LS 174 – Flip-Flop D-Type, LP-Schottky: Präzisionsschaltung für zuverlässige digitale Logik
Das LS 174 – Flip-Flop D-Type mit integrierten Schottky-Dioden adressiert präzise die Notwendigkeit robuster und schneller Zustandspeicherung in digitalen Schaltungen. Entwickelt für Ingenieure, Techniker und Hobbyisten, die Wert auf Stabilität und Performance legen, löst dieses Bauteil zuverlässig Herausforderungen im Datenhandling, in der Taktgenerierung und in komplexen Steuerungsapplikationen, bei denen eine verlustfreie und schnelle Signalverarbeitung unerlässlich ist.
Überlegene Performance und Zuverlässigkeit durch Schottky-Technologie
Im Gegensatz zu herkömmlichen D-Flip-Flops zeichnet sich das LS 174 durch die Integration von Low-Power-Schottky-Technologie aus. Dies ermöglicht nicht nur eine signifikant verbesserte Schaltgeschwindigkeit und geringere Leistungsaufnahme, sondern auch reduzierte Parasitenkapazitäten und verbesserte Rauschimunität. Diese Faktoren führen zu einer überlegenen Wahl für anspruchsvolle Designs, die eine kompromisslose Performance und langfristige Zuverlässigkeit erfordern.
Kernfunktionen und Anwendungsszenarien
Das LS 174 ist ein hex-D-Flip-Flop mit direktem Takteingang und Tri-State-Ausgängen. Jeder der sechs unabhängigen Flip-Flops verfügt über einen Daten-Eingang (D), einen Takteingang (Clock, CLK) und einen Ausgang (Q). Ein gemeinsamer ENABLE-Eingang (G) steuert die Ausgabe. Bei aktivem ENABLE (Low) werden die Daten am D-Eingang bei der steigenden Taktflanke auf den Q-Ausgang übertragen. Bei inaktivem ENABLE (High) sind die Ausgänge hochohmig (Tri-State), was die Parallelschaltung mehrerer Bausteine zur Erweiterung der Speicherkapazität ermöglicht.
- Speicherung von parallelen Daten: Ideal zur Pufferung und Speicherung von Datenbussen in Mikrocontrollern und Prozessoren.
- Schieberegister-Funktionalität: Durch sequentielle Taktsignale können Daten schrittweise verschoben werden, was für serielle Datenübertragung und Verzögerungsschaltungen genutzt wird.
- Frequenzteiler: In Kombination mit anderen Logikgattern kann das LS 174 zur Erzeugung von niedrigeren Taktfrequenzen aus einer höheren Quelle eingesetzt werden.
- Zustandsmaschinen: Dient als Baustein für die Implementierung von Zustandsautomaten in komplexen Steuerungslogiken.
- Synchronisation von Signalen: Hilft bei der Synchronisation von asynchronen Signalen mit dem Systemtakt.
Technische Spezifikationen und Vorteile
Die präzise Abstimmung der internen Schaltung auf eine Betriebsspannung zwischen 4,75 V und 5,25 V macht das LS 174 zu einem Standard für viele digitale Systeme. Die Low-Power-Schottky-Technologie garantiert schnelle Schaltzeiten, was für Hochfrequenzanwendungen und eine effiziente Stromversorgung von entscheidender Bedeutung ist. Die DIL-16-Bauform vereinfacht die Integration in bestehende Leiterplattenlayouts und ermöglicht eine einfache Handhabung und Bestückung.
- Schnelle Schaltzeiten: Geringe Propagation Delays ermöglichen den Einsatz in schnellen digitalen Systemen.
- Geringe Leistungsaufnahme: Die LP-Schottky-Technologie reduziert den Energieverbrauch, was besonders in batteriebetriebenen oder energiesensiblen Anwendungen vorteilhaft ist.
- Breiter Betriebsspannungsbereich: Kompatibel mit gängigen 5V-Logiksystemen.
- Hohe Störfestigkeit: Die Schaltung ist robust gegenüber elektrischen Störungen, was für zuverlässige Operationen in industriellen Umgebungen unerlässlich ist.
- Tri-State-Ausgänge: Ermöglichen flexible Bussysteme und die Erweiterung der Logikfunktionalität.
