¿Merece la pena aprender a usar los CI lógicos “Jelly Bean” de la serie 7400 o son completamente obsoletos?

Mi hoja de ruta para aprender electrónica incluía los chips lógicos de la serie 7400. Comencé con la electrónica siguiendo los laboratorios en el manual de laboratorio "Arte de la electrónica" que incluye laboratorios con estos chips. Terminé construyendo varias placas de microcontrolador Microchip PIC y Atmel personalizadas antes de hacer estos laboratorios en particular. Ahora estoy mirando los FPGA y me emociona probar uno de esos. ¿Debo dejar atrás la serie 7400 o es una comprensión de ellos considerada fundamental para comprender los chips lógicos programables más modernos? ¿Todavía se usan algunas de las series 7400 en diseños nuevos (buenos) para cosas simples? ¿Todavía hay chips de la serie 7400 particularmente útiles que se usan todo el tiempo? Supongo que no tomaría mucho tiempo hacer los laboratorios de la serie 7400, pero, Solo quería tener una idea de cuán obsoletos son, ya que me costó mucho encontrar las piezas. No pude encontrar algunos y terminé gastando mucho más dinero de lo que pensé que era aceptable.

Solución:

¡Gracias por todas las respuestas! Cada respuesta fue útil. Estaba convencido de que 7400 todavía encuentra aplicación en los diseños y todavía son útiles hoy en día, sin embargo, generalmente no para diseños lógicos más grandes donde la lógica programable es más apropiada. Además, estaba convencido de que aprender a usar circuitos integrados de lógica discreta es un buen paso preparatorio antes de comenzar con dispositivos lógicos programables.

No piense ni por un minuto que solo porque tiene un FPGA que aprender sobre 74xx es obsoleto. Para diseñar con FPGA, debe poder "ver" la lógica trabajando en su cabeza a un nivel de puerta discreto (aprenderá esta habilidad de los chips lógicos discretos 74xx, cmos 40xx).

Programar un FPGA NO es como escribir un programa de computadora, parece que es, pero solo los idiotas te dirán que sí.

verá que muchas personas en la red hablan de que su diseño FPGA es grande o lento, en realidad simplemente no entienden cómo pensar en un verdadero nivel de puerta paralela multiprocesamiento y terminan procesando en serie la mayor parte de lo que intentan hacer , esto se debe a que simplemente abren las herramientas de diseño y comienzan a programar como si estuvieran escribiendo 'C' o 'C ++'

1. En el tiempo que lleva compilar un diseño para un FPGA en una computadora doméstica, puede crear un diseño lógico simple en 74xx
2. Usando FPGA para un diseño, DEBE trabajar con simuladores en lugar de con el FPGA 'duro'. Es decir, si su diseño 74xx no funciona correctamente, puede jugar con las conexiones, con un FPGA debe volver a escribir, volver a ejecutar una simulación , y luego pasa más de 30 minutos volviendo a compilar el diseño FPGA.

Siga con el rango 74xx o 40xx, construya algunos 'sumadores', 'cambiadores' y flashes LED con compuerta, una vez que esté acostumbrado a ver chips discretos, se vuelve más fácil cuando trabaja con un 'blob' masivo que es un FPGA

Veo que se usan mucho dos tipos de lógica discreta:

• Tampones. Si necesita 60 mA para manejar una línea de bus larga, o si tiene una señal entrante de su placa que no quiere darle la oportunidad de freír su FPGA, aún necesita un dispositivo de almacenamiento intermedio discreto. Los buffers también se usan como cambiadores de nivel entre interfaces heredadas de 5 V y E / S FPGA de bajo voltaje.

• Poca lógica. TI, NXP, etc., todos tienen estos. Básicamente son las mismas funciones antiguas que la lógica TTL, pero generalmente solo una o dos puertas en un paquete. Y los paquetes son cosas microscópicas como SOT23 o SC70. Si solo necesita un inversor o una compuerta AND para arreglar una señal de control (por ejemplo, para la secuencia de la fuente de alimentación, o algo así), no desea utilizar una parte lógica programable de varios dólares si hay un $ .05 o $ .10 puerta disponible.

