Ne vale la pena imparare come usare gli IC logici "jelly bean" serie 7400 o sono completamente obsoleti?

La mia tabella di marcia per l'apprendimento dell'elettronica includeva i chip logici serie 7400. Ho iniziato con l'elettronica seguendo i laboratori nel manuale di laboratorio "Arte dell'elettronica" che include i laboratori con questi chip. Ho finito per costruire diverse schede Microchip PIC e Atmel personalizzate prima di fare questi particolari laboratori. Ora sto facendo impazzire gli FPGA e sono entusiasta di provare uno di quelli fuori. Devo lasciarmi alle spalle la serie 7400 o la loro comprensione è considerata fondamentale per comprendere i più moderni chip logici programmabili? Alcune delle serie 7400 sono ancora utilizzate in nuovi (buoni) design per cose semplici? Ci sono ancora chip della serie 7400 particolarmente utili che vengono utilizzati continuamente? Immagino che non ci vorrebbe molto solo per fare i laboratori della serie 7400, ma, Volevo solo capire quanto fossero obsoleti da quando ho avuto un momento così difficile reperire le parti. Non sono riuscito a trovarne alcuni e ho finito per spendere molto più denaro di quanto pensassi fosse accettabile.

Soluzione:

Grazie per tutte le risposte! Ogni risposta è stata utile. Ero convinto che il 7400 trova ancora applicazione nei progetti e che sono ancora utili oggi, tuttavia, di solito non per progetti logici più grandi in cui la logica programmabile è più appropriata. Inoltre, ero convinto che imparare ad usare circuiti integrati logici discreti sia un buon passo preparatorio prima di iniziare su dispositivi logici programmabili.

Non pensare per un minuto che solo perché hai un FPGA che imparare a conoscere 74xx è obsoleto. Per progettare con FPGA devi essere in grado di "vedere" la logica che lavora nella tua testa a un livello di gate discreto (imparerai questa abilità da chip di logica discreti 74xx, cmos 40xx).

Programmare un FPGA NON è come scrivere un programma per computer, sembra che lo sia, ma solo gli idioti ti diranno che lo è.

vedrai molte, molte persone in rete parlare del loro design FPGA è grande o lento, in realtà non capiscono come pensare a un livello di gate parallelo multiprocessore vero e finiscono con l'elaborazione seriale la maggior parte di ciò che cercano di fare , questo perché aprono semplicemente gli strumenti di progettazione e iniziano a programmare come se stessero scrivendo 'C' o 'C ++'

1. Nel tempo necessario per compilare un progetto per un FPGA su un computer di casa, è possibile eseguire il breadboard di un semplice progetto logico in 74xx
2. Usando FPGA per un design DEVI lavorare con i simulatori piuttosto che con l'FPGA "duro". Vale a dire, se il tuo design 74xx non funziona correttamente, puoi giocherellare con le connessioni, con un FPGA devi riscrivere, rieseguire una simulazione e quindi impiega fino a 30 minuti per ricompilare il design FPGA.

Attenersi alla gamma 74xx o 40xx, costruire alcuni "adders", "shifters" e lampeggiatori a LED con gating, una volta abituati a vedere chip discreti diventa più facile quando si lavora con un enorme "blob" che è un FPGA

Due tipi di logica discreta che vedo ancora usati molto:

• Buffer. Se hai bisogno di 60 mA per pilotare una lunga linea di bus o hai un segnale in ingresso dalla tua scheda che non vuoi dare la possibilità di friggere il tuo FPGA, hai ancora bisogno di un dispositivo buffer discreto. I buffer sono anche usati come variatori di livello tra interfacce legacy a 5 V e I / O FPGA a bassa tensione.

• Poca logica. TI, NXP, ecc. Hanno tutti questi. Sono sostanzialmente le stesse vecchie funzioni della logica TTL, ma di solito solo una o due porte in un pacchetto. E i pacchetti sono cose microscopiche come SOT23 o SC70. Se hai solo bisogno di un inverter o di un gate AND per riparare un segnale di controllo (diciamo per il sequenziamento dell'alimentatore o qualcosa del genere), non vuoi usare una parte logica programmabile da più dollari se c'è un $ 0,05 o $ .10 cancello disponibile.