Produktdetails und Aufbau
| Merkmal | Details |
|---|---|
| Typ | Hex-D-Flip-Flop |
| Technologie | Low-Power-Schottky (LS) |
| Betriebsspannung | 4,75 V bis 5,25 V |
| Anzahl Flip-Flops | 6 |
| Eingangstyp | D-Eingang pro Flip-Flop, Clock-Eingang, Enable-Eingang |
| Ausgangstyp | Q-Ausgang pro Flip-Flop, Tri-State |
| Gehäuseform | DIL-16 (Dual In-line Package) |
| Schaltgeschwindigkeit | Charakteristisch hohe Geschwindigkeit für LS-Familie, optimiert für effiziente Datenübertragung. Geringe Propagation Delays tragen zur Minimierung von Latenzen bei. |
| Stromaufnahme | Gering im Vergleich zu Standard-TTL-Bausteinen, dank der Schottky-Dioden-Konstruktion. Präzise Werte sind dem Datenblatt zu entnehmen, jedoch typisch für LP-Schottky-Schaltungen in diesem Spannungsbereich. |
| Temperaturbereich | Standard Industrietemperaturbereich für TTL-Bausteine, gewährleistet Zuverlässigkeit unter typischen Umgebungsbedingungen. Spezifische Werte sind dem Datenblatt zu entnehmen. |
Umfassende technische Details und Signalintegrität
Die LS 174 – Flip-Flop D-Type, LP-Schottky, 4,75…5,25 V, DIL-16 repräsentiert eine weiterentwickelte Generation von Speicherbausteinen. Die Integration von Schottky-Dioden in der Kollektorschaltung der Transistoren reduziert die Sperrspannung und damit die Sättigungsspannung der Transistoren. Dies führt zu einem schnelleren Übergang zwischen den leitenden und nicht-leitenden Zuständen, was sich direkt in kürzeren Lade- und Entladezeiten der internen Kapazitäten niederschlägt. Die Folge sind signifikant reduzierte Propagation Delays, die für die Verarbeitungsgeschwindigkeit in digitalen Systemen von fundamentaler Bedeutung sind. Die typischen Propagation Delays für das LS 174 liegen im Nanosekundenbereich, was den Einsatz in Taktfrequenzen bis in den zweistelligen Megahertz-Bereich hinein ermöglicht, abhängig von den spezifischen Lastbedingungen und der Qualität des Taktgebers.
Der Tri-State-ENABLE-Eingang ist ein entscheidendes Merkmal für die Flexibilität des Bausteins in komplexen digitalen Architekturen. Wenn der ENABLE-Eingang auf einem hohen Pegel liegt, werden die Ausgänge in einen hochohmigen Zustand versetzt. Dies bedeutet, dass sie weder einen logischen High- noch einen logischen Low-Pegel aufweisen, sondern praktisch von der Schaltung getrennt sind. Diese Eigenschaft ist essenziell für den Aufbau von Datenbussen, bei denen mehrere Geräte an denselben Bus angeschlossen sind. Nur das Gerät, das gerade Daten senden möchte, aktiviert seinen Ausgang, während alle anderen ihre Ausgänge im hochohmigen Zustand belassen, um Kollisionen zu vermeiden. Die niedrige Leistungsaufnahme der LP-Schottky-Familie ist ein weiterer Schlüsselfaktor für die Attraktivität des LS 174. Während herkömmliche TTL-Bausteine (Transistor-Transistor Logic) einen höheren Stromverbrauch aufweisen, ermöglicht die Schottky-Technologie eine deutliche Reduzierung des Ruhestroms und des dynamischen Stromverbrauchs. Dies ist besonders relevant für Anwendungen, bei denen die Energieeffizienz eine wichtige Rolle spielt, wie beispielsweise in tragbaren Geräten, Embedded-Systemen oder bei der Gestaltung von großen digitalen Schaltungen, bei denen die Gesamtleistungsaufnahme minimiert werden muss.
