O 74HC30N é um circuito integrado lógico CMOS de alta velocidade, contendo uma porta NAND de 8 entradas. Ele pertence à família lógica 74HC (High-Speed CMOS) e realiza a operação lógica NAND sobre oito sinais de entrada.

É um componente bastante útil quando é necessário verificar simultaneamente várias condições lógicas e produzir uma única saída.

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1. Características principais

Característica	74HC30N
Fabricante	NXP Semiconductors
Código	74HC30N
Família lógica	74HC
Função	NAND de 8 entradas
Quantidade de portas	1
Número de entradas	8
Número de saídas	1
Tecnologia	CMOS
Alimentação	2,0 a 6,0 V
Tensão típica	5 V
Saída	CMOS
Encapsulamento N	DIP-14
Montagem	Through-hole
Entrada	Compatível com níveis CMOS
Baixo consumo estático	Sim
Aplicação	Lógica digital, controle, decodificação e detecção de condições
NCM	8542.39.99

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2. O que significa NAND?

A porta NAND é uma combinação de:

AND + NOT

Matematicamente:

Y=A⋅B⋅C⋅D⋅E⋅F⋅G⋅H

Como o 74HC30 possui oito entradas, temos:

A ──┐

B ──┤

C ──┤

D ──┤

E ──┤

F ──┤

G ──┤

H ──┤

▼

NAND

│

▼

Y

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3. Funcionamento lógico

A característica fundamental da NAND é:

A saída somente fica LOW quando todas as entradas estão HIGH.

Tabela simplificada:

A	B	C	D	E	F	G	H	Y
0	X	X	X	X	X	X	X	1
X	0	X	X	X	X	X	X	1
X	X	0	X	X	X	X	X	1
X	X	X	0	X	X	X	X	1
X	X	X	X	0	X	X	X	1
X	X	X	X	X	0	X	X	1
X	X	X	X	X	X	0	X	1
X	X	X	X	X	X	X	0	1
1	1	1	1	1	1	1	1	0

X = qualquer estado lógico.

Portanto:

Se qualquer entrada = 0

↓

saída = 1

 

Somente quando:

A=B=C=D=E=F=G=H=1

↓

saída = 0

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4. Expressão booleana

A expressão completa é:

Y=ABCDEFGH

Ou:

Y=¬(A∧B∧C∧D∧E∧F∧G∧H)

Essa é a função implementada pelo 74HC30.

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5. Por que utilizar oito entradas?

Uma porta NAND comum pode ter duas entradas:

A ──┐

├── NAND ── Y

B ──┘

O 74HC30 amplia isso para:

8 condições simultâneas

Por exemplo, imagine que um sistema somente possa liberar uma operação quando oito sinais estiverem ativos:

Sensor 1 ──►

Sensor 2 ──►

Sensor 3 ──►

Sensor 4 ──►

Sensor 5 ──► 74HC30 ──► Controle

Sensor 6 ──►

Sensor 7 ──►

Sensor 8 ──►

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6. Uso como detector de condição

Uma aplicação muito interessante é utilizar o 74HC30 como detector de uma combinação específica.

Por exemplo:

A = 1

B = 1

C = 1

D = 1

E = 1

F = 1

G = 1

H = 1

Quando todos estiverem em HIGH:

Y = LOW

Assim, a saída pode ser utilizada como sinal de:

"todas as condições satisfeitas".

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7. Tecnologia 74HC

O HC significa:

High-Speed CMOS

A família 74HC foi desenvolvida para oferecer:

• baixo consumo;
• alta velocidade;
• alta impedância de entrada;
• boa imunidade a ruído;
• operação com alimentação CMOS.

A família 74HC é uma evolução da lógica CMOS tradicional, oferecendo velocidades significativamente maiores.

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8. Alimentação

O 74HC30 trabalha com uma faixa relativamente ampla de alimentação:

2,0 V a 6,0 V

Isso permite aplicações em:

• 3,3 V;
• 5 V;
• sistemas digitais CMOS.

Uma utilização clássica seria:

VCC = +5 V

GND = 0 V

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9. Compatibilidade com microcontroladores

O 74HC30 pode ser utilizado com diversos microcontroladores.

Por exemplo:

Microcontrolador

│

├── GPIO → entrada A

├── GPIO → entrada B

├── GPIO → entrada C

├── GPIO → entrada D

├── GPIO → entrada E

├── GPIO → entrada F

├── GPIO → entrada G

└── GPIO → entrada H

 

↓

 

74HC30

 

↓

 

GPIO

Entretanto, ao utilizar um microcontrolador de 3,3 V, é necessário garantir que os níveis de entrada e saída sejam compatíveis com a tensão de alimentação escolhida para o 74HC30.

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10. Entradas CMOS

As entradas CMOS possuem alta impedância.

Isso significa que a corrente necessária para controlar uma entrada é extremamente pequena em condições estáticas.

Consequentemente:

GPIO

│

└────────► Entrada HC

não representa uma carga significativa para o GPIO.

Porém, entradas CMOS não devem ficar flutuando.

Uma entrada não utilizada deve ser conectada a um nível lógico definido.

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11. Entradas não utilizadas

Se alguma entrada do 74HC30 não for utilizada, não é recomendável deixá-la aberta.

