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【はじめに】
74シリーズってご存知ですか。デジタルICの標準です。歴史は省略して、私の好みでピックアップして機能を説明しようと思います。
74XXと書いてゆきますが、SN74LSXXであったり、TC74HCXXであったりします。SNとかTCとかは、メーカの型番の分類でLS,HCは動作の分類です。XXは機能を表します。
古いことなので、間違いもあるかもしれません。データシートが必要ならば、ここで検索してください。
74XXと74LSXXでは機能が幾分異なっておりますがここではTIのSN74LSXXについて書いてゆきます。
なお、MILシンボルで書いてゆきます。また、論理反転をあらわす ̄は/とします。
第一章 SSI
第一節 ゲート
【7400】
2入力NANDゲートです。ICは14ピンでNANDゲートが4つ入っています。
図1 7400のシンボル(その1)
A | B | OUT |
---|---|---|
L | L | H |
L | H | H |
H | L | H |
H | H | L |
図2 7400の真理値表
この真理値表を見ると 入力がともにH,HでANDだからHになるところが、NANDだからLになるわけだ。
さて、入力がLに着目するといずれかの入力がLだと出力がHになる。つまり、LのORだ、と気づきます。
図3 7400のシンボル(その2)
そこで、こういうシンボルもあることになります。
【7402】
2入力のNORゲートです。ICは14ピンでNORが4つ入っています。
図4 7402のシンボル(その1)
A | B | OUT |
---|---|---|
L | L | H |
L | H | L |
H | L | L |
H | H | L |
図5 7402の真理値表
この真理値表を見ると 入力がいずれかがHでORだからHになるところが、NORだからLになるわけだ。
さて、出力がHに着目すると入力がともにLだと出力がHになる。つまり、LのANDだ、と気づきます。
図6 7402のシンボル(その2)
そこで、こういうシンボルもあることになります。
【7403】
7400のオープンコレクタです。
図7 7403のイメージ
A | B | OUT |
---|---|---|
L | L | OFF |
L | H | OFF |
H | L | OFF |
H | H | ON |
図7−1 7403の真理値表
【7404】
インバータ(NOT)です。ICは14ピンで6つ入っています。
図8 7404のシンボル(その1)
A | OUT |
---|---|
L | H |
H | L |
図9 7404の真理値表
この真理値表を見ると 入力がHでNOTだからLになるわけだ。
さて、出力がHに着目すると入力がLだと出力がHになる、と気づきます。
図10 7404のシンボル(その2)
そこで、こういうシンボルもあることになります。
【7406】
7404のオープンコレクタです。
図11 7406のイメージ
A | OUT |
---|---|
L | OFF |
H | ON |
図12 7406の真理値表
【7407】
7407は、バッファのオープンコレクタです。
図13 7407のイメージ
A | OUT |
---|---|
L | ON |
H | OFF |
図14 7407の真理値表
【7408】
2入力ANDゲートです。ICは14ピンでANDゲートが4つ入っています。
図15 7408のシンボル(その1)
A | B | OUT |
---|---|---|
L | L | L |
L | H | L |
H | L | L |
H | H | H |
図16 7408の真理値表
この真理値表を見ると 入力がともにH,HでANDだからHになるわけだ。
さて、入力がLに着目するといずれかの入力がLだと出力がLになる。つまり、LのNORだ、と気づきます。
図17 7408のシンボル(その2)
そこで、こういうシンボルもあることになります。
【7410】
3入力NANDゲートです。ICは14ピンでNANDゲートが3つ入っています。
図15 7410のシンボル(その1)
A | B | C | OUT |
---|---|---|---|
L | L | L | H |
L | L | H | H |
L | H | L | H |
L | H | H | H |
H | L | L | H |
H | L | H | H |
H | H | L | H |
H | H | H | L |
図16 7410の真理値表
この真理値表を見ると 入力がともにH,H,HでANDだからHになるところが、NANDだからLになるわけだ。
さて、入力がLに着目するといずれかの入力がLだと出力がHになる。つまり、LのORだ、と気づきます。
図16−1 7410のシンボル(その2)
そこで、こういうシンボルもあることになります。
【7411】
3入力ANDゲートです。ICは14ピンでANDゲートが3つ入っています。
図17 7411のシンボル(その1)
A | B | C | OUT |
---|---|---|---|
L | L | L | L |
L | L | H | L |
L | H | L | L |
L | H | H | L |
H | L | L | L |
H | L | H | L |
H | H | L | L |
H | H | H | H |
図18 7411の真理値表
この真理値表を見ると 入力がともにH、H、HでANDだからHになるわけだ。
さて、入力がLに着目するといずれかの入力がLだと出力がLになる。つまり、LのNORだ、と気づきます。
図19 7411のシンボル(その2)
そこで、こういうシンボルもあることになります。
【7413】
4入力NANDです。入力はシュミットトリガータイプです。14ピンのICに2回路入っています。
図20 7413のシンボル(その1)
図21 7413のシンボル(その2)
【7414】
7404のシュミットトリガータイプです。
【7420】
4入力のNANDです。7413のシュミットトリガーでないものです。
【7421】
4入力のANDです。
【7427】
3入力のNORです。14ピンのICに3回路入っています。
図22 7427のシンボル(その1)
図23 7427のシンボル(その2)
【7430】
8入力NANDです。14ピンのICに1回路入っています。
【7432】
2入力ORです。14ピンのICに4回路入っています。
A | B | OUT |
---|---|---|
L | L | L |
L | H | H |
H | L | H |
H | H | H |
図24 7432の真理値表
図25 7432のシンボル(その1)
図26 7432のシンボル(その2)
【7486】
2入力のEXORです。14ピンのICに4回路入っています。
A | B | OUT |
---|---|---|
L | L | L |
L | H | H |
H | L | H |
H | H | L |
図27 7486の真理値表
図28 7486のシンボル
【74133】
13入力のNANDです。
第二節 フリップフロップ
【7473】
JKフリップフロップです。14ピンのICに2回路入っています。
SN7473とSN74LS73Aでは、クロックがレベルかエッジかで違います。
図29 SN74LS73Aのシンボル
CLR | CLK | J | K | Q | /Q |
---|---|---|---|---|---|
L | X | X | X | L | H |
H | ↓ | L | L | HOLD | HOLD |
H | ↓ | H | L | H | L |
