Discussion:
CMOS vs. TTL
(zu alt für eine Antwort)
Ralf Kiefer
2020-05-05 17:38:12 UTC
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Hallo Chiptechnologiekundige :-)

Die Beschäftigung mit den vorhandenen und zugelaufenen Chip-Vorräten
brachte eine weitere Frage hervor. Die meisten Logikgatter hier sind aus
der LS-Familie, daneben diverse ALS, F, einige S und HCT. Soweit ok,
denn die allermeisten (historischen) Rechner und Baugruppen sind mit
genau diesen Familien aufgebaut.

Ich habe nur eine Ausnahme: den Eltec Eurocom 1. Der basiert auf
CD40xx-Gattern. Die 74HC sind dazu kompatibel. In welchen Rechnern
fanden diese Familien ihre Anwendung?

Beim kurzen Blick auf bekannte Klein-Computer ab den späten 1970er
Jahren finde ich außer dem Eurocom 1 keine mit CMOS-Familien. Altair
8080, Apple I und II, PET, AIM-65, KIM-1, auch der Eurocom 2,
Sinclair-Z80 usw. nahmen alle TTL-Technik, anfangs ohne Buchstabe,
später überwiegend die LS-Familie.

Waren die CMOS-Familien eher in den sogenannten Taschenrechnern
eingebaut? Ich denke an die TI-58/59, HP-41 o.ä. als frei
programmierbare Kleinst-Computer.

Gruß, Ralf
Christian Keck
2020-05-05 18:06:00 UTC
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Post by Ralf Kiefer
Hallo Chiptechnologiekundige :-)
Die Beschäftigung mit den vorhandenen und zugelaufenen Chip-Vorräten
brachte eine weitere Frage hervor. Die meisten Logikgatter hier sind aus
der LS-Familie, daneben diverse ALS, F, einige S und HCT. Soweit ok,
denn die allermeisten (historischen) Rechner und Baugruppen sind mit
genau diesen Familien aufgebaut.
Ich habe nur eine Ausnahme: den Eltec Eurocom 1. Der basiert auf
CD40xx-Gattern. Die 74HC sind dazu kompatibel. In welchen Rechnern
fanden diese Familien ihre Anwendung?
CD40XX sind als Metal-Gate-CMOS-Gatter einen Tick zu langsam für die etwas neueren CPUs der zweiten Generation Mikroprozessoren wie 8085, Z80, 6502, 6809 etc. Die Ausgänge von CD40XX-Gattern sind im Vergleich zu TTL-Gattern deutlich weniger belastbar.
Post by Ralf Kiefer
Beim kurzen Blick auf bekannte Klein-Computer ab den späten 1970er
Jahren finde ich außer dem Eurocom 1 keine mit CMOS-Familien. Altair
8080, Apple I und II, PET, AIM-65, KIM-1, auch der Eurocom 2,
Sinclair-Z80 usw. nahmen alle TTL-Technik, anfangs ohne Buchstabe,
später überwiegend die LS-Familie.
Der Eurocom 1 war ein sehr kleiner Computer mit einer simplen Glue-Logik, da mag CMOS ausgereicht haben. Ich habe auch einmal ein Evaluation Board für den seltenen IM6100 gesehen, das mit CMOS-Gattern 74CXX auskam.
Post by Ralf Kiefer
Waren die CMOS-Familien eher in den sogenannten Taschenrechnern
eingebaut? Ich denke an die TI-58/59, HP-41 o.ä. als frei
programmierbare Kleinst-Computer.
Das waren wohl eher NMOS-Chips mit einem deutlich höheren Stromverbrauch. Ich vermute, daß CMOS-Schaltkreise erst bei den japanischen Taschenrechnern mit LCD-Display ab Anfang der 80er Jahre eingesetzt wurden, deren Batterie deutlich länger vorhielt als bei den Taschenrechnern von amerikanischen Herstellern.

