Vale a pena aprender a usar os CIs lógicos "jelly beans" da série 7400 ou eles são completamente obsoletos?

Meu roteiro para aprender eletrônica incluía os chips lógicos da série 7400. Comecei na área de eletrônica, seguindo os laboratórios no manual "Art of Electronics", que inclui laboratórios com esses chips. Acabei construindo várias placas personalizadas de microcontroladores Microchip PIC e Atmel antes de fazer esses laboratórios específicos. Agora estou focando nos FPGAs e ficando empolgado em experimentar um deles. Devo deixar a série 7400 para trás ou é um entendimento deles considerado fundamental para entender os chips lógicos programáveis ​​mais modernos? Algumas das séries 7400 ainda são usadas em novos designs (bons) para coisas simples? Ainda existem chips da série 7400 particularmente úteis que são usados ​​o tempo todo? Eu acho que não demoraria muito tempo para fazer os laboratórios da série 7400, mas, Eu só queria ter uma noção de quão obsoletas elas são, já que tive dificuldade em encontrar as peças. Não consegui encontrar alguns e acabei gastando muito mais dinheiro do que pensava ser aceitável.

Solução:

Obrigado por todas as respostas! Toda resposta foi útil. Eu estava convencido de que o 7400 ainda encontra aplicação em projetos e ainda é útil hoje, no entanto, geralmente não é para projetos lógicos maiores, onde a lógica programável é mais apropriada. Além disso, eu estava convencido de que aprender a usar CIs lógicos discretos é uma boa etapa preparatória antes de iniciar os dispositivos lógicos programáveis.

Não pense nem por um minuto que só porque você tem um FPGA que aprender sobre 74xx é obsoleto. Para projetar com FPGA, você deve 'ver' a lógica que funciona em sua cabeça em um nível de porta discreto (você aprenderá essa habilidade com os chips lógicos discretos 74xx, cmos 40xx).

Programar um FPGA NÃO é como escrever um programa de computador, parece que é, mas apenas os idiotas lhe dirão que é.

você verá muitas pessoas na rede falarem que seu design de FPGA é grande ou lento; na realidade, elas simplesmente não entendem como pensar em um verdadeiro nível de porta paralela de multiprocessamento e acabam processando em série a maior parte do que tentam fazer , isso ocorre porque eles abrem as ferramentas de design e começam a programar como se estivessem escrevendo 'C' ou 'C ++'

1. No tempo necessário para compilar um design para um FPGA em um computador doméstico, você pode inserir um design lógico simples em 74xx
2. Usando FPGA para um design, você DEVE trabalhar com simuladores em vez de com o FPGA 'rígido' Ou seja, se o seu design 74xx estiver com defeito, você poderá mexer nas conexões; com um FPGA, você deverá reescrever, refazer uma simulação. e, em seguida, gaste mais de 30 minutos recompilando o design do FPGA.

Atenha-se à faixa 74xx ou 40xx, construa alguns 'adders', 'shifters' e pisca-piscas de LED com gating, uma vez que você está acostumado a ver chips discretos, fica mais fácil trabalhar com um enorme blob que é um FPGA

Dois tipos de lógica discreta que vejo ainda são muito usados:

• Buffers. Se você precisar de 60 mA para conduzir uma longa linha de barramento ou se receber um sinal da placa que não deseja dar uma chance de fritar seu FPGA, ainda precisará de um dispositivo de buffer discreto. Os buffers também são usados ​​como alternadores de nível entre interfaces herdadas de 5 V e E / S FPGA de baixa tensão.

• Um pouco de lógica. TI, NXP, etc, todos têm esses. Elas são basicamente as mesmas funções antigas da lógica TTL, mas geralmente apenas uma ou duas portas em um pacote. E os pacotes são coisas microscópicas como SOT23 ou SC70. Se você só precisa de um inversor ou uma porta AND para fixar um sinal de controle (por exemplo, para seqüenciamento de fonte de alimentação ou algo assim), não deseja usar uma parte lógica programável de vários dólares se houver US $ 0,05 ou Portão $ .10 disponível.