Bueno, si ya los tiene a mano, no hay razón para no hacer los laboratorios y tener una buena idea de lo que hacen y cómo operan.

Si bien los niveles básicos de TTL se están volviendo cada vez más obsoletos, hay varias líneas que ofrecen las mismas compuertas / lógica, pero más apropiadas para diseños más modernos ... CMOS, alta velocidad, bajo voltaje, etc.

Solo he tenido un uso ocasional para la serie 7400, pero cuando lo hice, me alegré de tener una buena comprensión de lo que la serie tenía para ofrecer.

La programación de FPGA es mucha programación, pero el hardware de destino es paralelo a un nivel que la mayoría de los programadores no pueden entender. Además, existen complicaciones (temporización, registro de señales, dirección del pin de E / S, etc., etc.) que simplemente no tienen análogo en el mundo purificado de la programación de aplicaciones.

Aprender la lógica 74xx lo ayudará porque le dará una idea de problemas como el registro de señales, hasta qué punto puede desplegar los relojes, etc. Lo importante es no enamorarse tanto de la lógica 74xx que no puede pensar más allá de eso: Los FPGA son capaces de hacer cosas increíbles en las manos correctas, y si todo lo que puede pensar es emular la lógica 74xx en ellos, está desperdiciando su potencial.

Muchos proyectos requerirán una cantidad de lógica discreta que es demasiado grande para construir prácticamente a partir de transistores discretos, pero para los cuales incluso un PLD sería excesivamente excesivo o usaría demasiada corriente. Es útil saber qué existencias de dispositivos 74HCxx, etc., que pueden cumplir tales roles. Tenga en cuenta que en algunos casos puede haber una parte 'obvia' para desempeñar un rol, pero otra parte en realidad puede desempeñarlo mejor. A veces puede ser posible usar una parte de una manera inesperada para cumplir con los requisitos únicos del proyecto. Un ejemplo del que estoy particularmente orgulloso fue el uso de un 74xx153 o 74xx253 con una resistencia y una pequeña tapa para realizar las dos funciones siguientes (entradas A, B y C; salidas X e Y):

X =! A
Y = salida C cuando! A & B; de lo contrario mantenga Y

No estoy seguro de que la resistencia y la tapa (en la retroalimentación de Y) fueran estrictamente necesarias, pero el diseño usó un chip lógico 74xx para cumplir una función para la cual, a principios de la década de 1980, otros diseñadores habrían usado múltiples chips.

La era en la que llenaba un pie cuadrado completo de espacio de PCB con lógica de pegamento (es decir, 74xx chips "pegados") terminó, a excepción de proyectos educativos, reacondicionamiento / creación de piezas de repuesto para placas de reemplazo obsoletas y la extraña alta confiabilidad, alta -temperatura, espacio, mil o producto con calificación aerodinámica, tal vez.

Durante los últimos dos años, he trabajado en placas que tienen toneladas de energía FPGA costosa. Aquí hay algunos ejemplos en los que 74xx todavía se usa en estos tableros:

• Controladores y receptores de bus o línea : algunas familias lógicas tienen una mejor capacidad de manejo de corriente que un microcontrolador o salida FPGA, y algunas familias lógicas no tienen tasas de respuesta tan venenosas como las salidas FPGA (EMI). Además, las entradas FPGA tienden a tener especificaciones muy estrictas para las señales de llamada más allá de su GND o los rieles de suministro. Un chip de una sola puerta entre un rastro proveniente de un lugar desagradable y su FPGA puede ahorrarle grandes preocupaciones.

• Partes de los circuitos relacionadas con la seguridad : construir algunas partes de su diseño con redundancia o un medio para verificar si algunas cosas aún funcionan según lo deseado a menudo es difícil o imposible utilizando un dispositivo programable (microcontrolador, FPGA, ...) solamente. Aquí es donde poca lógica (IC de puerta única) es muy útil. A veces, incluso uso la lógica construida con diodos, transistores discretos y / o resistencias (DTL discreto, RTL, TTL).

