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Log

TTL IC 7400

Schaltzeichen für NAND

Schematic

Truth table

Logic tester

Data sheet

When idle, the red LED is off

NOT circuit

AND circuit

OR circuit

OR gate

RS-FlipFlop

XNOR

XOR

Platine Gelötet

View

Materialliste

Last updated on 1 June 2024 by Suffocation

Vier Nand Gatter in einem IC. Mit dem ersten IC der TTL Serie, können weitere Grundschaltung erstellt werden, so dass man nur einen Art von IC Bräuchte. Dies machte das IC so vielfältig und beliebt in seiner Zeit. Leider is die Zeit der TTL Bausteine vorüber heute werden mehr diese meist durch kleine Controller ersetzt die mit Software programmiert, komplexe Logiken abbilden können. Dennoch leitet diese Baustein auch meine TTL Serie ein. Die Verwendung der Bausteine dient dem besseren Grunverständnism, was als Basis für komplexere Schaltungen oder auch für die Programmierung hilfreich ist. Auch ist nicht auszuschliessen, dass solch ein Baustein einmal seine Anwendung mit einem Microcontroller findet, um Beispielsweise weniger GPIOs zu benötigen. (Beispiel ODER Schaltung zweier Kollissions-Taster. Sobald einer Gedrückt ist, bestehe eine Kollision, es wird aber nur ein GPIO benötigt (Ich weiss geht auch ohne Baustein 😉 ).

NAND Gate Symbol – Source: https://de.wikipedia.org/wiki/Logikgatter

NAND gate

#	1/2/3/4 A	1/2/3/4 B	1/2/3/4 Y	Erläuterung
1	0	0	1	Beide Eingänge auf LOW => Ausgang auf HIGH
2	1	0	1	Input A HIGH, B LOW => Output remains HIGH
3	0	1	1	Input A to LOW, B to HIGH => Output remains HIGH
4	1	1	0	Beide Eingänge auf HIGH => Ausgang auf LOW, einziger LOW Zustand

Truth Table NAND

https://www.ti.com/product/de-de/SN7400

SN7400 Download

Aktivierung von ICs über Busadresse
Input Control
Logical sequences

NAND – Video about the images

/** AND function */
bool and(bool e1, bool e2) {
    return e1 && e2;
}

/** Not a function */
bool not(bool e1){
  return !e1;
}

/** NAND-funktion */
bool nand(bool e1, bool e2){
  return not (e1 and e2);
}

void main(){
  bool output1 = nand(true, true); 
  bool output2 = not(and(true, true));
  // do some output 
}

Nicht alle ICs ziehen automatisch die Eingänge auf Masse, um das Problem zu beheben müssen Pulldown-Widerstände zwischen dem Eingang und Masse geschaltet werden. 1kOhm ist OK kann auch mehr sein.

Für eine Not Schaltung werden zwei Eingänge eines NAND Gatters verbunden. Zum Beispiel verbindet man Pin 12 und 13 das an 12 anliegende Eingangssignal wird dann invertiert am Ausgang ausgegeben.

#	Input A (12)	B (13)	Exit Z
1	1	=A	0	Input to HIGH is inverted to output (LOW)
2	0	=A	1	The input on LOW is also inverted to the output (HIGH).

NAND – Gate Inputs A and B connected => NOT Gate

Für die AND Schaltung werden zwei Gatter benötigt eins als NAND und eins als NOT beschaltet.

#	A	B	C	D	Erläuterung
1	0	0	1	0	Beide Eingänge auf LOW Ausgang ist auch LOW
2	1	0	1	0	Input A HIGH, B LOW, Output LOW
3	0	1	1	0	Input A to LOW, B to HIGH, Output LOW
4	1	1	0	1	Beide Eingänge auf HIGH somit ist der Ausgang HIGH

NAND – Truth table AND circuit

AND gate circuit, A LOW, B LOW, Y HIGH, Z LOW

Die Or Schaltung benötigt schon drei Gatter. Der Ausgang ist HIGH sobald einer der Eingänge auf HIGH gelegt wird.

NAND - Truth Table OR Circuit

OR circuit A LOW, B LOW, !A HIGH, !B HIGH, Z LOW

Natürlich ist auch ein NOR-Gatter Schaltung möglich. Hierfür muss ein weiteres Gatter Hinzugefügt werden, um den Ausgang zu negieren. Ist einer der Eingänge auf HIGH ist der Ausgaang immer LOW

#	A	B	A	!B	Z	Erläuterung
1	0	0	1	1	1	Beide Eingänge auf LOW, der Ausgang is HIGH
2	1	0	0	1	0	Input A to HIGH and B to LOW, output to LOW
3	0	1	1	0	0	Input A to LOW and B to HIGH, Output to LOW
4	1	1	0	0	0	Beide Eingänge auf HIGH, der Ausgang is LOW

NAND - Truth Table NOR Circuit

NAND – NOR Gates, Input A and B LOW, Initial State

Mit den 4 Gattern des 7400 lässt sich auch ein RS-FlipFlop aufbauen. Der S(ets) und R(eset) Eingang müssen negiert werden und die Ausgänge jeweils auf einen Eingang Rückgekoppelt werden. In der Simulation haben die Ausgänge initial einen undefinierten Zustand. In der Realität ist es entweder gesetzt oder zurückgesetzt. Das Interessante am RS Flipflop ist, dass der Zustand nach lösen des S-Taster erhalten bleibt und erst wieder mit Betätigung des R-Tasters zurückgesetzt wird. Somit können wir 1 Bit speichern.

