74LS00：関数、アプリケーション、機能、およびデータシート

で最も代表的な統合回路の1つとして74LSシリーズ、74LS00、4チャンネル2入力NANDゲートのコア設計により、デジタルエレクトロニクスの分野で基本的なコンポーネントになりました。この記事では、この古典的なチップを包括的に分析します。

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74LS00は、広く使用されているTTL（Transistor-Transistorロジック）統合回路ですそれは、クアッド2入力NANDゲートとして機能します。これは、4つの独立したNANDゲートが含まれており、それぞれに2つの入力ピンと1つの出力ピンがあることを意味します。 74LS00の各NANDゲートは、「NAND」論理操作を実行します：出力は低い（ロジック0）両方の入力が高い場合にのみ（ロジック1）;他のすべての場合（少なくとも1つの入力が低い場合）、出力は高くなっています（ロジック1）。基本的なロジックビルディングブロックとして、カウンター、フリップフロップ、エンコーダーなどのより複雑なデジタルサーキットを構築し、さまざまなデジタルシステム、産業制御、電子デバイスでアプリケーションを見つけるために不可欠です。

74LS00ピンアウト

74LS00仕様

74LS00機能

古典的な低電力Schottky TTLロジックチップとして、74LS00パフォーマンス、信頼性、柔軟性を統合します。コアの技術的特徴の体系的な要約は次のとおりです。

4つの独立したチャネル設計：4つの完全に独立した2入力NANDゲートを統合し、それぞれがロジック信号を個別に処理でき、4チャンネルロジック関数（ロジック操作、信号バッファリングなど）の同時実装をサポートします。
標準ピンの互換性：14ピンのデュアルインラインパッケージ（DIP）またはサーフェスマウント（SOIC/SOP）パッケージを採用し、PINレイアウトがTTL標準に準拠している（例えば、ピン14に接続されたVCC、GNDにピン7）、他のTTLチップとの直接カスケードを促進します。
プッシュプル出力構造：出力段階では、プッシュプル設計を使用して、LEDやリレーなどの直接駆動負荷に適した高レベル（VOH≥2.4V）を出力し、大きな電流（最大IOL）を沈めることができる強力な運転能力を提供します。

広い電源電圧範囲：典型的な動作電圧は5Vで、許容範囲は4.75〜5.25Vで、制限値は7Vで、異なる電源環境に適応しています。
TTLレベルの互換性：入力高レベルのしきい値（VIH）≥2V、低レベルのしきい値（VIL）≤0.8V、厳密にTTL標準に従って。また、3.3Vまたは2.5Vロジック信号への直接アクセスをサポートします（外部レベル変換が必要）。
中速ロジックパフォーマンス：典型的な伝播遅延（TPD）は9-10NSで、最大データレートは35Mbps、バランスの取れた速度と消費電力を備えており、ほとんどの中速デジタル回路シナリオに適しています。
低電力設計：静的消費電力は9MW（典型的な値）のみで、以前の74シリーズチップよりもはるかに低く（例えば、7400は40MWです）、長期にわたるデバイスに適しています。

高シンク電流機能：最大低レベル出力電流（IOL）は8MAで、追加のバッファーなしで10 LS-TTL負荷または小さな周辺機器（LEDアレイなど）を直接駆動できます。
プッシュプル出力の利点：出力ステージはプッシュプル構造を採用します。プッシュプル構造は、レベル（VOH≥2.4V）をすばやく引き上げ、電流を効率的に沈めることができ、特に容量性負荷の駆動に適した信号の歪みのリスクを減らします。

ESD保護：3.5kVの人間体モデル静電ショックに耐えることができる組み込みの静電放電（ESD）保護回路、長期使用安定性を高めることができます。
アンチノイズ機能：入力は、高いノイズマージン（高レベルのノイズマージンVNH≥0.4V、低レベルVNL≥0.4V）を備えたシュミットトリガー構造を採用し、信号干渉を効果的に抑制します。
入力保護メカニズム：未使用の入力ピンは、1kΩ抵抗器を介してVCCに引き上げるか、浮遊によって引き起こされる誤ったトリガーを避けて論理的な安定性を確保することを避けるために、直接接地したことをお勧めします。

コマーシャルグレード（74LS00）：動作温度範囲は0〜70°Cで、家電や産業制御などの従来のシナリオに適しています。
軍事グレード（54LS00）：-55-125°Cに拡張され、航空宇宙や車両に取り付けられたアプリケーションなどの極端な環境のニーズを満たしています。
ストレージの安定性：貯蔵温度範囲は-65〜150°Cで、長期保管中の性能に影響はありません。