Die DIL-16-Bauform (Dual In-line Package) ist ein weit verbreitetes und etabliertes Gehäuseformat in der Elektronikindustrie. Es zeichnet sich durch zwei parallele Reihen von Pins aus, die senkrecht zur Längsachse des Gehäuses angeordnet sind. Dies ermöglicht eine einfache Montage auf Steckbrettern (Breadboards) für Prototyping-Zwecke sowie eine zuverlässige Lötbarkeit auf Leiterplatten (PCBs). Die physische Größe und die Pin-Anordnung des DIL-16-Gehäuses sind standardisiert, was die Kompatibilität mit einer Vielzahl von Sockeln und Bestückungsautomaten gewährleistet.
FAQ – Häufig gestellte Fragen zu LS 174 – Flip-Flop D-Type, LP-Schottky, 4,75 … 5,25 V, DIL-16
Was ist ein D-Flip-Flop und wofür wird er verwendet?
Ein D-Flip-Flop ist ein synchrones Speicherglied in der digitalen Elektronik. Er speichert den Zustand des Dateneingangs (D) beim Übergang des Taktsignals (Clock) und gibt diesen Zustand am Ausgang (Q) aus. D-Flip-Flops sind grundlegende Bausteine für Register, Schieberegister, Zustandsmaschinen und viele andere digitale Logikschaltungen, die zur Speicherung und Verarbeitung von Daten benötigt werden.
Was bedeutet „LP-Schottky“ bei diesem Bauteil?
„LP-Schottky“ steht für „Low-Power-Schottky“. Dies bezeichnet eine spezifische Technologie zur Herstellung von TTL-kompatiblen integrierten Schaltungen. Schottky-Dioden werden intern verwendet, um die Sättigungsspannung der Transistoren zu reduzieren, was zu schnelleren Schaltzeiten und einer geringeren Leistungsaufnahme im Vergleich zu Standard-TTL-Bausteinen führt.
Welchen Vorteil bietet der Tri-State-Ausgang des LS 174?
Die Tri-State-Ausgänge ermöglichen es, die Ausgänge des Flip-Flops hochohmig zu schalten, was bedeutet, dass sie von der Schaltung effektiv getrennt werden. Dies ist entscheidend für den Aufbau von Bussystemen, bei denen mehrere Bausteine an denselben Datenbus angeschlossen sind. Nur der aktivierte Baustein „treibt“ den Bus, während die anderen ihre Ausgänge im hochohmigen Zustand belassen, um Kollisionen zu vermeiden.
Ist das LS 174 mit anderen TTL-Logikfamilien kompatibel?
Ja, die LS-Familie ist generell TTL-kompatibel und kann mit anderen TTL-Bausteinen gemischt werden. Es ist jedoch ratsam, die Spannungs- und Stromanforderungen zu prüfen, um optimale Leistung und Stabilität zu gewährleisten. In vielen Fällen ist der Betrieb mit 5V-Logiksystemen problemlos möglich.
Was ist die maximale Taktfrequenz, mit der das LS 174 betrieben werden kann?
Die maximale Taktfrequenz hängt von den spezifischen Betriebsbedingungen ab, einschließlich der Versorgungsspannung, der Temperatur und der angeschlossenen Lasten. Dank der LP-Schottky-Technologie bietet das LS 174 schnelle Schaltzeiten, typischerweise im Nanosekundenbereich. Es kann für Anwendungen bis in den Bereich von mehreren zehn Megahertz ausgelegt werden. Für präzise Angaben sollte das Datenblatt des Herstellers konsultiert werden.
Für welche Art von Projekten ist das LS 174 besonders gut geeignet?
Das LS 174 eignet sich hervorragend für Projekte, die eine zuverlässige Datenspeicherung, schnelle Signalverarbeitung und flexible Bussysteme erfordern. Dazu gehören die Entwicklung von Speicherregistern, die Implementierung von Schieberegistern für serielle Datenübertragung, die Erstellung von Frequenzteilern, die Gestaltung von Zustandsmaschinen für Steuerungsapplikationen oder die Synchronisation von Signalen in komplexen digitalen Systemen.
Welche Informationen sind im Datenblatt des LS 174 zu finden?
Das Datenblatt eines solchen Bausteins enthält detaillierte Informationen zu elektrischen Eigenschaften wie Spannungsbereiche, Stromverbrauch, Schaltzeiten (Propagation Delays), Eingangsstrom und Ausgangsstrom, sowie Betriebs- und Lagertemperaturbereiche. Es enthält außerdem typische Anwendungsschaltungen und Pin-Belegungspläne.