• Niveles de voltaje más altos de lo normal , a veces combinados con especificaciones de temporización extremadamente ajustadas , especialmente al diseñar circuitos analógicos o de alimentación, sucede que necesita algo de lógica alrededor de una parte de su circuito que funciona con 10 ... 15 V, o que necesita una interfaz entre algún evento en la parte de alimentación y un FPGA. Los chips CMOS de la serie 4000 siguen siendo impresionantes porque funcionan hasta (15 o más) 15 V. El DTL discreto se puede diseñar para manejar retrasos de propagación muy rápidos y voltajes> 3.3 V. Si necesita un controlador MOSFET que encienda el MOSFET solamente Si dos salidas que provienen de la "isla" de 3.3 V están de acuerdo, la compuerta lógica AND requerida y el cambiador de nivel al controlador de compuerta 0 y 10 V se pueden lograr utilizando lógica discreta.

• Costo y previsibilidad- algunas fuentes de alimentación industriales, incluso las más recientes, todavía no utilizan circuitos integrados de regulador de retorno específicos u otras "soluciones" integradas, y están diseñados alrededor de un solo circuito lógico con 14 pines. En grandes cantidades, estos circuitos integrados lógicos son muy baratos y cuestan una fracción de algún controlador PWM o lo que sea, y puede ajustar el circuito tan bien que sepa exactamente lo que está sucediendo. Lamentablemente, muchos circuitos integrados de suministro de energía aún dejan muchas preguntas sin responder en sus hojas de datos, y la mayoría de ellos fueron diseñados con una determinada aplicación en mente. Si tiene un requisito un poco fuera de la corriente principal, rápidamente llega al punto en el que se filtran muchos y muchos CI disponibles. (¿No desea un límite en la carga capacitiva en la salida? Manténgase alejado de cualquier cosa con un modo de hipo o una característica de corriente de retroceso, es decir

Resumiendo las cosas: hoy en día, es probable que no construyas nada con los circuitos integrados de la serie 74xx o 4000 que se pueden expresar en más de una o dos líneas de ecuaciones lógicas, pero las decenas de miles aún utilizan los pequeños ayudantes en aquellos campos donde se consideran como "solo algunos transistores en chip muy bien especificados" en un entorno analógico o de potencia.

Hoy en día, "aprender" los chips lógicos podría incluso ser más sobre sus especificaciones eléctricas de CC y CA en comparación con la forma en que puede construir grandes bloques lógicos o ALU completos con ellos (aunque esto último tampoco dañará).

La lógica discreta es una de esas cosas que todos deberían saber si diseñan o depuran placas electrónicas. Según tengo entendido, muy pocas personas realmente cavan en el diseño de lógica discreta a gran escala. Hay demasiadas opciones para colocar las mismas capacidades en un solo chip y algunos chips de soporte. Esto incluye microcontroladores, CPLD, FPGA, ASIC, SoC, PSoC, DSP (procesadores), etc. Microchip incluso tiene algunos microcontroladores con algunas celdas lógicas programables:

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

Probablemente hay muchas más opciones por ahí. La lógica discreta sigue siendo útil, pero no es necesario aprender a construir una ALU a partir de ellos. Tengo que estar de acuerdo con la lista de lógica discreta práctica de The Photon. De lo contrario, en mi opinión, los microcontroladores y los FPGA son los más prácticos para aprender.

Puede ser útil saber qué hay disponible, como dice Tevo. Dicho esto, realmente no pasé mucho tiempo con ellos. Al parecer, como usted, compré una pequeña selección de 7400 esperando que sean un paso en el camino.

No funcionó de esa manera.

Obviamente estás ansioso por los FPGA. Probablemente sea más importante mantener su interés y hacer cosas que considere divertidas que seguir un camino percibido. Después de todo ... si termina sintiéndose demasiado ocupado, puede quemar un poco y no volver por un tiempo.

Eche un vistazo a las 7400 piezas que tiene. ¿Crees que tienes un buen manejo de lo que hacen?

Creo que, como mínimo, debe comprender las puertas lógicas y las chanclas antes de saltar a los FPGA. Si tienes eso, hazlo.