74LS00アプリケーション

基本的なロジック操作：組み合わせロジック回路では、単純な「NAND」判断（「2つの条件が同時に満たされない場合のアクションのトリガー」など）に使用されるだけでなく、信号反転の基本単位としても機能します。たとえば、データバスの制御信号で論理的反転を実行して、読み取り手順と書き込み指示を切り替えます。
ユニバーサルゲート変換：De Morganの法則では、2つの入力を短縮することは、NOTゲート（単一入力反転）として直接機能する可能性があります。 NOTゲートとNANDゲートを組み合わせると、門とゲートが形成されます（NANDの反転特性を排除します）。 NANDゲートに接続する前に、最初にゲートではない入力を渡すと、またはゲートがあります。この柔軟性により、複数の専用ゲートチップを置き換えることができ、回路の設計の複雑さを減らします。
ストレージとシーケンシャル回路：2つのNANDゲートのクロスカップリングによって形成されたSRフリップフロップは、「セットレセット」関数（ボタンによってトリガーされる状態ラッチングなど）を実装できます。 dフリップフロップに拡張すると、データをクロック信号制御の下に同期して保存し、レジスタ、シフトレジスタ、およびカウンターのコアコンポーネントとして機能します（たとえば、4ビットバイナリカウンターのビット間ロジック接続）。
算術回路：inハーフアドダー、Nand Gatesは「XOR」（sum）と「and」（キャリー）操作を実装します。カスケードされたNANDゲートを介したフルアドダーのハンドルは、単純な計算機のモジュールに広く使用されています。反転ロジックと組み合わせることで、小さなデジタル機器の数値処理に適したバイナリ減算（Twoの補数算術を介して追加に変換される）を実現できます。
産業制御と信号処理：モータードライブ回路では、NAND GATESは、「緊急停止信号がトリガーされていない +開始信号有効」などのマルチコンディショナルシナリオを判断して、安全なスタートアップを確保します。シーケンシャル回路では、それらの高速スイッチング特性は、センサー出力パルス信号の形成（グリッチの排除）またはクロック信号の上昇/上昇エッジの検出に使用され、正確なタイミング同期（たとえば、データ取得のトリガーモーメントを制御）を実現します。
教育およびDIYのシナリオ：電子実験では、ロジックゲートの真理テーブル検証やフリップフロップラッチングの原則などの基本的な概念を実証するためによく使用されます。 DIYプロジェクトでは、「デュアルボタンロック解除回路」（両方のボタンが押された場合にのみロック解除）と「ライトコントロール +サウンドコントロールされたデュアル条件ランプ」（暗くてサウンドがあるときに点灯）を構築でき、プログラミングなしでロジックコントロールを有効にします。
高周波およびインターフェイスアプリケーション：TTLのナノ秒レベルの伝播遅延（通常は10NS）に依存すると、初期コンピューターの周辺インターフェイス（例えば、キーボードスキャン回路での行列信号デコード）および短距離通信でのベースバンド信号処理（UARTプロトコルの単純な論理検証）に適しています。プッシュプル出力は10標準のTTL負荷を駆動でき、LEDやリレーなどの周辺機器への直接接続を可能にし、インターフェイスドライブの設計を簡素化します。

74LS00の利点

74LS00デジタルエレクトロニクスの基礎コンポーネントとしての役割を固めるいくつかの重要な利点を提供します。

ユニバーサルロジックの柔軟性：Quad 2入力NANDゲートとして、それは「ユニバーサルゲート」であり、単純な配線（De Morganの法則を活用）を介して、Xor、およびその他のロジックゲートに簡単に再構成できます。これにより、複数の特殊なICSの必要性がなくなり、回路の設計を簡素化し、コンポーネントカウントを削減します。

強力なTTL互換性：標準 +5V電源で動作し、TTL電圧標準（入力/出力レベル）に厳密に付着すると、他のTTLデバイスとシームレスに統合されます。このプラグアンドプレイの互換性により、混合TTLシステムで信頼できる選択肢になります。

バランスの取れたパフォーマンス：その低電力Schottky（LS）Designは、速度と効率のバランスをとっています。典型的な伝播遅延が〜10nsであるため、中程度から高速のアプリケーションをサポートしますが、静的な消費電力（〜9MW）は、以前の74シリーズのバリエーション（40MWで7400）よりも大幅に低く、長期にわたるデバイスでエネルギー効率が高くなります。

