سلام دوستان امیدوارم حالتون عالی باشه. در این آموزش، نگاه دقیقی به معرفی تراشه معکوس کننده منطقی 7414 خواهیم داشت. تراشه 74HC14 عضوی از خانواده از گیت های منطقی با سری 74XXXX است. این ماژول، معکوس کننده هگز اشمیت تریگر یا HEX Inverting Schmitt Trigger نیز نامیده می شود. این تراشه دارای 6 گیت NOT (معکوس کننده) مستقل با قابلیت اشمیت تریگر با خروجی بالا کش (pull up) است. تابع بولی که توسط این گیت های منطقی انجام می شود Y= است. 7414 تراشه ای 14 پینی است که در بسته های مختلف موجود است. 74HC14 در محدوده ولتاژ 2.0 ولت تا 6.0 ولت کار می کند. این تراشه یک معکوس کننده CMOS Schmitt با سرعت بالاتر است که با فناوری گیت سیلیکونی C2MOS طراحی شده است. در این مقاله نگاهی به پایه بندی، ساختار، مشخصات، کاربردها و کارکرد آن خواهیم داشت. 

مقدمه ای بر 74HC14

تراشه 74HC14 عضوی از خانواده از گیت های منطقی با سری 74XXXX است. این ماژول، معکوس کننده هگز اشمیت تریگر یا HEX Inverting Schmitt Trigger نیز نامیده می شود. 

این تراشه یک معکوس کننده CMOS Schmitt با سرعت بالاتر است که با فناوری گیت سیلیکونی C2MOS طراحی شده است. این تراشه عملکردی با سرعت بالاتر نسبت به سری LS تکنولوژی TTL را با توان کم ارائه می دهد.

پیکربندی پایه های آن مانند 74HC04 است، اما ورودی ها به اندازه 25% ولتاژ Vccهیسترزیس دارند.

به دلیل عملکرد اشمیت تریگر، از آن به عنوان گیرنده خط استفاده می شود که سیگنال های ورودی کند را دریافت می کند.

تمام ورودی های آن مجهز به مدارهای حفاظتی برای تخلیه استاتیکی یا ولتاژ زودگذر هستند.

توصیف پایه های 74HC14

Pin#Type                                            Parameters
Pin#11AIt   is an input of gate 1.
Pin#32AIt   is an input of gate 2.
Pin#53AIt   is an input of gate 3.
Pin#94AIt   is an input of gate 4.
Pin#115A-It   is an input of gate 5.
Pin#136AIt   is an input of gate 6.
Pin#7GNDIt   is connected to ground.
Pin#14VccIt   is connected to a positive voltage to provide power to all six gates.
Pin#21YIt   is an output of gate 1
Pin#42YIt   is an output of gate 2
Pin#63YIt   is an output of gate 3
Pin#84YIt   is an output of gate 4
Pin#105YIt   is an output of gate 5
Pin#126YIt   is an output of gate 6

برای درک بهتر این پایه بندی شکل زیر را مشاهده کنید.

ویژگی های 74HC14

ولتاژ کاری آن 0.5V- تا 7.0V+ است.

حداکثر جریان مجاز برای عبور از هر گیت 25 میلی آمپر است.

حداکثر جریان کلی که می تواند از پین های Vcc یا GND عبور کند 50 میلی آمپر است.

این ماژول دارای خروجی های نوع TTL می باشد.

مصونیت در برابر نویز دارد.

حداکثر ESD آن 2kv است.

زمان صعود معمول آن 85-625 ثانیه است (بسته به ولتاژ تغذیه)

زمان سقوط آن معمولاً 85-625 ثانیه است (بسته به ولتاژ تغذیه).

دمای کار آن 55- درجه سانتیگراد تا 125 درجه سانتیگراد است.

محدوده ولتاژ کاری آن 2.0 تا 6.0 ولت است.

قابلیت درایو خروجی آن 10 بار(load) از نوع LSTTL است.

قابلیت اتصال مستقیم به CMOS، NMOS و TTL را دارد.