Christian
Christian Zietz
2020-05-05 18:39:19 UTC
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Post by Ralf Kiefer
Ich habe nur eine Ausnahme: den Eltec Eurocom 1. Der basiert auf
CD40xx-Gattern. Die 74HC sind dazu kompatibel. In welchen Rechnern
fanden diese Familien ihre Anwendung?
Auch wenn die Frage nach dem "warum?" nur implizit auftaucht: Die
CD4000-Familie ist selbst für Verhältnisse der 1980er schnarchlahm.
Nehmen wir z.B. das simpelste Element, einen Inverter. Dafür steht im
Datenbuch als Durchlaufzeit (Eingang zu Ausgang): CD4009C = max. 100 ns.
Vergleiche das mit einem 74LS04 = max. 10 ns. Und dabei gilt die
LS-Familie nicht einmal als besonders schnelle TTL-Logikfamilie.

CD4000-Logik kenne ich daher nicht aus Rechnern, sondern eher aus
einfacherer Elektronik, in der es auf Geschwindigkeit nicht ankommt und
dafür der große Betriebsspannungsbereich 3 - 15 V (z.B. Betrieb direkt
aus einem 9-V-Block) oder der geringe Stromverbrauch (Batteriebetrieb)
wichtig ist.

Grüße
Christian
--
Christian Zietz - CHZ-Soft - czietz (at) gmx.net
WWW: https://www.chzsoft.de/
PGP/GnuPG-Key-ID: 0x52CB97F66DA025CA / 0x6DA025CA
Martin Klaiber
2020-05-06 06:26:41 UTC
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Post by Christian Zietz
Post by Ralf Kiefer
Ich habe nur eine Ausnahme: den Eltec Eurocom 1. Der basiert auf
CD40xx-Gattern. Die 74HC sind dazu kompatibel. In welchen Rechnern
fanden diese Familien ihre Anwendung?
Auch wenn die Frage nach dem "warum?" nur implizit auftaucht: Die
CD4000-Familie ist selbst für Verhältnisse der 1980er schnarchlahm.
Nehmen wir z.B. das simpelste Element, einen Inverter. Dafür steht im
Datenbuch als Durchlaufzeit (Eingang zu Ausgang): CD4009C = max. 100 ns.
Vergleiche das mit einem 74LS04 = max. 10 ns. Und dabei gilt die
LS-Familie nicht einmal als besonders schnelle TTL-Logikfamilie.
CD4000-Logik kenne ich daher nicht aus Rechnern, sondern eher aus
einfacherer Elektronik, in der es auf Geschwindigkeit nicht ankommt und
dafür der große Betriebsspannungsbereich 3 - 15 V (z.B. Betrieb direkt
aus einem 9-V-Block) oder der geringe Stromverbrauch (Batteriebetrieb)
wichtig ist.
Es gibt noch eine Möglichkeit: Diese Logik wurde manchmal auch für die
Verstärkung analoger Signale eingesetzt, auch wenn sie dafür eigentlich
nicht gedacht war.

Ich habe hier auch noch zwei Eurocom-I "rumliegen", die CMOS-ICs sind
vorwiegend rund um die 5-polige DIN-Buchse verbaut, ich vermute, das
ist das Kassetten-Interface (habe den Rechner seit Jahrzehnten nicht
benutzt). Es gibt aber auch 74LS-Chips auf dem Board.

Ah, hier gibt es auch einen Schaltplan:

http://bitsavers.informatik.uni-stuttgart.de/pdf/eltec/eurocom-I/eurocom1-schematic.pdf

Demnach wäre ein CMOS-IC mindestens in der Reset-Logik verbaut, da
kommt es auf Geschwindigkeit nicht an. Die Baugruppe rechts unten ist
das Kassetten-Interface, nehme ich an, aber vielleicht durchschaut
das jemand anderes besser als ich.