堅牢な運転能力：プッシュプル出力ステージを装備して、最大10個の標準TTL負荷を直接駆動でき、追加のバッファ回路の必要性を回避できます。これにより、LED、リレー、その他のロジックチップなどの周辺機器とのインターフェースが簡素化されます。

実用的な可用性と費用対効果：14ピンのディップ（ブレッドボードのプロトタイピングに最適）とサーフェスマウントパッケージで広く利用可能で、低コストで簡単に調達できます。このアクセシビリティは、教育ラボ、趣味プロジェクト、小規模な生産の定番となります。

信頼性：組み込みのESD保護（3.5kVの人間体モデルの放電に耐える）とまともなノイズマージン（高/低レベルの両方で0.4V以上）は、騒々しい環境での安定性を高めます。市販グレードのバリアントは0〜70°Cで確実に動作し、過酷な条件で軍事グレード（54LS00）が-55〜125°Cに延びています。

74LS00の使用方法

を使用するには74LS00（TTLファミリーのクアッド2入力NANDゲートIC）、セットアップ、基本的なテスト、および実用的なアプリケーションについては、次の手順に従ってください。

1。ハードウェアのセットアップ：電源とピンアウト

74LS00にはaが必要です+5V DC電源（TTL標準）および適切なピン接続。

ステップ1：電源接続：

接続ピン14（VCC） +5Vへ。

ピン7を接続します（GND）回路の地面に。

• STRP 2：4つの独立したナンドゲートのピンアウト：
  ICには、4つの個別の2入力NANDゲートが含まれています。各ゲートには2つの入力と1つの出力があります。

  ゲート番号	入力a	入力b	出力y
  1	ピン1	ピン2	ピン3
  2	ピン4	ピン5	ピン6
  3	ピン9	ピン10	ピン8
  4	ピン12	ピン13	ピン11

2。基本テスト：NANDロジックを確認します

NANDゲートのコアルールは次のとおりです。出力が低い（0V）両方の入力が高い場合にのみ（5V）;それ以外の場合、出力は高（5V）です。

ステップ1：テスト回路を構築します

1つのゲート（例：ゲート1、ピン1、2、3）：

• 入力ピン1と2を接続しますロジックソース（たとえば、 +5V/GNDまたはブレッドボードレールにリンクされたトグルスイッチ）。
• 出力ピン3をANに接続しますインジケータ（たとえば、GNDに対する220Ω抵抗を備えた直列のLED;出力が高い場合のLEDライト）。