Bene, se li hai già a portata di mano, non c'è motivo di non fare i laboratori e avere una buona sensazione per quello che fanno e come funzionano.

Mentre i livelli TTL di base stanno diventando sempre più obsoleti, ci sono varie linee che offrono le stesse porte / logica, ma più appropriate per progetti più moderni ... CMOS, alta velocità, bassa tensione, ecc.

Ho avuto solo un uso occasionale per la serie 7400, ma quando l'ho fatto, sono stato contento di avere una buona comprensione di ciò che la serie aveva da offrire.

La programmazione di FPGA è molto di programmazione, ma l'hardware di destinazione è parallelo a un livello che la maggior parte dei programmatori non riesce a scuotere la testa. Inoltre ci sono complicazioni (temporizzazione, registrazione dei segnali, direzione dei pin I / O, ecc.) Che semplicemente non hanno analoghi nel mondo purificato della programmazione delle applicazioni.

L'apprendimento della logica 74xx ti aiuterà perché ti darà la sensazione di problemi come la registrazione dei segnali, fino a che punto puoi far scaldare gli orologi, ecc. L'importante è non farti innamorare così tanto della logica 74xx che non puoi pensare oltre - Gli FPGA sono in grado di stupire le cose con le mani giuste e se tutto ciò che riesci a pensare è emulare la logica 74xx in esse, allora stai sprecando il loro potenziale.

Molti progetti richiederanno una quantità di logica discreta che è troppo grande per essere praticamente costruita da transistor discreti, ma per la quale anche un PLD sarebbe eccessivamente eccessivo o userebbe troppa corrente. È utile sapere quali dispositivi 74HCxx ecc. Sono in grado di ricoprire tali ruoli. Si noti che in alcuni casi potrebbe esserci una parte "ovvia" per ricoprire un ruolo, ma qualche altra parte potrebbe effettivamente riempirlo meglio. A volte può essere possibile utilizzare una parte in modo imprevisto per soddisfare requisiti di progetto unici. Un esempio di cui sono particolarmente orgoglioso è stato l'utilizzo di un 74xx153 o 74xx253 con un resistore e un cappuccio piccolo per eseguire entrambe le seguenti funzioni (ingressi A, B e C; uscite X e Y):

X =! A
Y = uscita C quando! A & B; altrimenti tieni premuto Y

Non sono sicuro che la resistenza e il cappuccio (sul feedback di Y) fossero strettamente necessari, ma il design ha utilizzato un chip logico 74xx per ricoprire un ruolo per il quale, nei primi anni '80, altri progettisti avrebbero usato più chip.

L'era in cui hai riempito un intero metro quadrato di spazio PCB con la logica della colla (cioè i chip 74xx "incollati" insieme) è finita - ad eccezione di progetti educativi, retrofitting / creazione di pezzi di ricambio per schede di sostituzione obsolete e la strana alta affidabilità, alta - temperatura, spazio, prodotto militare o aerodinamico, forse.

Negli ultimi due anni, ho lavorato su schede che hanno tonnellate di costosa potenza FPGA su di esse. Ecco alcuni esempi in cui 74xx è ancora utilizzato su queste schede:

• Driver e ricevitori bus o di linea : alcune famiglie logiche hanno una migliore capacità di gestione della corrente rispetto a un microcontrollore o uscita FPGA e alcune famiglie logiche non hanno velocità di risposta velenose come le uscite FPGA (EMI!). Inoltre, gli ingressi FPGA tendono ad avere specifiche molto strette per i segnali di suoneria oltre il loro GND o le guide di alimentazione. Un chip a gate singolo tra una traccia proveniente da qualche parte cattiva e il tuo FPGA può farti preoccupare.

• Parti dei circuiti relative alla sicurezza : costruire alcune parti del progetto con ridondanza o un mezzo per verificare se alcune cose funzionano ancora come desiderato è spesso difficile o impossibile utilizzando solo un dispositivo programmabile (microcontrollore, FPGA, ...). È qui che poca logica (circuiti integrati a gate singolo) è molto utile. A volte uso persino la logica costruita con diodi, transistor discreti e / o resistori (DTL discreto, RTL, TTL).