Grüße
Martin
Gerrit Heitsch
2020-05-06 06:46:01 UTC
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Post by Martin Klaiber
Post by Christian Zietz
Post by Ralf Kiefer
Ich habe nur eine Ausnahme: den Eltec Eurocom 1. Der basiert auf
CD40xx-Gattern. Die 74HC sind dazu kompatibel. In welchen Rechnern
fanden diese Familien ihre Anwendung?
Auch wenn die Frage nach dem "warum?" nur implizit auftaucht: Die
CD4000-Familie ist selbst für Verhältnisse der 1980er schnarchlahm.
Nehmen wir z.B. das simpelste Element, einen Inverter. Dafür steht im
Datenbuch als Durchlaufzeit (Eingang zu Ausgang): CD4009C = max. 100 ns.
Vergleiche das mit einem 74LS04 = max. 10 ns. Und dabei gilt die
LS-Familie nicht einmal als besonders schnelle TTL-Logikfamilie.
CD4000-Logik kenne ich daher nicht aus Rechnern, sondern eher aus
einfacherer Elektronik, in der es auf Geschwindigkeit nicht ankommt und
dafür der große Betriebsspannungsbereich 3 - 15 V (z.B. Betrieb direkt
aus einem 9-V-Block) oder der geringe Stromverbrauch (Batteriebetrieb)
wichtig ist.
Es gibt noch eine Möglichkeit: Diese Logik wurde manchmal auch für die
Verstärkung analoger Signale eingesetzt, auch wenn sie dafür eigentlich
nicht gedacht war.
Ja, ich hab solche Teile (4066 oder 4053, der Erinnerung nach) auch
schon in der Verstärkern für die Umschaltung der Eingänge gesehen.

Gerrit
Rainer Knaepper
2020-05-06 07:55:00 UTC
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Post by Gerrit Heitsch
Ja, ich hab solche Teile (4066 oder 4053, der Erinnerung nach) auch
schon in der Verstärkern für die Umschaltung der Eingänge gesehen.
Ja, leider.

Für die Menschen mit 5 HiFi-Ohren galten die nicht unbedingt als
standesgemäß. ;-)

Rainer
--
Jetzt überlege ich schon geschlagene 10 Minuten, wie ich die Frage,
ob Du einen Hering möchtest oder Schwester Johannas Froschpillen
vorziehst, ausreichend schonend formuliere, und es will mir einfach
nicht einfallen. (Benedict Mangelsdorff in ger.ct)
Gerrit Heitsch
2020-05-06 08:20:36 UTC
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Post by Rainer Knaepper
Post by Gerrit Heitsch
Ja, ich hab solche Teile (4066 oder 4053, der Erinnerung nach) auch
schon in der Verstärkern für die Umschaltung der Eingänge gesehen.
Ja, leider.
Für die Menschen mit 5 HiFi-Ohren galten die nicht unbedingt als
standesgemäß. ;-)
Die Frage ist, ob das aufgefallen ist wenn diesen Goldohren dieses
Detail unbekannt war. Oder ob die Klangqualität erst nach dem Blick ins
Gerät und der Sichtung der fraglichen 40xx nachgelassen hat.

Gerrit
Enrik Berkhan
2020-05-06 12:21:10 UTC
Permalink
Post by Gerrit Heitsch
Ja, ich hab solche Teile (4066 oder 4053, der Erinnerung nach) auch
schon in der Verstärkern für die Umschaltung der Eingänge gesehen.
CD4066 ist ja ganz offiziell ein Analogschalter.

Viele Grüße,
Enrik
Ralf Kiefer
2020-05-06 10:15:36 UTC
Permalink
Post by Martin Klaiber
Demnach wäre ein CMOS-IC mindestens in der Reset-Logik verbaut, da
kommt es auf Geschwindigkeit nicht an. Die Baugruppe rechts unten ist
das Kassetten-Interface, nehme ich an, aber vielleicht durchschaut
das jemand anderes besser als ich.
Ja, der CD4011 oben links macht Reset. Der CD4020 oben in der Mitte
müßte die Single-Step-Logik sein.

Die Ecke unten rechts bildet den Anschluß für den Kassettenrekorder und
wird mit 300Baud betrieben.