این ماژول با الزامات استاندارد JEDEC No.7A سازگار است.

تراشه های آن از 60  ترانزیستور نوع FETیا گیت های معادل آن تشکیل شده است.

کارکرد 74HC14

همانطور که قبلا ذکر شد، 6 گیت اشمیت تریگر (معکوس) در 74HC14 وجود دارد که می توانیم هر کدام از این گیت ها را جداگانه استفاده کنیم.

مدار داخلی 74HC14 در شکل داده شده در زیر نشان داده شده است.

برای آگاهی از نحوه عملکرد یک گیت از این تراشه، آن را با منبع تغذیه و سیگنال آنالوگ در ورودی وصل می کنیم.

در شکل داده شده در بالا می بینیم که سیگنال سینوسی در ورودی اعمال می شود و (Vout) را به عنوان خروجی دریافت می کنیم. شکل ورودی، خروجی در نمودار بالا نشان داده شده است.

اصل کار اشمیت تریگر بسیار ساده است، خروجی اشمیت تریگر معکوس کننده تنها زمانی صفر (LOW) است که مقادیر ولتاژ ورودی از ولتاژ آستانه (+Vt) عبور کند.

در نمودار داده شده می بینیم که اگر مقدار ولتاژ ورودی (Vin) زیر ولتاژ آستانه (-Vt) باشد، ولتاژ خروجی یک (HIGH) ایجاد می شود. مقدار ولتاژ ورودی نزدیک به مقدار ولتاژ آستانه، مقدار ولتاژ خروجی حالت صفر (LOW) را نشان می دهد.

مقدار ولتاژ خروجی تا زمانی که مقدار ولتاژ ورودی نسبت به به ولتاژ آستانه کمتر باشد صفر می ماند. 

همانطور که از شکل پیداست سیگنال سینوسی به عنوان ورودی اعمال شده در حالیکه خروجی موج مربعی است. همچنین می توان از هر گیت بطور مستقل برای دریافت خروجی مطابق با نیاز خود استفاده کنیم.

زمان سوئیچینگ 74HC14

اکنون، زمان سوئیچینگ 74HC14 را مورد بحث قرار می دهیم و می بینیم که چقدر زمان برای سوئیچینگ لازم است.

هر گیت در 74HC14 مدتی طول می کشد تا خروجی را مطابق ورودی اعمال شده نشان دهد. به این زمان تأخیر، زمان سوئیچینگ می گویند. برای درک بهتر، نمودار سوئیچینگ 74HC14را ببینید.

دو نوع تاخیر وجود دارد که در هنگام تعویض رخ می دهد. که زمان صعود (tPHL) و زمان نزول (tPLH) هستند.

در یک نمودار مشخص می‌توانیم ببینیم تا زمانیکه ورودی بیشتر از ولتاژ آستانه معین است، VoHصفر (LOW) است و زمانی که ولتاژ ورودی کمتر از ولتاژ آستانه باشد، VoH یک (HIGH) می‌شود.

می توانیم از نمودار مشاهده کنیم که یک تاخیر بین بالا رفتن ورودی و صفر شدن Voh وجود دارد. به این تأخیر زمان صعود (tPHL) می گویند. مقدار زمان صعود (tPHL) 95ns است.

همچنین می‌توانیم از روی تصویر ببینیم که یک تاخیر زمانی بین ورودی منطقی به دلیل پایین آمدنش با یک شدن VoH در خروجی وجود دارد. به این تاخیر زمانی نزول (tPLH) می گویند.

همه این تأخیرها در فرکانس‌های بالاتر رخ می‌دهند، اگر فرکانس‌ها کمتر از فرکانس‌های داده شده باشند، خطاهای بزرگی وجود خواهد داشت.

کاربردهای 74HC14

این گیت دارای کاربردهای عمومی است.

در رایانه های شخصی و نوت بوک ها استفاده می شود.

در تلویزیون، دی وی دی، ست تاپ باکس استفاده می شود.

برای شبکه استفاده می شود.

همچنین در سیستم های دیجیتال استفاده می شود.