74LS90集成电路：历史回顾与发展前瞻，以及传统与创新的结合


参考资源链接：[74LS90引脚功能及真值表](https://wenku.csdn.net/doc/64706418d12cbe7ec3fa9083?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. 74LS90集成电路概述

## 1.1 集成电路简介
74LS90是一款在数字逻辑设计中应用广泛的集成电路，它属于74系列的一部分，该系列以 TTL（晶体管-晶体管逻辑）技术为基础。74LS90特别用于实现分频、计数以及逻辑功能，它以其良好的性能和可靠性在上世纪的电子设备中扮演了重要角色。

## 1.2 基本功能和用途
作为二进制和十进制计数器，74LS90能够被配置为同步或异步模式，提供多种计数配置选项。这一特性使其适用于需要分频器或计数器的各种应用场景，比如时钟信号的产生、频率测量、时间间隔的计算等。

## 1.3 关键参数及性能
74LS90的最大工作频率可达到25MHz左右，拥有较低的功耗特性。其供电电压范围一般在4.75V至5.25V之间，输出电流能力在不同负载情况下有所不同。这些性能参数确保了74LS90在模拟电路和数字电路中都有良好的适应性。

74LS90在现代电路设计中的应用虽然不如先前普遍，但其简单、可靠的设计理念及低功耗特性，依然使它在一些特定需求场景下保持了实用价值。下一章节我们将深入探讨其历史背景和演进过程。

# 2. 74LS90集成电路的历史与发展

## 2.1 早期数字集成电路的兴起

### 2.1.1 集成电路的发展背景
20世纪50年代末期，随着半导体技术的突破，集成电路（IC）诞生了。集成电路的出现是电子工业的一次革命，它极大地缩小了电子设备的体积，提高了可靠性，并显著降低了成本。早期的数字集成电路主要基于晶体管-晶体管逻辑（TTL）技术，其中74系列成为了广泛使用的标准之一。

### 2.1.2 74系列集成电路的诞生
74系列集成电路由德州仪器（Texas Instruments）在1960年代初期推出。这一系列集成电路以其出色的性能和标准化的引脚配置，迅速成为了数字电路设计的主流选择。74系列中的每个组件都旨在执行一个或多个基本的数字逻辑功能，如与门、或门、非门等。而74LS90是这一系列中用于提供十进制计数功能的集成电路。

## 2.2 74LS90集成电路的演进

### 2.2.1 从74LS90到现代逻辑系列的演变
74LS90集成电路是早期的中规模集成电路（MSI），它是4位二进制计数器的早期实现。随着时间的推移，74系列逻辑集成电路不断演进，增加了新的系列，如74HCT、74F、74ALS等，每个系列都针对特定的应用需求进行优化。现代逻辑系列不仅提供了更高的速度和更低的功耗，还引入了更高级的特性，如更复杂的逻辑功能和可编程逻辑设备。

### 2.2.2 技术更新与制造工艺的进步
随着电子制造技术的不断进步，集成电路的特征尺寸越来越小，这就允许在相同大小的芯片上集成更多的晶体管。这导致了从TTL技术向CMOS技术的转变，后者以其更低的功耗和更高的速度成为新一代集成电路的主流技术。制造工艺的进步不仅提高了集成电路的性能，还使得它们更加经济实惠，从而推动了数字技术的普及。

## 2.3 74LS90集成电路的历史地位与影响

### 2.3.1 对数字逻辑电路设计的贡献
74LS90集成电路作为数字计数器的一个早期实现，为数字逻辑电路设计带来了革命性的变化。它不仅简化了设计过程，还为后来的集成电路设计奠定了基础。其在早期计算机和数字电子设备中的广泛使用，加速了数字技术的应用，并对后续集成电路的设计和制造产生了深远的影响。

### 2.3.2 在电子设备中的应用与创新
74LS90在电子设备中的应用非常广泛，从最初的计算器、数字时钟，到后来的微处理器和计算机系统，都可以看到它的身影。它的灵活性和可靠性在设计中发挥了重要作用，使得设计师能够构建更加复杂的电子系统。随着技术的进步，74LS90也被集成到更多的创新应用中，如智能家居设备、工业控制系统以及各种嵌入式系统。