H | ↓ | L | H | L | H |
H | ↓ | H | H | TOGGLE | TOGGLE |
H | H | X | X | HOLD | HOLD |
図30 74LS73Aのファンクションテーブル
この74LS73はクロックの立下りで変化します。
HOLDは、変化なし、TOGGLEはクロックの立下りで反転します。
【7474】
DFFです。14ピンのICに2回路入っています。
図31 7474のシンボル
CLR | PRS | CLK | D | Q | /Q |
---|---|---|---|---|---|
L | L | X | X | 禁止 | 禁止 |
H | L | X | X | H | L |
L | H | X | X | L | H |
H | H | ↑ | L | L | H |
H | H | ↑ | H | H | L |
H | H | L | X | HOLD | HOLD |
図32 7474のファンクションテーブル
CLR,PRSは非同期で負論理のクリア、セットです。ともに、Lは禁止扱いです。
クロックの立ち上がりで、Dを読み込みます。
【74107】
JKフリップフロップです。14ピンのICに2回路入っています。
SN74107とSN74LS107Aでは、クロックがレベルかエッジかで違います。
図33 SN74LS107Aのシンボル
CLR | CLK | J | K | Q | /Q |
---|---|---|---|---|---|
L | X | X | X | L | H |
H | ↓ | L | L | HOLD | HOLD |
H | ↓ | H | L | H | L |
H | ↓ | L | H | L | H |
H | ↓ | H | H | TOGGLE | TOGGLE |
H | H | X | X | HOLD | HOLD |
図34 74LS107Aのファンクションテーブル
この74LS107Aはクロックの立下りで変化します。
HOLDは、変化なし、TOGGLEはクロックの立下りで反転します。
【74109】
74109はJKFFです。16ピンに2回路はいっています。
Jと/Kとなっています。つまり、Kは負論理です。
図35 74109のシンボル
CLR | PRS | CLK | J | /K | Q | /Q |
---|---|---|---|---|---|---|
L | L | X | X | X | 禁止 | 禁止 |
H | L | X | X | X | H | L |
L | H | X | X | X | L | H |
H | H | ↑ | L | H | HOLD | HOLD |
H | H | ↑ | H | H | H | L |
H | H | ↑ | L | L | L | H |
H | H | ↑ | H | L | TOGGLE | TOGGLE |
H | H | L | X | X | HOLD | HOLD |
図36 74LS109のファンクションテーブル
CLR,PRSは非同期で負論理のクリア、セットです。ともに、Lは禁止扱いです。
クロックの立ち上がりで、変化します。
なお、J、/Kを接続すると機能としてはDFFになります。
第三節 モノマルチ
【74121】
モノマルチ
【74123】
リトリガブルモノマルチ
【74221】
モノマルチ
第四節 トライステートバッファ
【74125】
74125はトライステートバッファです。14ピンに4回路はいっています。
図37 74125のシンボル
G=LでINがOUTにでてゆきます。G=HでOUTはOFFになりハイインピーダンスになります。Hi-Zと書きます。
IN | G | OUT |
---|---|---|
L | L | L |
L | H | Hi-Z |
H | L | H |
H | H | Hi-Z |
図38 74125の真理値表
【74126】
74126はトライステートバッファです。14ピンに4回路はいっています。
図39 74126のシンボル
G=HでINがOUTにでてゆきます。G=LでOUTはOFFになりハイインピーダンスになります。Hi-Zと書きます。
IN | G | OUT |
---|---|---|
L | L | Hi-Z |
L | H | L |
H | L | Hi-Z |
H | H | H |
図40 74126の真理値表
第二章 MSI
第一節 デコーダー
【7442】
7442はBCDのデコーダーです。16ピンICです。
BCDとは、2進4bitの16組の値(0〜F)のうち0-9のみ使うものです。
図41 7442のシンボル
A | B | C | D | Y0 | Y1 | Y2 | Y3 | Y4 | Y5 | Y6 | Y7 | Y8 | Y9 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
L | L | L | L | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H |
H | L | L | L | H | L | H | H | H | H | H | H | H | H |
L | H | L | L | H | H | L | H | H | H | H | H | H | H |
H | H | L | L | H | H | H | L | H | H | H | H | H | H |
L | L | H | L | H | H | H | H | L | H | H | H | H | H |
H | L | H | L | H | H | H | H | H | L | H | H | H | H |
L | H | H | L | H | H | H | H | H | H | L | H | H | H |
H | H | H | L | H | H | H | H | H | H | H | L | H | H |
L | L | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | L | H |
H | L | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | L |
L | H | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H |
H | H | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H |
L | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H |
H | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H |
L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H |
H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H |
図42 7442の真理値表
入力A-Dの2進4bitはDが最上位、Aが最下位となります。Y0はD-Aが0のときL、Y1はD-Aが1のときL、Y2はD-Aが2のときLという具合で、Y9はD-Aが9のときLになります。BCDtoデシマルデコーダーですから出力が同時にLになることはありません。
【7447】
7セグメントデコーダーです。16ピンのICです。7セグメントとは以下のような形の表示器をいいます。
図43 7セグメントディスプレー(表示器)
2進4ビットの値とデコーダーの関係はこのようになります。
図44 2進4bitと表示の関係
図45 7447のシンボル