Bem, se você já os tem à mão, não há razão para não fazer os laboratórios e ter uma boa idéia do que eles fazem e como eles operam.

Enquanto os níveis básicos de TTL estão ficando cada vez mais obsoletos, existem várias linhas que oferecem os mesmos portões / lógica, mas mais apropriadas para projetos mais modernos ... CMOS, alta velocidade, baixa tensão, etc.

Só tive uso ocasional na série 7400, mas, quando o fiz, fiquei feliz por ter uma boa compreensão do que a série tinha a oferecer.

Programar FPGAs é muito programação, mas o hardware de destino é paralelo a um nível que a maioria dos programadores não consegue entender. Além disso, existem complicações (temporização, registro de sinais, direção dos pinos de E / S, etc, etc) que simplesmente não têm analógico no mundo purificado da programação de aplicativos.

Aprender a lógica 74xx o ajudará, pois dará a você uma sensação de problemas como registrar sinais, até que ponto você pode despertar relógios, etc. O importante é não ficar tão apaixonado pela lógica 74xx que você não consegue pensar além disso - Os FPGAs são capazes de produzir coisas surpreendentes nas mãos certas e, se tudo o que você pode pensar é emular a lógica 74xx neles, estará desperdiçando seu potencial.

Muitos projetos exigirão uma quantidade de lógica discreta que é muito grande para praticamente construir a partir de transistores discretos, mas para os quais até um PLD seria um exagero maciço ou usaria muita corrente. É útil saber quais dispositivos 74HCxx, etc. existentes, podem desempenhar tais funções. Observe que, em alguns casos, pode haver uma parte "óbvia" para preencher uma função, mas alguma outra parte pode realmente preenchê-la melhor. Às vezes, pode ser possível usar uma peça de maneira inesperada para atender a requisitos exclusivos do projeto. Um exemplo do qual me orgulho particularmente foi usar um 74xx153 ou 74xx253 com um resistor e uma pequena tampa para executar as duas funções a seguir (entradas A, B e C; saídas X e Y):

X =! A
Y = saída C quando! A & B; mais segure Y

Não tenho certeza se o resistor e a tampa (no feedback de Y) eram estritamente necessários, mas o design usou um chip lógico 74xx para preencher uma função na qual, no início dos anos 80, outros projetistas usariam vários chips.

A era em que você preencheu todo o espaço quadrado de PCB com lógica de cola (ou seja, chips 74xx "colados" juntos) acabou - exceto em projetos educacionais, na adaptação / criação de peças de reposição para placas de substituição obsoletas e na estranha alta confiabilidade, alta -temperatura, espaço, produto classificado como mil ou aero, talvez.

Nos últimos dois anos, trabalhei em placas que possuem toneladas de energia FPGA cara. Aqui estão alguns exemplos em que o 74xx ainda é usado nessas placas:

• Drivers e receptores de barramento ou linha - algumas famílias lógicas têm uma capacidade de manipulação de corrente melhor do que um microcontrolador ou saída FPGA, e algumas famílias lógicas não possuem taxas tão reduzidas quanto as saídas FPGA (EMI!). Além disso, as entradas FPGA tendem a ter especificações muito rígidas para sinais de toque além do seu GND ou trilhos de suprimento. Um chip de porta única entre um rastreamento vindo de algum lugar desagradável e o seu FPGA pode economizar grandes preocupações.

• Partes dos circuitos relacionadas à segurança - construir algumas partes do seu projeto com redundância ou um meio de verificar se algumas coisas ainda funcionam como desejado é frequentemente difícil ou impossível usando apenas um dispositivo programável (microcontrolador, FPGA, ...). É aqui que pouca lógica (ICs de porta única) é muito útil. Às vezes, eu até uso lógica construída com diodos, transistores discretos e / ou resistores (DTL, RTL, TTL discretos).