Por exemplo, se você deseja utilizar somente quatro entradas para implementar uma NAND de quatro sinais:

A ──► entrada

B ──► entrada

C ──► entrada

D ──► entrada

 

E ──► VCC

F ──► VCC

G ──► VCC

H ──► VCC

Assim:

Y=ABCD(1)(1)(1)(1)​

portanto:

Y=ABCD

Dessa forma, o 74HC30 pode ser utilizado para implementar funções NAND com menos de oito sinais.

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12. Porta universal

A NAND é uma das chamadas:

portas lógicas universais.

Com portas NAND é possível construir:

• NOT;
• AND;
• OR;
• NOR;
• XOR;
• XNOR.

Por exemplo, um inversor pode ser criado conectando as entradas juntas:

A ─────┬────► NAND

│

A ─────┘

 

↓

 

Y = NOT A

No caso do 74HC30, as oito entradas precisam ser conectadas adequadamente para realizar essa função.

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13. Aplicações

O 74HC30 pode ser utilizado em:

• lógica combinacional;
• decodificação;
• detecção de estados;
• sistemas de controle;
• circuitos de intertravamento;
• geração de sinais;
• controle industrial;
• máquinas de estados;
• circuitos digitais;
• sistemas embarcados;
• interfaces digitais;
• geração de sinais de habilitação.

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14. Exemplo de aplicação industrial

Imagine oito sensores de segurança:

S1 ──►

S2 ──►

S3 ──►

S4 ──►

S5 ──► 74HC30

S6 ──►

S7 ──►

S8 ──►

Se os sensores forem representados por:

1 = condição normal

0 = condição de falha

o 74HC30 produzirá:

Todos = 1

↓

Y = 0

Se qualquer sensor passar para 0:

Qualquer = 0

↓

Y = 1

A lógica pode então ser invertida ou combinada com outras portas para gerar o sinal desejado.

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15. Encapsulamento N

O sufixo:

N

normalmente identifica a versão DIP/through-hole dessa família da NXP.

O encapsulamento possui:

14 pinos

e é adequado para:

• protoboard;
• soquete DIP;
• placas through-hole;
• manutenção de equipamentos antigos.

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16. Pinagem

A configuração típica do 74HC30N é:

Pino	Função
1	A
2	B
3	C
4	D
5	E
6	F
7	GND
8	Y — saída
9	H
10	NC
11	NC
12	NC
13	NC
14	VCC

Assim, seis pinos que seriam utilizados por outras portas da família ficam sem conexão funcional neste dispositivo.

É importante conferir a pinagem da variante específica NXP gravada no seu componente/datasheet antes de montar uma placa, especialmente em peças antigas.

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17. Diagrama simplificado

74HC30N

 

A ─────────────────────┐

B ─────────────────────┤

C ─────────────────────┤

D ─────────────────────┤

E ─────────────────────┤

F ─────────────────────┤

G ─────────────────────┤

H ─────────────────────┤

│

▼

┌─────────┐

│ NAND │

│ 8-INPUT│

└────┬────┘

│

▼

Y

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18. Comportamento elétrico

Como dispositivo CMOS, o 74HC30 apresenta:

Alta impedância de entrada

e:

Baixa impedância de saída

quando comparado à impedância das entradas.

Isso permite conectar a saída a outras entradas CMOS sem exigir corrente significativa em regime estático.

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19. Propagação do sinal

A mudança de uma entrada não aparece instantaneamente na saída.

Existe um:

Propagation Delay — tpd

entre a mudança da entrada e a mudança correspondente na saída.

Esse atraso depende de:

• tensão de alimentação;
• temperatura;
• carga;
• tecnologia;
• transição lógica.

Em circuitos de alta velocidade, esse atraso deve ser considerado.

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20. Consumo

A tecnologia CMOS proporciona baixo consumo estático.

Na prática, o consumo aumenta quando o circuito está chaveando rapidamente porque existe consumo dinâmico associado às capacitâncias internas e externas.

Podemos simplificar:

P≈C⋅V2⋅f

onde:

• C = capacitância;
• V = tensão;
• f = frequência.

Portanto, aumentar a frequência ou a tensão aumenta o consumo dinâmico.

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21. Diferença entre 74HC30 e 74LS30

É importante não confundir:

74HC30

com:

74LS30.

Característica	74HC30	74LS30
Tecnologia	CMOS	TTL
Consumo	Baixo	Maior
Entrada	CMOS	TTL
Alimentação típica	5 V	5 V
Alta impedância	Sim	Menor que CMOS
Família	HC	LS
Função	NAND 8 entradas	NAND 8 entradas

A função lógica é a mesma, mas as características elétricas são diferentes.

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22. Descrição minuciosa para cadastro

74HC30N — NXP Semiconductors

Circuito integrado lógico CMOS de alta velocidade pertencente à família 74HC, contendo uma porta NAND de oito entradas e uma saída lógica. O dispositivo executa a operação NAND sobre oito sinais de entrada independentes, produzindo nível lógico LOW somente quando todas as oito entradas estiverem em nível HIGH; se qualquer entrada estiver em LOW, a saída permanecerá em HIGH. O componente apresenta entradas CMOS de alta impedância, baixo consumo estático, elevada imunidade a ruídos e capacidade de operação em sistemas digitais de baixa tensão. Pode ser empregado na implementação de lógica combinacional, detecção de estados, decodificação, geração de sinais de habilitação, circuitos de controle, intertravamentos, sistemas industriais e aplicações com microcontroladores. O dispositivo é fornecido em encapsulamento DIP-14 para montagem through-hole.