LTはランプテスト端子で、Lにすると全てのセグメントがつきます。RBIがLであると、0のとき0がつきません。
つまり、6個の7447で6桁表示のときで、”001234”という6桁表示のとき” 1234”のように不要な0が消したいときがあります。
このようにするには、最上位のRBIをLにしてRBOを次の桁のRBIにつなぐということを最下位までおこなうと、自動的に上位の不要な0でランプがつきません。
このICは使ったことがなく得意ではありません。
LT | RBI | D | C | B | A | BI/RBO | a | b | c | d | e | f | g | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0 | H | H | L | L | L | L | H | ON | ON | ON | ON | ON | ON | OFF |
1 | H | X | L | L | L | H | H | OFF | ON | ON | OFF | OFF | OFF | OFF |
2 | H | X | L | L | H | L | H | ON | ON | OFF | ON | ON | OFF | ON |
3 | H | X | L | L | H | H | H | ON | ON | ON | ON | OFF | OFF | ON |
4 | H | X | L | H | L | L | H | OFF | ON | ON | OFF | OFF | ON | ON |
5 | H | X | L | H | L | H | H | ON | OFF | ON | ON | OFF | ON | ON |
6 | H | X | L | H | H | L | H | OFF | OFF | ON | ON | ON | ON | ON |
7 | H | X | L | H | H | H | H | ON | ON | ON | OFF | OFF | OFF | OFF |
8 | H | X | H | L | L | L | H | ON | ON | ON | ON | ON | ON | ON |
9 | H | X | H | L | L | H | H | ON | ON | ON | OFF | OFF | ON | ON |
10 | H | X | H | L | H | L | H | OFF | OFF | OFF | ON | ON | OFF | ON |
11 | H | X | H | L | H | H | H | OFF | OFF | ON | ON | OFF | OFF | ON |
12 | H | X | H | H | L | L | H | OFF | ON | OFF | OFF | OFF | ON | ON |
13 | H | X | H | H | L | H | H | ON | OFF | OFF | ON | OFF | ON | ON |
14 | H | X | H | H | H | L | H | OFF | OFF | OFF | ON | ON | ON | ON |
15 | H | X | H | H | H | H | H | OFF | OFF | OFF | OFF | OFF | OFF | OFF |
BI | H | X | X | X | X | X | L | OFF | OFF | OFF | OFF | OFF | OFF | OFF |
RBI | H | L | L | L | L | L | L | OFF | OFF | OFF | OFF | OFF | OFF | OFF |
LT | L | X | X | X | X | X | H | ON | ON | ON | ON | ON | ON | ON |
図46 7447の真理値表
【74138】
16ピンのICです。2進3ビットを8にデコード(3to8でコーダー)します。
G1,G2A,G2Bがイネーブルとか拡張に都合が良いのでマイコンのアドレスデコーダーに良く使われました。
図47 74138のシンボル
G1,G2A,G2Bはイネーブルゲートです。G1=H,G2A=L,G2B=Lで出力がでますが、この組合せ以外では出力は全てHです。
G1 | G2 | C | B | A | Y0 | Y1 | Y2 | Y3 | Y4 | Y5 | Y6 | Y7 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
X | H | X | X | X | H | H | H | H | H | H | H | H |
L | X | X | X | X | H | H | H | H | H | H | H | H |
H | L | L | L | L | L | H | H | H | H | H | H | H |
H | L | L | L | H | H | L | H | H | H | H | H | H |
H | L | L | H | L | H | H | L | H | H | H | H | H |
H | L | L | H | H | H | H | H | L | H | H | H | H |
H | L | H | L | L | H | H | H | H | L | H | H | H |
H | L | H | L | H | H | H | H | H | H | L | H | H |
H | L | H | H | L | H | H | H | H | H | H | L | H |
H | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | L |
図48 74138の真理値表(G2はG2A,G2Bの両方ともこの値の場合)
【74139】
16ピンのICです。2to4のデコーダーです。2回路入っています。
図49 74139のシンボル
G | A | B | Y0 | Y1 | Y2 | Y3 |
---|---|---|---|---|---|---|
H | X | X | H | H | H | H |
L | L | L | L | H | H | H |
L | L | H | H | L | H | H |
L | H | L | H | H | L | H |
L | H | H | H | H | H | L |
図50 74139の真理値表
【74154】
24ピンのICです。4to16のデコーダ-です。
図51 74154のシンボル
G1 | G2 | D | C | B | A | Y0 | Y1 | Y2 | Y3 | Y4 | Y5 | Y6 | Y7 | Y8 | Y9 | Y10 | Y11 | Y12 | Y13 | Y14 | Y15 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
H | H | X | X | X | X | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H |
H | L | X | X | X | X | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H |
L | H | X | X | X | X | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H |
L | L | L | L | L | L | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H |