• Níveis de tensão mais altos do que o habitual , às vezes combinados com especificações de tempo extremamente apertadas - especialmente ao projetar circuitos analógicos ou de energia, acontece que você precisa de alguma lógica em torno de uma parte do seu circuito que opera com 10 ... 15 V ou que você precisa de uma interface entre algum evento na parte de energia e um FPGA. Os chips CMOS da série 4000 ainda são impressionantes porque operam acima (ou além) de 15 V. DTL discreto pode ser projetado para lidar com atrasos e tensões de propagação muito rápidos> 3,3 V. Se você precisar de um driver MOSFET que ligue apenas o MOSFET se duas saídas provenientes da "ilha" de 3,3 V concordam, a porta lógica AND necessária e o comutador de nível para o driver da porta de 0 e 10 V podem ser realizados usando lógica discreta.

• Custo e previsibilidade- algumas fontes de alimentação industriais, mesmo as mais recentes, ainda não usam CIs reguladores de flyback específicos ou outras "soluções" integradas - e são projetadas em torno de um único CI lógico com 14 pinos. Em grandes quantidades, esses ICs lógicos são muito baratos e custam uma fração de algum controlador PWM ou o que quer que seja, e você pode ajustar o circuito tão bem que sabe exatamente o que está acontecendo. Infelizmente, muitos CIs de fonte de alimentação ainda deixam muitas perguntas sem resposta em suas folhas de dados, e a maioria deles foi projetada com uma certa aplicação em mente. Se você tem um requisito um pouco fora do mainstream, chega rapidamente ao ponto em que muitos e muitos ICs prontamente disponíveis são filtrados. (Não há limite para a carga capacitiva na saída? Afaste-se de qualquer coisa com um modo de soluço ou característica de corrente de retrocesso, ou seja,

Resumindo: hoje, você provavelmente não criará nada com os CIs da série 74xx ou 4000 que podem ser expressos em mais do que uma ou duas linhas de equações lógicas - mas os pequenos ajudantes ainda se acostumam às dezenas de milhares nos campos em que eles são considerados "apenas alguns transistores no chip muito bem especificados" em um ambiente analógico ou de energia.

Hoje, "aprender" os chips lógicos pode até ser mais sobre suas especificações elétricas de CC e CA, em comparação com a forma como você pode construir grandes blocos lógicos ou ALUs inteiros com eles (embora os últimos também não sejam prejudiciais).

A lógica discreta é uma daquelas coisas que todos devem saber se fazem algum projeto ou depuração de placas eletrônicas. Pelo que entendi, muito poucas pessoas realmente se interessam por projetos lógicos discretos em larga escala. Existem opções demais para colocar os mesmos recursos em um único chip e em alguns chips de suporte. Isso inclui microcontroladores, CPLDs, FPGAs, ASICs, SoCs, PSoCs, DSPs (processadores) e assim por diante. O microchip possui até alguns microcontroladores com algumas células lógicas programáveis:

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

Provavelmente existem muito mais opções por aí. A lógica discreta ainda é útil, mas não é necessário aprender como criar uma ALU a partir delas. Eu tenho que concordar com a lista de lógica discreta prática do The Photon. Caso contrário, na minha opinião, microcontroladores e FPGAs são os mais práticos de aprender.

Pode ser útil saber o que está disponível, como diz Tevo. Dito isto, eu realmente não gastei muito tempo com eles. Eu, como você, aparentemente, comprei uma pequena seleção de 7400s esperando que eles fossem um passo no caminho.

Não funcionou dessa maneira.

Obviamente, você está realmente ansioso por FPGAs. Provavelmente é mais importante manter o interesse e fazer coisas que você considera divertidas do que seguir um caminho percebido. Afinal ... se acabar parecendo muito trabalho, você pode se queimar um pouco e não voltar por um tempo.

Dê uma boa olhada nas 7400 peças que você tem. Você acha que sabe bem o que eles fazem?

Eu acredito que você deveria, no mínimo, entender os portões lógicos e os chinelos antes de entrar nos FPGAs. Se você conseguiu, vá em frente.