active-High
• ایجاد سیگنال مکمل
• شکل‌دهی سیگنال‌های دیجیتال
• ساخت مدارهای منطقی ترکیبی
• ایجاد تأخیر انتشار کوتاه
• ساخت نوسان‌سازهای ساده
• رابط میان بخش‌های مختلف مدار دیجیتال

تفاوت 74HC04 با گیت AND

آی‌سی 74HC04 عملیات AND را انجام نمی‌دهد. این تراشه فقط شامل گیت‌های NOT است.

برای پیاده‌سازی چهار گیت AND مستقل دو ورودی معمولاً از آی‌سی زیر استفاده می‌شود:

خانواده منطقی High-Speed CMOS

عبارت HC در نام 74HC04 به خانواده High-Speed CMOS اشاره دارد. ویژگی‌های عمومی این خانواده عبارت‌اند از:

• مصرف توان استاتیک پایین
• امپدانس ورودی بالا
• سرعت سوئیچینگ مناسب
• ایمنی مناسب در برابر نویز
• قابلیت استفاده در مدارهای کم‌ولتاژ
• مناسب برای تجهیزات دیجیتال و کنترلی

نسخه‌های رایج 74HC04 در محدوده تغذیه 2 تا 6 ولت کار می‌کنند. سطح ولتاژ لازم برای تشخیص HIGH و LOW به ولتاژ تغذیه تراشه وابسته است.

پکیج پایه‌دار DIP-14

نسخه DIP این آی‌سی دارای 14 پایه و ساختار Through-Hole است. این پکیج برای نمونه‌سازی، آموزش، تعمیر و پروژه‌های دارای مونتاژ دستی مناسب است.

مزایای پکیج DIP-14 عبارت‌اند از:

• امکان نصب مستقیم روی بردبورد
• مناسب لحیم‌کاری دستی
• قابلیت نصب روی سوکت آی‌سی
• تعویض آسان در زمان تعمیر
• مناسب بردهای سوراخ‌دار
• مناسب مدارهای آموزشی
• شناسایی آسان پایه‌ها
• استحکام مکانیکی مناسب

نسخه SN74HC04N شرکت Texas Instruments در پکیج PDIP-14 عرضه می‌شود و ابعاد اسمی بدنه آن حدود 19.3 در 6.4 میلی‌متر است.

ترتیب پایه‌های آی‌سی 74HC04

پین‌آوت متداول 74HC04 در پکیج DIP-14 به شرح زیر است:

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

پیش از مونتاژ نهایی، پین‌آوت باید با دیتاشیت برند و پسوند کامل قطعه تطبیق داده شود.

تشخیص جهت نصب آی‌سی

روی بدنه آی‌سی معمولاً یک شیار نیم‌دایره یا نقطه برای مشخص‌کردن جهت نصب و پایه شماره یک وجود دارد.

هنگامی که شیار در قسمت بالای قطعه قرار بگیرد، پایه شماره یک در سمت چپ شیار است و شماره‌گذاری پایه‌ها به‌صورت پادساعت‌گرد ادامه پیدا می‌کند.

نصب معکوس آی‌سی ممکن است باعث اتصال اشتباه VCC و GND و آسیب‌دیدن قطعه شود.

ورودی‌های استفاده‌نشده

ورودی‌های CMOS نباید در حالت شناور باقی بمانند. ورودی شناور ممکن است باعث تغییر تصادفی خروجی، افزایش مصرف جریان و حساسیت 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. Texas Instruments نیز اتصال تمام ورودی‌های استفاده‌نشده به سطح منطقی معتبر را توصیه می‌کند.

استفاده از خازن بای‌پس

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

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

راهنمای چیدمان TI نیز استفاده از خازن بای‌پس 0.1 میکروفاراد در نزدیکی تراشه را توصیه کرده است.

استفاده همراه با میکروکنترلر

74HC04 را می‌توان همراه با پلتفرم‌ها و میکروکنترلرهای مختلف استفاده کرد، از جمله:

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

در زمان اتصال باید ولتاژ تغذیه، آستانه منطقی ورودی و سطح ولتاژ خروجی بررسی شوند.

برای مثال، نباید بدون بررسی دیتاشیت فرض شود که خروجی 3.3 ولتی یک میکروکنترلر در تمام شرایط برای ورودی 74HC04 تغذیه‌شده با 5 ولت، سطح HIGH معتبر ایجاد می‌کند.

خروجی Push-Pull

خروجی گیت‌های 74HC04 از نوع CMOS Push-Pull است. این خروجی برای اتصال به ورودی سایر مدارهای منطقی و بارهای دیجیتال سبک مناسب است.

خروجی تراشه برای راه‌اندازی مستقیم تجهیزات پرمصرف طراحی نشده است. برای کنترل بارهای زیر باید از درایور مناسب استفاده شود:

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

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

ساخت نوسان‌ساز ساده

با استفاده از یک یا چند گیت 74HC04 و شبکه مقاومت و خازن می‌توان نوسان‌سازهای ساده ایجاد کرد.

از چنین مدارهایی می‌توان برای موارد زیر استفاده کرد:

• تولید کلاک آزمایشی
• ساخت فلاشر LED
• تولید پالس
• ساخت مدار بوق
• آزمایش شمارنده‌ها
• ایجاد سیگنال تناوبی ساده

بااین‌حال، چون ورودی‌های 74HC04 از نوع Schmitt Trigger نیستند، ساخت اسیلاتور RC با این قطعه می‌تواند نسبت به 74HC14 حساس‌تر و ناپایدارتر باشد. برای نوسان‌سازهای RC ساده، 74HC14 معمولاً انتخاب مناسب‌تری است.

کاربردهای آی‌سی 74HC04

• معکوس‌کردن سیگنال منطقی
• تبدیل سیگنال Active-High و Active-Low
• ایجاد سیگنال مکمل
• مدارهای کنترلی دیجیتال
• مدارهای منطقی ترکیبی
• ایجاد تأخیر انتشار کوتاه
• ساخت نوسان‌سازهای ساده
• پروژه‌های Arduino
• مدارهای میکروکنترلری
• تجهیزات اتوماسیون
• مدارهای شمارنده
• تجهیزات آزمایشگاهی
• تعمیر بردهای دیجیتال
• مدارهای آموزشی
• سیستم‌های هشدار
• رابط میان بخش‌های مختلف مدار

ویژگی‌های آی‌سی 74HC04

• شامل 6 گیت مستقل NOT
• دارای یک ورودی برای هر گیت
• فناوری High-Speed CMOS
• محدوده تغذیه رایج 2 تا 6 ولت
• مصرف توان پایین
• امپدانس ورودی بالا
• سرعت سوئیچینگ مناسب
• خروجی CMOS Push-Pull
• دارای 14 پایه
• پکیج DIP-14
• مناسب نصب روی بردبورد
• قابل نصب روی سوکت آی‌سی
• مناسب لحیم‌کاری دستی
• قابل استفاده در مدارهای 3.3 و 5 ولتی با رعایت سطوح منطقی
• مناسب پروژه‌های آموزشی، تعمیراتی و صنعتی

مشخصات فنی محصول

• شماره قطعه: 74HC04
• نوع مدار منطقی: Hex Inverter
• نوع گیت: NOT
• تعداد گیت داخلی: 6 عدد
• تعداد ورودی هر گیت: یک 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: خروجی معکوس ورودی
• نوع خروجی: CMOS Push-Pull
• سطح ورودی: CMOS
• ورودی Schmitt Trigger: ندارد
• پلاریته نصب: دارد
• قابلیت نصب روی سوکت: دارد