L | L | L | L | L | H | H | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H |
L | L | L | L | H | L | H | H | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H |
L | L | L | L | H | H | H | H | H | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H |
L | L | L | H | L | L | H | H | H | H | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H |
L | L | L | H | L | H | H | H | H | H | H | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H |
L | L | L | H | H | L | H | H | H | H | H | H | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H |
L | L | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | L | H | H | H | H | H | H | H | H |
L | L | H | L | L | L | H | H | H | H | H | H | H | H | L | H | H | H | H | H | H | H |
L | L | H | L | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | L | H | H | H | H | H | H |
L | L | H | L | H | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | L | H | H | H | H | H |
L | L | H | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | L | H | H | H | H |
L | L | H | H | L | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | L | H | H | H |
L | L | H | H | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | L | H | H |
L | L | H | H | H | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | L | H |
L | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | L |
図52 74154の真理値表
【デコーダーの使い方】
デコーダーは、2進数からあるパターンを引き出すために使われますが、デコードするときにグリッチが発生します。
図53 信号のデコードに発生するグリッチ(Y3,Y5のばたばた部分)
この場合の例では、ABCDがほぼ同時に変化するので本来出力のされないY3にグリッチでLが発生します。本来出力されるべきY5にグリッチが入っています。
グリッチはABCDが同時でなくても、どれかが変化すると発生します。
したがって、このばあい、これらの出力はフリップフロップにつなぐことは出来ません。
これを避けるためには、デコードする信号より遅れていずれの変化より狭いイネーブルがないといけません。
図54 Gというイネーブルのあるデコーダの動作
7442なんかだとイネーブル信号がありませんから、よほど注意して使う場所を選ばないといけません。
図55 74138の内部回路
これからもわかるようにA,B,Cは反転したものとさらに反転したものがあります。この時間差がグリッチの原因なのです。
つまり、既にイネーブルがでていてC=L,B=Lであるとき、A=HからA=Lに変わったとき、Y1の出力は既にLなのですが、Y1のAは反転の反転であり遅れるのでY1の出力はそのままLで、またY0はY1のAより速いので出力はLになり、2つとも同時に出力がLになるのです。
ところで、G1,G2A,G2Bのゲートの出力を太く書きましたが、全てに共通に入っているので、これをON/OFFすれば、全てが同時にON/OFFするので、イネーブルに使えます。
第二節 セレクタ
【74151】
74151は8to1のセレクタです。16ピンのICです。
図56 74151のシンボル
D0-D7をA,B,Cの2進数で選択します。G=Lのとき、(CBA)=nならばY=Dn W=/Dnとなります。
図56−1 機能模式図
G | C | B | A | Y | W |
---|---|---|---|---|---|
H | X | X | X | L | H |
L | L | L | L | D0 | /D0 |
L | L | L | H | D1 | /D1 |
L | L | H | L | D2 | /D2 |
L | L | H | H | D3 | /D3 |
L | H | L | L | D4 | /D4 |
L | H | L | H | D5 | /D5 |
L | H | H | L | D6 | /D6 |
L | H | H | H | D7 | /D7 |
図57 74151の真理値表
デコーダーと同じようにABCが確定したあとGをLにしないといけません。
【74153】
74153は4to1のセレクタです。16ピンのICです。
図58 74153のシンボル
C0-C3をABで選択します。G1=Lのとき(BA)=nならばY1=1Cnです。また、G2=Lならば、Y2=2Cnです。A,Bは共通です。
図58−1 74153の機能模式図
B | A | G1 | G2 | Y1 | Y2 |
---|---|---|---|---|---|
X | X | H | H | L | L |
L | L | L | H | 1C0 | L |
L | H | L | H | 1C1 | L |
H | L | L | H | 1C2 | L |
H | H | L | H | 1C3 | L |
L | L | H | L | L | 2C0 |
L | H | H | L | L | 2C1 |
H | L | H | L | L | 2C2 |
H | H | H | L | L | 2C3 |
L | L | L | L | 1C0 | 2C0 |
L | H | L | L | 1C1 | 2C1 |
H | L | L | L | 1C2 | 2C2 |
H | H | L | L | 1C3 | 2C3 |
図59 74153の真理値表
デコーダーと同じくA,Bが確定したあとGをLにしないといけません。
【74157】
74157は2o1のセレクタです。16ピンのICです。
図60 74157のシンボル
G=LでSA/BがLならnA=nY、HならnB=nYです。つまり、SA/BでA,Bを選択することです。
図61 機能模式図
G | SA/B | Y1 | Y2 | Y3 | Y4 |
---|---|---|---|---|---|
H | X | L | L | L | L |
L | L | 1A | 2A | 3A | 4A |
L | H | 1B | 2B | 3B | 4B |
図62 74157の真理値表
【74158】
論理的には74157と同じですが、出力にインバータをつけたものです。
図63 74158のシンボル
