74LSシリーズの入力電流

質問

74LS00というNAND　ICを用いて回路を作りました。

　見本書によると、74LS00の入力につけるプルアップ抵抗は、3.3キロΩで良いと書かれていました。　プルアップなので、スイッチを開いてる間は、５Ｖが掛かった状態で、ＩＣには論理”１”がかかってます。　

　一方、スイッチを閉じたときに、論理”０”をＩＣに入力させたいので、スイッチはＧＮＤと接続されて、論理”０”が伝わるというのは分かりました。

　しかし、74LS00の規格表をみていると、74ls00のＩＩＬ（入力電流）の最大値は、0.4mAと記されてます。

　　となると、スイッチを閉じたとき、電流は、プルアップ抵抗を過ぎると、オームの法則より、5（Ｖ）÷3300(Ω）≒1.5mA です。　規格を超えてますよね？

　　これでは、ＩＣがもしかしたら壊れてしまうのではないか？と思うのですが、実際正しく動作することを確認しました。

　　これってどうして、プルアップ抵抗は３．３ｋΩでいいんでしょうか？

回答No.3

esezou

masa888rさん、再びこんにちは。
TTLの使い方を正確に理解してください。
IILは負の値ですから入力端子から外部に流れ（漏れ）出す可能性のある最大値を意味します。最大電流時に外部電圧が０．４V以下を維持しないとロジック０（L）と判定しませんという意味です。
IIHは正の値で、入力端子に流れ込む最大電流です。最大電流時に外部電圧が２．４V以上を維持しないとロジック１（H）と判定しません。
なぜこのような規定があるかというと、外部の電圧源の能力に限界がある場合、例えば他のロジックICの出力や抵抗を繋いだ電源の場合、これらの電流がこのICに流入流出したとき、IC端子の電圧を規定値内に収める必要があるよ、という数値を決めているからです。
具体的には、LS－TTLの出力能力はロジック１（IOH)で-400uA（負号は吐き出しを意味）ロジック０（IOL）で8mAです。
LS－TTL同士を接続する場合、入力端子はロジック１のとき20uA吸い込むので20個しか繋げませんよ、ということを意味します。
一般にスイッチの電流容量は、ロジックの出力電流より大きいので、この事を考慮する必要はありませんが、スイッチに何アンペアも流すのは無駄だし危険なので、電流制限抵抗を入れるのです。
このとき、あまり大きな抵抗値値だと、先のＩＣに流れる電流を考慮しなければならず、、プルアップは概ね１００ＫΩ以下、プルダウンは概ね１ＫΩ以下となると言うことです。これらの抵抗はスイッチへの電流制限をしているので、ＩＣの入力電流とは無関係です。
出力がＣＭＯＳの場合（ＣＰＵ等、現在使われているロジックＩＣの殆ど）はＩＯＨが４ｍＡ以上あるので、入力電流だけの計算上は２００個繋げます（実際は容量があるので５０個位が限度）。
因みに
>電圧high/lowとロジック0/1の対比は、設計者が勝手に決める
ことは出来ず、ＬＳ－ＴＴＬの場合、Ｌは０．４Ｖ以下、Ｈは２．４Ｖ以上と決まっています（例外有り）。ＣＰＵ等ＣＭＯＳでは、電源電圧の何％以上以下という規定になることが多いです。
これらは個別ＩＣのデータシートに書かれていますので、確認してください。
>この値は、IC内部抵抗より充分小さいことが必要なことから
概念としてはあっていますが、違います。ロジックＩＣでははっきり規定（計算可能）されています。ＯＰアンプに使う抵抗とは違います。

結論：ロジックＩＣの入力端子は、外部の回路に関わらず電流が流れるのでその事を考慮した電圧値を用意する必要がある。
入力電圧が規定値内ならば入力電流を「制限」することは出来ず、その必要もない。