ステップ2：すべての入力の組み合わせをテストします

出力がNAND Truthテーブルと一致するかどうかを確認します。

3。高度な使用：他のロジックゲートに変換します

ナンドゲートは「ユニバーサル」です。これらは、単純な配線でロジックゲートを模倣できます。

例1：ゲートではない（インバーター）

NOT GATEはその入力を反転させます：

• 配線：NANDゲートの2つの入力を短くします（たとえば、ピン1をゲート1のピン2に接続します）。
• 論理：。

例2：およびゲート

両方の入力が高い場合にのみ、ゲート出力が高くなります：

配線：

NANDゲートとしてゲート1を使用します。

ゲート2をNOTゲート（入力を短く）として使用して、ゲート1の出力を反転させます。

ゲート1の出力（ピン3）をゲート2の入力（ピン4および5）に接続します。

論理：。

例3：またはゲート

少なくとも1つの入力が高い場合、またはゲート出力が高くなります：

配線（De Morganの法律の使用：：

ゲートではないように2つのナンドゲートを使用して（入力を短く）作成して作成します。

接続する3番目のNANDゲートの入力へ。

結果：3番目のゲートの出力はA + Bに等しくなります

重要な予防策

電圧制限： +7Vを超えないでくださいVCC;入力はTTLレベル内にとどまる必要があります（低：0〜0.8V;高：2–5V）。

デカップリング：間に0.1μFコンデンサを追加しますVCC電源ノイズを減らすためのGND。

ESD保護：静電的損傷を避けるために、ICを慎重に処理します。

負荷：各出力は、最大10 TTL負荷を駆動できます。重い負荷（例えば、リレー）には、バッファーを使用します。

74LS00代替

SN54LS00：軍用グレードバージョンは、74LS00（Quad 2入力NANDゲート）と完全に機能的に一致していますが、より広い動作温度範囲（-55°C〜125°C）とより高い信頼性を備えているため、極端な環境に適しています。
SN7400：74シリーズの初期の標準TTLモデルでは、クワッド2入力NANDゲートでもありますが、非シュコットキープロセスを使用しています。基本的なTTL電圧レベルと互換性がありながら、LSシリーズよりも高い消費電力とスイッチング速度がわずかに遅くなります。
CD4011：CMOSテクノロジー（4000シリーズの一部）に基づくクアッド2入力NANDゲート。より広い動作電圧範囲（通常3〜18V）と非常に低い消費電力を備えていますが、スイッチング速度はTTLの速度よりも遅くなります。低電力シナリオに適しており、74LS00と同じ論理関数を持っています。
74LS08：74LSシリーズに属し、異なる論理操作を備えたクワッド2入力とゲート（NANDゲートではない）として機能します。両方の入力が高い場合にのみ、高レベルを出力します。この機能的な違いに注意を払う必要があります。
74LS00CH/DC/J/N/NA/PC/W：すべてが74LS00の派生モデルであり、同じコア関数（Quad 2入力NAND GATE）です。違いは、主にパッケージタイプ（DIP、SMDなど）、メーカー固有のマーキング、または品質グレードにあります。それらの電気パラメーターは74LS00と互換性があり、直接的な交換可能性を可能にします。
901521-01/amx3550/c74ls00p/dm74ls00nなど：ほとんどはさまざまなメーカー（テキサスインスツルメンツ、日立、東芝など）が生成する同等のモデルです。それらは、互換性のあるピン構成と電気特性を備えた74LS00（Quad 2入力NANDゲート）と完全に機能的に一致しています。それらは、製造業者の命名規則のためにのみ異なり、使用のために直接置き換えることができます。

74LS00対74HC00

74HC00および74LS00どちらも、デジタルエレクトロニクスの基本である4つの基本的なNANDゲートを備えたICSです。重要な違いは速度の特性にあり、74HC00は高速で、74LS00は低速です。

2つのICの間に他の違いがあります。

HCファミリーは、CMOSテクノロジーを通じて達成された低電力を消費しながら、LSの速度に一致するように設計されています。

74LS00パッケージ寸法

74LS00メーカー

として古典的な低電力Schottky TTLロジックチップ、74LS00ヨーロッパ、アメリカ、日本の複数の半導体巨人を含む、メーカーの多様な景観があります。
フェアチャイルド半導体このチップの先駆者です。 1970年代に74LSシリーズを最初に発売したとき、74LS00は4つの2入力NANDゲートのミニマリストデザインを備えたデジタルサーキットの礎石になりました。そのDIP-14パッケージとプッシュプル出力構造は、業界標準を設定します。
密接に続いて、テキサス楽器（TI）SN74LS00シリーズで市場のリーダーシップを強化しました。安定したプロセス制御と軍事グレード（54LS00）の製品ラインを活用して、アプリケーションを航空宇宙および産業分野に拡張しました。国立半導体DM74LS00シリーズで民間市場に焦点を当て、家電や教育シナリオの普及を強調しています。
日本のメーカー日立そしてルネサスHD74LS00シリーズでアジア太平洋市場に参入し、小型化のニーズを満たすためにSMDパッケージバージョンを提供しました。半導体についてモトローラの生産ラインを継続し、高コストのパフォーマンスで中小のバッチ注文をカバーしました。
特に、すべてのメーカーは14ピンTTL標準を厳密に遵守し、さまざまなブランドから74LS00の直接的な交換性を確保しています。このオープンエコシステムにより、半世紀以上にわたって継続的なアプリケーションが可能になりました。今日、TIと半導体上は主流のサプライヤーのままですが、フェアチャイルドの技術的遺産は、先駆者がこの「デジタルサーキットの普遍的なビルディングブロック」の遺伝子に永遠にエッチングされています。

結論

要約すると、その安定したNANDゲートロジック関数、TTLレベルと互換性のある電気特性、およびシナリオへの幅広い適応性により、74LS00デジタル回路設計において不可欠な基本コンポーネントになりました。

この一連のチップの最新の引用とサプライチェーン情報を取得する必要がある場合は、いつでもお気軽にお問い合わせください。専門的な技術サポートと調達サービスを提供します。

74LS00データシート

74LS00 DATASHEET.PDF