G | SA/B | Y1 | Y2 | Y3 | Y4 |
---|---|---|---|---|---|
H | X | H | H | H | H |
L | L | /1A | /2A | /3A | /4A |
L | H | /1B | /2B | /3B | /4B |
図64 74158の真理値表
第三節 シフトレジスタ
【74164】
74164は8ビットのシリアル入力でパラレル出力のシフトレジスタです。14ピンのICです。
図65 74164のシンボル
CLRは非同期のクリアです。A,BはANDになっています。クロックの立ち上がりで、シフトします。このシンボルでは上から下へ、すなわちQ0-6がQ1-7に移動します。Q0にはABが入ります。
図66 動作例
動作例を示します。CLRがCLKの立ち上がりと重ならないようにかかれています。
同様にA,Bもそのようにかかれています。そのような場合、セットアップtsuを満足しなければなりません。
また、ホールドタイムthも注意が必要です。
CLR | CLK | A | B | QA | QB | QC | QD | QE | QF | QG | QH |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
L | X | X | X | L | L | L | L | L | L | L | L |
H | L | X | X | QA0 | QB0 | QC0 | QD0 | QE0 | QF0 | QG0 | QH0 |
H | ↑ | H | H | H | QAn | QBn | QCn | QDn | QEn | QFn | QGn |
H | ↑ | L | X | L | QAn | QBn | QCn | QDn | QEn | QFn | QGn |
H | ↑ | X | L | L | QAn | QBn | QCn | QDn | QEn | QFn | QGn |
図67 74164の真理値表
QA0とQAnという表現はQA0は前の状態という意味で変化しないこと表します。QAnは1クロック前のQAの値です。たとえば、QDはQCnとなっていますがQDはクロックが来る前のQCの値がQDになるということです。
真理値表みれば、DBはQAn,、QCはQBnという具合に左の値を取り込みます。ですから右シフトといいます。
図68 74164の回路イメージ
これを実現するとなれば、74273で構成したシフトレジスタに7408をつなげば出来ます。
【74165】
74165は8ビットのパラレル入力でシリアル出力のシフトレジスタです。16ピンのICです。
図69 74165のシンボル
図70 74165の動作例
入力はLD=Lで非同期で読み込まれます。したがって、CLKと位相関係を満足するようtsu,thを守らなければなりません。INHとCLKもタイミングが難しいICです。
LD | SER | CLK | INH | A | B | C | D | E | F | G | H | QH |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
L | X | X | X | a | b | c | d | e | f | g | h | h |
H | X | L | L | X | X | X | X | X | X | X | X | QH0 |
H | H | ↑ | L | X | X | X | X | X | X | X | X | QGn |
H | L | ↑ | L | X | X | X | X | X | X | X | X | QGn |
H | X | X | H | X | X | X | X | X | X | X | X | QH0 |
図71 74165の真理値表
図72 74165の回路イメージ
【74194】
74194は4ビットのパラレル入力でパラレル出力の双方向シフトレジスタです。16ピンのICです。
図73 74194のシンボル
S1,S0で左右のシフトが出来ます。右シフトではSRがらシリアルが読み込まれ、左ではSLが読み込まれます。ロードではABCDが読み込まれます。
これまでのシフトレジスタと違ってホールドが出来ます。CLRは非同期です。
CLR | S1 | S0 | CLK | SL | SR | A | B | C | D | QA | QB | QC | QD | 動作 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
L | X | X | X | X | X | X | X | X | X | L | L | L | L | クリア |
H | X | X | L | X | X | X | X | X | X | QA0 | QB0 | QC0 | QD0 | ホールド |
H | H | H | ↑ | X | X | a | b | c | d | a | b | c | d | ロード |
H | L | H | ↑ | X | H | X | X | X | X | H | QAn | QBn | QCn | 右シフト |
H | L | H | ↑ | X | L | X | X | X | X | L | QAn | QBn | QCn | 右シフト |
H | H | L | ↑ | H | X | X | X | X | X | QBn | QCn | QDn | H | 左シフト |
H | H | L | ↑ | L | X | X | X | X | X | QBn | QCn | QDn | L | 左シフト |
H | L | L | ↑ | X | X | X | X | X | X | QA0 | QB0 | QC0 | QD0 | ホールド |
図74 74194の真理値表
【74195】
74195は4ビットのパラレル入力でパラレル出力のシフトレジスタです。16ピンのICです。
図75 74195のシンボル
右シフトのシフトレジスタです。CLRは非同期です。J,/Kの組合せでQAを残したままシフトできます。
CLR | LD | CLK | J | /K | A | B | C | D | QA | QB | QC | QD | 動作 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
L | X | X | X | X | X | X | X | X | L | L | L | L | クリア |
H | L | ↑ | X | X | a | b | c | d | a | b | c | d | ロード |
H | H | ↑ | L | H | X | X | X | X | QA0 | QA0 | QBn | QCn | QAはホールド/シフト |
H | H | ↑ | L | L | X | X | X | X | L | QAn | QBn | QCn | シフト |
H | H | ↑ | H | H | X | X | X | X | H | QAn | QBn | QCn | シフト |
H | H | ↑ | H | L | X | X | X | X | /QA0 | QA0 | QBn | QCn | QAは反転ホールド/シフト |
図76 74195の真理値表
第四節 カウンタ
カウンタは、以下のとおりです。
10進 | 16進 | |
---|---|---|
(非同期クリア)カウンタ | 74160 | 74161 |
(同期クリア)カウンタ | 74162 | 74163 |
U/Dカウンタ | 74168 | 74169 |
(非同期ロード)U/Dカウンタ | 74190 | 74191 |
非同期U/Dカウンタ | 74192 | 74193 |
