＜標準ロジックICの知識＞
2007/09/20 日記<標準ロジックIC>
標準ロジックIC
標準ロジックIC（ひょうじゅんロジックアイシー）は、特定の機能を果たす論理回路を一つの小型パッケージにまとめた集積回路であって、電源電圧や入出力インターフェースが標準化されたものである。基本的ゲート(論理積|AND、論理和|OR、NAND、NOR、排他的論理和|ExOR、InverterおよびBuffer)や簡単な機能ブロック(フリップフロップ、カウンタ_(電子回路)|カウンタ、レジスタ_(CPU)|レジスタ、エンコーダ/デコーダ、加算器や各種演算器など)といったデジタル回路が主だが、アナログスイッチ、アナログマルチプレクサ、発振回路|発振器あるいはPLLなど動作としてはほとんどアナログ回路と言って良いものも含まれる。1990年代以降は、ASICやユーザが自由に書換え可能なプログラマブルロジックデバイス（PLD、FPGA）が普及したため標準ロジックICは事実上その使命を終えつつあるが、LSI間のインターフェースや簡単な機能の実装など現在も使用されている。主な規格として、Transistor-transistor logic|TTL 7400シリーズとCMOS 4000シリーズがある。両者は基本的に番号の規則性はないので、機能を参照したい場合は規格表や、メーカーが提供するデータシートを見る必要がある。
飽和形
ON状態のときトランジスタを飽和領域で使用するものである。
TTL以前の初期型
TTL
Transistor-transistor logic|TTLとは、単電源（通常は5V。4.75〜5.25Vの範囲で使用可能）でTTLレベルの入出力インターフェースに統一されたものである。1970年代にテキサス・インスツルメンツ社が製造をはじめた。74で始まる4桁または5桁の型番が付いているため74シリーズファミリと呼ばれる。番号別に機能とピン配置が統一され、セカンドソースも豊富にあったため広く使われた。通常、単一電源でありモノリシック集積回路として作られている。3ステートバスなどの標準入出力インターフェースを持つ。なお、使用可能温度範囲の広いICは軍用と位置づけられ、民生用の74シリーズに対して54シリーズファミリと呼ばれる。54シリーズは74シリーズと下位の番号に互換性があり(74の軍用規格が54)、ピン配置も一部を除き同一である。軍用ICとは言うものの、軍専用と言うわけではなく、自動車向け制御回路など民生用にも少なからず利用されており、民間でも手に入れることはできる。TTL標準シリーズから、高速版、低消費電力版、高速・低消費電力版などのバリエーションを広げ、初期のマイクロプロセッサの応用の広がりとともにさらに普及した。* TTL(Standard TTL or N-TTL)
CMOS
CMOSとは、単電源でCMOSレベルの入出力インターフェースに統一されたものである。CMOSロジックICはRCA社が開発した4000シリーズが当初標準であったが、TTLとは互換性が無かった。後にTTLの74シリーズと機能・ピン配置互換で、動作速度も同等でありながら消費電力の少ないシリーズが登場したため、TTLを置換え普及した。* 4000B/UBシリーズ
その他
74BC
非飽和形
ON状態でもトランジスタを非飽和領域で使用するものである。消費電力は多くなるが、高速動作が可能である。1980年代まで、大型コンピュータなどに使用されていたが、CMOSの高速化・大規模集積化により使用されなくなった。* ECL（エミッタ結合論理、Emitter Coupled Logic）
10k
100k
規格
基本的なゲート回路のラインナップはTTL(7400シリーズ)、CMOS(4000シリーズ)の間で大きな差はないが、機能ブロックについてはかなり違いがある。機能ブロックのラインナップとしては、CMOSの方が低消費電力であるという特徴を生かし、比較的回路規模が大きく特殊なものが多い傾向にある。TTL互換CMOSである74HCシリーズにおいても、4000シリーズにしか存在しない、有用な機能ブロックについては74HC4000番台として組み入れられているものもある。
7400シリーズ
バッファ、インバータ
NAND/ANDゲート
NOR/ORゲート
XORゲート
フリップフロップ/ラッチ
カウンタ/エンコーダ/デコーダ
レジスタ
演算
その他
4000シリーズ
関連項目
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