Durch die Rückkopplung muss immer der Vorgänger Zustand mit betrachtet werden. Zum Beispiel wurde Set auf HIGH gesetzt und dann wieder auf LOW bleibt Q1 HIGH.

#	S	R	!S	!R	Q1	!Q1	Erläuterung
1	0	0	1	1	*	*	Initial state
2	1	0	0	1	1	0	Set to HIGH
3	0	0	1	1	1	0	Set saved
4	0	1	1	0	0	1	Rest on high
5	0	0	1	1	0	1	Settings saved
6	1	1	0	0	1	1	Unzulässiger Zustand
7	0	1	1	0	0	1	Resetz wird gewählt
8	0	0	1	1	0	1	Reset saved
9	1	1	0	0	1	1	Unzulässiger Zustand (2)
10	1	0	0	1	1	0	Set wird gewählt
11	0	0	1	1	1	0	Zustand gespeichert

NAND – RS-Flipflop Truth Table Circuit

Zustand 6, beide Eingänge auf HIGH, ist unzulässeig. Der weitere Verlauf hängt davon ab welcher der beiden Eingänge zuerst auf LOW gesetzt wird. Dies führt dazu dass der Jeweils andere zählt. Wird S zuerst auf LOW gesetzt zählt der R Eingang somit ist !Q1 aktiv. Im umgekehrten Fall wird R zuerst auf LOW gesetzt zählt der S Eingang und Q1 ist aktiv.

Der Ausgang ist immer HIGH wenn die Eingänge gleiches Potential haben (A=B= LOW od. A=B=HIGH). Für diese Schaltung benötigt man mehr als nur ein IC.

XNOR circuit truth table

7400- XOR Schaltung, beide Eingänge LOW, Ausgang LOW

Beim XOR ist der Ausgang HIGH wenn die Eingänge unterschiedliedlich sind. Für diese Schaltung benötigt man schon 1,5 ICs.

XOR Circuit Truth Table

XOR – XOR Schaltung, beide Eingänge LOW, Ausgang LOW

Ich bitte das Chaos auf der Platine zu entschuldigen, musste erstmal wieder Fähigkeiten abrufen die ich Jahrzehnte nicht genutzt habe. Der Bauplan entspricht im Großen und Ganzen dem oben gezeigten. Die Jumper Trennen die LEDs samt Schalter vom IC um ander Schaltungen aufbauen zu können. Ich betreibe die Platine übrigens mit 6V (4x 1,5v AAA Batterien).

Ich habe ausversehen einen 16 Poligen IC Sockel verwendet. Auslöten war keine Option und die Brücke zur Masse wollte ich auch nicht mehr entfernen, so haben ich PIN 7 und 8 des Sockels einfach verbunden.

Component	Number
LED Grün/Gelb/Rot (Können auch die gleich Farbe haben)	3
Jumper (Rot, Grün und Gelb entsp. den LED Farben gewählt)	3
2 straight Polig pins	3
2 Polig Pins abgewingkelt für die Stromversorgung	1
7 Polig Pins für zusätzliche Verbindungen	3
Taster mit langen Drücker	2
1K Widerstand (Pulldown/Vorwiederstand für LED)	5
14-pin IC socket	1
Silberbdraht für die Verbidnungen auf der Rückseite	?
Lötzinn	?

7402 Lötplatine Materialliste

Addendum Wenn man die LEDs mit den Pulldownwiderständen in Reiche schaltet kann man zwei Widerstände einsparen. Die Spannung von 3,5V (5V Versorgungsspannung -1,5V LED) am Eingang des ICs sollten ausreichen um ein HIGH zu erzeugen.

Ein faszinierendes IC. Sehr vielfältig in seiner Funktion. Mit ihm kann man durch Verwendung aller Gatter andere Grundlogiken wie AND, NOR, OR , NOT und sogar höhere Logiken wie ein R/S FlipFlop erstellen.

https://de.wikipedia.org/wiki/7400

TTL Code Database

https://www.elektronik-kompendium.de

https://sourceforge.net/projects/circuit (Logik Simu, Verwende ich für meine Zeichnungen)

LogiSim – Circuit simulator

https://logigator.com/editor

Date	Description
16.05.2024	Entry created
18.05.2024	Pictures taken, circuit assembled and tested.
24.05.2024	Fehler korrigiert und Link zu TTL IC eingefügt. Logikschaltungen hinzugefügt.
25.05.2024	Live
30.05.2024	RS-FlipFlop nachgeschalgen ist mit NAND Gattern möglich. Platine gelötet.
31.05.2024	RS-FlipFlop hinzugefügt und ein paar marginale Verbesserungen vorgenommen.
01.06.2024	XOR und XNOR hinzugefügt. Fotos von der Platine hinzugefügt.

LOG

Date	Change	Author
15.05.2024	Post created	Suffocation

Changelog

Beide Eingänge auf LOW, Ausgang auf LOW

Input A to HIGH and B to LOW, output to HIGH

Input A to LOW and B to HIGH, output to HIGH

Beide Eingänge auf HIGH, Ausgang auf HIGH