図77 カウンタの分類表
【74160,74161,74162,74163】
74160,161,162,163は4ビットのローダブルの同期式カウンタです。16ピンのICです。
160,161はクリアが非同期です。162,163は同期クリアです。160,162は10進カウンタ、161,163は16進カウンタです。
図78 74160,74161,74162.74163のシンボル図
EPとETがともにHでカウントします。カウンタがMAXカウント値のときRCはHになります。RCはETとANDが組まれていますがEPはRCに関係しません。
図78−1 使い方の例
CLR | LD | CLK | EP | ET | IA | IB | IC | ID | QA | QB | QC | QD | RC | 動作 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
L | X | X | X | X | X | X | X | X | L | L | L | L | L | クリア |
H | L | ↑ | X | L | a | b | c | d | a | b | c | d | L | ロード |
H | L | ↑ | X | H | a | b | c | d | a | b | c | d | abcdがMAXカウント値の時H | ロード |
H | H | ↑ | L | L | X | X | X | X | QA0 | QB0 | QC0 | QD0 | L | ホールド |
H | H | ↑ | L | H | X | X | X | X | QA0 | QB0 | QC0 | QD0 | QA0-QD0がMAXカウント値の時H | ホールド |
H | H | ↑ | H | L | X | X | X | X | QA0 | QB0 | QC0 | QD0 | L | ホールド |
H | H | ↑ | H | H | X | X | X | X | QAn | QBn | QCn | QDn | QA0-QD0がMAXカウント値の時H | カウント |
図79 74160,161の真理値表 (MAXカウント値は160は9、161はF)
CLR | LD | CLK | EP | ET | IA | IB | IC | ID | QA | QB | QC | QD | RC | 動作 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
L | X | ↑ | X | X | X | X | X | X | L | L | L | L | L | クリア |
H | L | ↑ | X | L | a | b | c | d | a | b | c | d | L | ロード |
H | L | ↑ | X | H | a | b | c | d | a | b | c | d | abcdがMAXカウント値の時H | ロード |
H | H | ↑ | L | L | X | X | X | X | QA0 | QB0 | QC0 | QD0 | L | ホールド |
H | H | ↑ | L | H | X | X | X | X | QA0 | QB0 | QC0 | QD0 | QA0-QD0がMAXカウント値の時H | ホールド |
H | H | ↑ | H | L | X | X | X | X | QA0 | QB0 | QC0 | QD0 | L | ホールド |
H | H | ↑ | H | H | X | X | X | X | QAn | QBn | QCn | QDn | QA0-QD0がMAXカウント値の時H | カウント |
図80 74162,163の真理値表 (MAXカウント値は161は9、163はF)
【74168,74169】
74168,169は4ビットのローダブルの同期式アップ・ダウンカウンタです。16ピンのICです。
図81 74168、74169のシンボル
U/Dにより、Hならカウントアップ、Lならダウンカウントします。TCは74162,3と同じで、ETがLででますが負論理でカウントアップならMAXカウント値で、ダウンカウントでは0の時にでます。なお、74168のTCはQA*QD*U/Dとなっています。
U/D | LD | CLK | EP | ET | IA | IB | IC | ID | QA | QB | QC | QD | TC | 動作 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
L | L | ↑ | X | L | a | b | c | d | a | b | c | d | abcdが0の時L | ロード |
H | L | ↑ | X | L | a | b | c | d | a | b | c | d | abcdがMAXカウント値の時L | ロード |
L | L | ↑ | X | H | a | b | c | d | a | b | c | d | H | ロード |
H | L | ↑ | X | H | a | b | c | d | a | b | c | d | H | ロード |
L | H | ↑ | L | L | X | X | X | X | QAn | QBn | QCn | QDn | QA0-QD0が0の時L | ダウンカウント |
L | H | ↑ | L | H | X | X | X | X | QA0 | QB0 | QC0 | QD0 | H | ホールド |
L | H | ↑ | H | L | X | X | X | X | QA0 | QB0 | QC0 | QD0 | QA0-QD0が0の時L | ホールド |
L | H | ↑ | H | H | X | X | X | X | QA0 | QB0 | QC0 | QD0 | H | ホールド |
H | H | ↑ | L | L | X | X | X | X | QAn | QBn | QCn | QDn | QA0-QD0がMAXカウント値の時L | アップカウント |
H | H | ↑ | L | H | X | X | X | X | QA0 | QB0 | QC0 | QD0 | H | ホールド |
H | H | ↑ | H | L | X | X | X | X | QA0 | QB0 | QC0 | QD0 | QA0-QD0がMAXカウント値の時L | ホールド |
H | H | ↑ | H | H | X | X | X | X | QA0 | QB0 | QC0 | QD0 | H | ホールド |
図82 74168、74169真理値表(MAXカウント値は168は9、169はF)
【74190,74191】
74190,191は4ビットのローダブルの同期式アップ・ダウンカウンタです。16ピンのICです。
図83 74190,74191のシンボル
D/Uにより、Hならダウンカウント、Lならアップカウントします。MAX/MINはカウンタが最大または0のときでます。LDは非同期です。RCはMAX/MINとクロックとCTENのANDがとられており、MAX/MINがHでクロックがLでCTENがLでLになります。
D/U | LD | CLK | CTEN | IA | IB | IC | ID | QA | QB | QC | QD | MAX/MIN | 動作 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
X | L | X | X | a | b | c | d | a | b | c | d | abcdが0(ダウンのとき)またはMAXカウント値(アップのとき)の時H | ロード |