• Livelli di tensione più alti del solito , a volte combinati con specifiche di temporizzazione estremamente strette - specialmente quando si progettano circuiti analogici o di potenza, succede che è necessaria una logica attorno a una parte del circuito che funziona con 10 ... 15 V, o che si è necessaria un'interfaccia tra alcuni eventi nella parte di potenza e un FPGA. I chip CMOS serie 4000 sono ancora fantastici perché funzionano fino (o oltre) 15 V. Il DTL discreto può essere progettato per gestire ritardi di propagazione molto rapidi e tensioni> 3,3 V. Se è necessario un driver MOSFET che accenderà il MOSFET solo se due uscite provenienti dall'isola "3.3 V" concordano, la porta logica AND richiesta e il variatore di livello al driver di porta 0 e 10 V possono essere realizzati utilizzando una logica discreta.

• Costo e prevedibilità- alcuni alimentatori industriali, anche molto recenti, non usano ancora specifici IC regolatori di flyback o altre "soluzioni" integrate - e sono progettati attorno a un singolo IC logico a 14 pin. In grandi quantità, questi circuiti integrati logici sono poco costosi e costano una frazione di alcuni controller PWM o altro, e puoi modificare il circuito così bene da sapere esattamente cosa sta succedendo. Purtroppo, molti circuiti integrati di alimentazione lasciano ancora molte domande senza risposta nelle loro schede tecniche e la maggior parte di essi è stata progettata pensando a una determinata applicazione. Se hai un requisito un po 'fuori dalla corrente principale, arrivi rapidamente al punto in cui vengono filtrati un sacco di circuiti integrati facilmente disponibili. (Non vuoi limiti al carico capacitivo sull'uscita? Stai lontano da qualsiasi cosa con una modalità singhiozzo o caratteristica corrente di foldback, cioè

Riassumendo le cose: oggi probabilmente non costruirai nulla con i circuiti integrati della serie 74xx o 4000 che possono essere espressi in qualcosa di più di una o due linee di equazioni logiche - ma i piccoli aiutanti vengono ancora utilizzati da decine di migliaia in quei campi in cui sono considerati "solo alcuni transistor su chip molto ben specificati" in un ambiente analogico o di potenza.

Oggi, "apprendere" i chip logici potrebbe anche essere più incentrato sulle loro specifiche elettriche CC e CA rispetto al modo in cui è possibile costruire blocchi logici di grandi dimensioni o intere ALU con loro (anche se quest'ultimo non farà male).

La logica discreta è una di quelle cose che tutti dovrebbero sapere se progettano o eseguono il debug di schede elettroniche. A quanto ho capito, pochissime persone scavano davvero nel design logico discreto su larga scala. Esistono troppe opzioni per posizionare le stesse funzionalità in un singolo chip e alcuni chip di supporto. Ciò include microcontrollori, CPLD, FPGA, ASIC, SoC, PSoC, DSP (processori) e così via. Microchip ha anche alcuni microcontrollori con alcune celle logiche programmabili:

http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/press-release/microchip-launches-8-bit-mcus-with-configurable-lo.html

Probabilmente ci sono molte più opzioni là fuori. La logica discreta è ancora utile, ma non è necessario imparare a costruirne una ALU. Devo concordare con la lista della logica pratica discreta di The Photon. Altrimenti, a mio avviso, i microcontrollori e gli FPGA sono i più pratici da imparare.

Potrebbe essere utile sapere cosa è disponibile, come dice Tevo. Detto questo, non ho davvero trascorso molto tempo con loro. A quanto pare, ho comprato una discreta selezione di 7400, aspettandomi che fossero un passo avanti.

Non ha funzionato in questo modo.

Ovviamente non vedi l'ora che arrivi FPGA. È probabilmente più importante mantenere alto l'interesse e fare cose che ritieni divertenti piuttosto che seguire un percorso percepito. Dopotutto ... se finisce per sentirti troppo occupato, potresti bruciare un po 'e non tornare per un po'.

Dai un'occhiata alle 7400 parti che hai. Pensi di avere una buona padronanza di ciò che fanno?

Credo che dovresti almeno comprendere le porte logiche e le infradito prima di saltare agli FPGA. Se ce l'hai, provaci.