随着第二章节内容的深入探讨，我们可以清晰地看到74LS90集成电路的历史发展脉络，以及它在推动数字技术发展中所扮演的关键角色。接下来的章节将深入探讨其技术细节，并解析如何在现代电子设计中继续利用这一经典集成电路的独特价值。

# 3. 74LS90集成电路的技术解析

## 3.1 74LS90集成电路的功能与特点
### 3.1.1 内部结构与工作原理

74LS90集成电路是一种双十进制计数器，它由两个独立的五位二进制计数器构成，每计数器可独立用于二进制或十进制计数。这种计数器内部包含四个触发器，每个触发器能存储一位二进制数，组成一个4位的二进制计数器。74LS90可以通过特定的引脚电平设置，实现计数器的清零、置数或计数模式。

在工作原理方面，74LS90利用了触发器的特性，通过内部逻辑电路，在触发脉冲的上升沿进行状态转换。触发器有“置位”和“复位”两种控制信号，分别用于初始化计数器的值。在计数模式下，输入时钟信号的每个上升沿都会使得计数器的值增加1，直到计数器的输出达到设定的最大值，随后计数器会复位到0，这个过程会不断循环。

该集成电路的计数模式可通过引脚连接和电平设置进行配置，这使得它在设计中极具灵活性。74LS90集成电路能够通过其引脚的配置提供对进位功能的控制，进而在多个74LS90集成电路间实现级联计数。

### 3.1.2 与其它逻辑器件的比较

在数字逻辑电路设计中，比较常见的除了74LS90之外还有74HC90、74F90等不同系列的计数器。每种计数器系列都有其特点和优势，通常这些不同系列之间的主要区别在于它们的电气特性、功耗、速度和制造工艺。

- 电气特性：不同的系列具有不同的工作电压范围，以及不同的输出电流驱动能力。例如，74LS90是由TTL（晶体管-晶体管逻辑）技术制造，而74HC90则是采用CMOS（互补金属氧化物半导体）技术制造，使得后者在功耗上更优。
- 功耗：TTL系列如74LS90通常功耗比CMOS系列高，但CMOS系列如74HC90也有其速度上的限制。因此，在高速应用中，需要对功耗和速度进行权衡。

- 制造工艺：随着技术的进步，新的工艺使得逻辑门的尺寸变得更小，集成度更高，速度更快，同时功耗进一步降低。新型的74系列器件往往拥有更好的性能和更小的封装形式。

## 3.2 电气特性和引脚分配

### 3.2.1 电气参数详解

74LS90是一个低功耗的肖特基版本的TTL集成电路，其标准供电电压通常在4.75V到5.25V之间。以下是74LS90的主要电气参数：

- **工作电压 (VCC)**: 4.75V 到 5.25V
- **高电平输入电压 (VIH)**: 最低 2V
- **低电平输入电压 (VIL)**: 最高 0.8V
- **高电平输出电流 (IOH)**: -0.4mA
- **低电平输出电流 (IOL)**: 16mA
- **静态功耗 (ICC)**: 约 22mA

这些参数定义了器件在正常工作条件下的电气性能，设计者在应用时需要确保输入电压在规定范围内，以保证器件的正常运作和延长寿命。

### 3.2.2 引脚功能及其连接方式

74LS90集成电路采用14脚双列直插封装，其引脚排列如图所示：

  +Vcc
    |
   [14]
   [  ] ______________________
   [  ]                      |
   [  ] [74LS90]             [  ]
   [  ]                      |
   [  ]______________________|
   [GND]

引脚功能如下：

- Vcc (引脚14): 供电正极
- GND (引脚7): 电源地
- CP0 (引脚1): 计数器0的时钟输入
- CP1 (引脚13): 计数器1的时钟输入
- R0(1), R0(2) (引脚2, 3): 计数器0的置数控制
- R1(1), R1(2) (引脚4, 5): 计数器1的置数控制
- Q0-Q4 (引脚6, 8, 9, 11, 12): 计数器0的输出引脚
- Q5-Q9 (引脚10, 1, 2, 3, 4): 计数器1的输出引脚

在实际应用中，引脚的连接需要严格按照数据手册的要求进行，以确保电路的正常工作。

## 3.3 应用电路设计与实践

### 3.3.1 组合逻辑设计实例

组合逻辑电路设计通常需要多个74LS90集成电路级联使用。例如，设计一个简单的分频