X | H | ↑ | H | X | X | X | X | QA0 | QB0 | QC0 | QD0 | QA-QDが0(ダウンのとき)またはMAXカウント値(アップのとき)の時H | ホールド |
L | H | ↑ | L | X | X | X | X | QAn | QBn | QCn | QDn | QA-QDがMAXカウント値の時H | アップカウント |
H | H | ↑ | L | X | X | X | X | QAn | QBn | QCn | QDn | QA-QDが0の時H | ダウンカウント |
図84 74190、74191の真理値表
【74192,74193】
74192,193は4ビットのローダブルの非同期式アップ・ダウンカウンタです。16ピンのICです。
図85 74192,74193のシンボル
カウントアップさせるには、UP CLKにクロックをいれます。オーバーフローするとCOはクロックがLのときLになります。
カウントダウンさせるにはDOWN CLKにクロックを入れます。0になるとBOはクロックがLのときがLになります。
LD,CLRは非同期です。
図86 使い方の例
CLR | LD | UP CLK | DOWN CLK | IA | IB | IC | ID | QA | QB | QC | QD | C0 | BO | 動作 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
H | X | X | X | X | X | X | X | L | L | L | L | H | H | クリア |
L | L | X | X | a | b | c | d | a | b | c | d | H | H | ロード |
L | H | ↑ | X | X | X | X | X | QAn | QBn | QCn | QDn | QA-QDがMAXカウント値の時L | H | アップカウント |
L | H | X | ↑ | X | X | X | X | QAn | QBn | QCn | QDn | H | QA-QDが0の時L | ダウンカウント |
図87 74192,74193の真理値表(MAXカウント値は74192は9、74193はF)
第五節 プライオリティエンコーダー
【74147】
74147は、プライオリティーエンコーダーです。16pinのICです。
図88 74147のシンボル
エンコーダーですが、各入力に優先順位が設けられています。1より2、2より3という具合に9が一番優先されます。その結果がABCDにバイナリになって出力されます。但し、負論理出力です。
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | D | C | B | A |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H |
X | X | X | X | X | X | X | X | L | L | H | H | L |
X | X | X | X | X | X | X | L | H | L | H | H | H |
X | X | X | X | X | X | L | H | H | H | L | L | L |
X | X | X | X | X | L | H | H | H | H | L | L | H |
X | X | X | X | L | H | H | H | H | H | L | H | L |
X | X | X | L | H | H | H | H | H | H | L | H | H |
X | X | L | H | H | H | H | H | H | H | H | L | L |
X | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | L | H |
L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | L |
図89 74147の真理値表
【74148】
74148は、カスケード接続で拡張できるプライオリティーエンコーダーです。16pinのICです。
図90 74148のシンボル
EI | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | A2 | A1 | A0 | GS | EO |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
H | X | X | X | X | X | X | X | X | H | H | H | H | H |
L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | L |
L | X | X | X | X | X | X | X | L | L | L | L | L | H |
L | X | X | X | X | X | X | L | H | L | L | H | L | H |
L | X | X | X | X | X | L | H | H | L | H | L | L | H |
L | X | X | X | X | L | H | H | H | L | H | H | L | H |
L | X | X | X | L | H | H | H | H | H | L | L | L | H |
L | X | X | L | H | H | H | H | H | H | L | H | L | H |
L | X | L | H | H | H | H | H | H | H | H | L | L | H |
L | L | H | H | H | H | H | H | H | H | H | H | L | H |
図91 74148の真理値表
図92 16入力に拡張した例 (但し出力は全て負論理)
第六節 コンパレータ
【7485】
7485は重みつけのバイナリコンパレータです。14pinのICです。
図93 7485のシンボル
A3-A0の4ビットバイナリとB3-B0の4ビットバイナリを比較します。カスケードできるよう下位のコンパレータからのA<B、A=B、A>B入力があります。また上位のコンパレータへのA<B、A=B、A>B出力があります。
A3,B3 | A2,B2 | A1,B1 | A0,B0 | A>B | A=B | A<B | A>B | A=B | A<B |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
A3>B3 | X | X | X | X | X | X | H | L | L |
A3<B3 | X | X | X | X | X | X | L | H | L |
A3=B3 | A2>B2 | X | X | X | X | X | H | L | L |
A3=B3 | A2<B2 | X | X | X | X | X | L | H | L |
A3=B3 | A2=B2 | A1>B1 | X | X | X | X | H | L | L |
A3=B3 | A2=B2 | A1<B1 | X | X | X | X | L | H | L |
A3=B3 | A2=B2 | A1=B1 | A0<B0 | X | X | X | H | L | L |
A3=B3 | A2=B2 | A1=B1 | A0>B0 | X | X | X | L | H | L |
A3=B3 | A2=B2 | A1=B1 | A0=B0 | H | L | L | H | L | L |
A3=B3 | A2=B2 | A1=B1 | A0=B0 | L | H | L | L | H | L |
A3=B3 | A2=B2 | A1=B1 | A0=B0 | X | X | H | L | L | H |
A3=B3 | A2=B2 | A1=B1 | A0=B0 | H | H | L | L | L | L |
A3=B3 | A2=B2 | A1=B1 | A0=B0 | L | L | L | H | H | L |
図94 7485の真理値表
第七節 アダー
【7483】
7483は4ビットのフルアッダーです。14pinのICです。
図95 7483のシンボル
A3-A0の4ビットバイナリとB3-B0の4ビットバイナリを加算します。C0はカスケードしたときの下位からの桁上がりで、C4はこの桁から上位の桁への桁上がりです。
図96 16ビット加算器の構成例
第八節 バスゲート
【74240、74244】
74240,74244は、トライステートのバスバッファです。20pinのICで2組入っています。
図97 74244シンボル図
図98 74244内部概念図
内部は4ビット単位のトライステートバッファです。入力はシュミットトリガーになっており、出力の駆動能力は大きくなっています。GAがLでA→YA、,GBがLでB→YBとなり、GAがHならYA,GBがHならYBはHi-Zになります。
74240は、出力が反転しています。
図99 74240のシンボル
【74245】
74245は双方向バスバッファです。20pinのICです。
図100 74245のシンボル
図101 74245の内部概念図
GがLでアクティブになり、HではA,BともHi-Zです。DIRがHならA→Bで、LならA←Bです。
A,B入力はシュミットトリガーで出力は駆動能力が大きくなっています。
第九節 レジスタファイル
【74170】
74170は16pinのレジスタファイルです。
図102 74170のシンボル
74170は4ビット4アドレスのレジスタファイルです。読み書きは同時に出来ます。アドレスの指定はRA0,1が読み出し、WA0,1が書きこみです。RE、WEはイネーブルです。REがHのとき出力はHになります。なお、出力はオープンコレクタです。したがって、ワイヤードORで拡張できます。
第十節 ALU
【74181】
74181はALUで24pinのICです。
図103 74181のシンボル(左正論理 右負論理)
入力A,Bと演算操作してFに出力します。桁上がりはCnは下位からの入力、Cn+4は桁上がり出力です。X,YおよびCP,CGはキャリールックアヘッド(74182)用の出力で、高速にキャリーを生成します。
演算操作は、S入力とMで指定できます。
モード | M=H (論理操作) |
M=L(算術操作) | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
S3 | S2 | S1 | S0 | /Cn=H(キャリーなし) | /Cn=L(キャリー-あり) | |
L | L | L | L | F=/A | F=A | F=A + 1 |
L | L | L | H | F=/(A or B) | F=A + B | F=(A or B) + 1 |
L | L | H | L | F=/A and B | F=A + /B | F=(A or /B) + 1 |
L | L | H | H | F=0 | F=−1(2の補数) | F=0 |
L | H | L | L | F=/(A and B) | F=A + (A and /B) | F=A + (A and /B) + 1 |
L | H | L | H | F=/B | F=( A or B) + (A and /B) | F=( A or B) + (A and /B) + 1 |
L | H | H | L | F=A exor B | F=A - B - 1 | F=A-B |
L | H | H | H | F=A and /B | F=(A and /B) - 1 | F=(A and /B) |
H | L | L | L | F=/A or B | F=A + (A and B) | F=A + (A and B) + 1 |
H | L | L | H | F=/(A exor B) | F=A + B | F=A + B + 1 |
H | L | H | L | F=B | F=(A or /B) + (A and B) | F=(A or /B) + (A and B) + 1 |
H | L | H | H | F=A and B | F=(A and B) - 1 | F=(A and B) |
H | H | L | L | F=1 | F=A+A(Aの2倍つまり左シフト) | F=A + A + 1 |
H | H | L | H | F=A or /B | F=(A or B) + A | F=(A or B) + A + 1 |
H | H | H | L | F=A or B | F=(A or /B) + A | F=(A or /B) + A + 1 |
H | H | H | H | F=A | F=A - 1 | F=A |
図104 74181の正論理機能表
モード | M=H (論理操作) |
M=L(算術操作) | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
S3 | S2 | S1 | S0 | Cn=L(キャリーなし) | Cn=H(キャリー-あり) | |
L | L | L | L | F=/A | F=A - 1 | F=A |
L | L | L | H | F=/(A and B) | F=(A and B) - 1 | F=A and B |
L | L | H | L | F=/A or B | F=(A and /B) - 1 | F=A and /B |
L | L | H | H | F=1 | F=−1(2の補数) | F=0 |
L | H | L | L | F=/(A or B) | F=A + (A or /B) | F=A + (A or /B) + 1 |
L | H | L | H | F=/B | F=( A and B) + (A or /B) | F=( A and B) + (A or /B) + 1 |
L | H | H | L | F=/(A exor B) | F=A - B - 1 | F=A-B |
L | H | H | H | F=A or /B | F=A or /B | F=(A or /B) + 1 |
H | L | L | L | F=/A and B | F=A + (A or B) | F=A + (A or B) + 1 |
H | L | L | H | F=A exor B | F=A + B | F=A + B + 1 |
H | L | H | L | F=B | F=(A and /B) + (A or B) | F=(A and /B) + (A or B) + 1 |
H | L | H | H | F=A or B | F=(A or B) | F=(A or B)+1 |
H | H | L | L | F=0 | F=A+A(Aの2倍つまり左シフト) | F=A + A + 1 |
H | H | L | H | F=A and /B | F=(A and B) + A | F=(A and B) + A + 1 |
H | H | H | L | F=A and B | F=(A and /B) + A | F=(A and /B) + A + 1 |
H | H | H | H | F=A | F=A | F=A + 1 |
図105 74181の負論理機能表
つづく