Gruß, Ralf
Gerrit Heitsch
2020-05-06 10:22:11 UTC
Permalink
Post by Ralf Kiefer
Post by Martin Klaiber
Demnach wäre ein CMOS-IC mindestens in der Reset-Logik verbaut, da
kommt es auf Geschwindigkeit nicht an. Die Baugruppe rechts unten ist
das Kassetten-Interface, nehme ich an, aber vielleicht durchschaut
das jemand anderes besser als ich.
Ja, der CD4011 oben links macht Reset. Der CD4020 oben in der Mitte
müßte die Single-Step-Logik sein.
Die Ecke unten rechts bildet den Anschluß für den Kassettenrekorder und
wird mit 300Baud betrieben.
Der 4046 ist ein VCO, wie der da reinpasst wäre interessant.

Gerrit
Ralf Kiefer
2020-05-06 11:04:35 UTC
Permalink
Post by Gerrit Heitsch
Post by Ralf Kiefer
Die Ecke unten rechts bildet den Anschluß für den Kassettenrekorder und
wird mit 300Baud betrieben.
Der 4046 ist ein VCO, wie der da reinpasst wäre interessant.
Ich gebe zu, daß ich diese Ecke nicht mal ansatzweise verstanden habe.
Die ist ganz "fürchterlich" analog. Aber ich hatte es versucht :-)

Mein Ansatz: vom 6850 kommen ganz normale Seriellsignale mit 300Baud.
Die nutze ich an anderer Stelle als V.24-Schnittstelle. Die andere
Richtung ist der Kassettenrekorderanschluß: dort läuft als Protokoll
Kansas-City.

Demzufolge generiert der 4046 (zusammen mit den anderen Gattern und
Bauteilen) aus dem analogen Eingangssignal (1200Hz oder 2400Hz) Low-
oder High-Pegel.

Hier steht was zur Codierung:
https://en.wikipedia.org/wiki/Kansas_City_standard

Vielleicht war dieser Massenspeicheranschluß von einem anderen Gerät
übernommen worden und gar nicht von Eltec entwickelt?

Gruß, Ralf
Rafael Deliano
2020-05-06 16:59:45 UTC
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Post by Ralf Kiefer
Post by Gerrit Heitsch
Der 4046 ist ein VCO, wie der da reinpasst wäre interessant.
Demzufolge generiert der 4046 (zusammen mit den anderen Gattern und
Bauteilen) aus dem analogen Eingangssignal (1200Hz oder 2400Hz) Low-
oder High-Pegel.
4046 ist eine PLL. Also Regelschleife die ihre VCO ( Voltage
Controlled Oszillator ) der Eingangsfrequenz nachführt.
Die VCO hat als Eingangsspannung damit ein verschliffenes
"binäres" DC-Signal das mit der Frequenz springt. Muß man
noch über Komparator mit Hysterese auf Logikpegel bringen.
Soweit der ideale Demodulator. Kassettenrecorder war wegen
Gleichlaufschwankungen recht problematisch.

MfG JRD

K. Krause
2020-05-06 15:49:28 UTC
Permalink
On 06.05.20 12:22, Gerrit Heitsch wrote:
...
Post by Gerrit Heitsch
Der 4046 ist ein VCO, wie der da reinpasst wäre interessant.
Ja, und VCO heisst ganz offiziell: Voltage Controlled Oscillator,
d. h. der digitale Bitstrom aus der seriellen Schnittstelle schaltet
die Frequenz um, die der Kassettenrekorde aufzeichnet.

In meinem ersten Job 1981 wurde diese CMOSer in speziellen Testgeräten,
die mit Hochspannung gearbeitet haben, eingesetzt. Der Hintergedanke
war, den ganzen Müll mit 15 V zu betreiben, damit er störfester würde.
Die ersten Serien, noch ohne B-Suffix (B wie Buffer), waren so empfind-
lich, dass sie beinahe schon vom blossen Anschauen kaputt gingen.
Die Fehler waren leicht zu finden: Über dem Chip gab es einen kleinen
Krater im Gehäuse, den der glühende Chip freigesprengt hatte. Die Kegel
aus dem Gehäsematerial lagen unten im Gerät.
Mit der Serie CD 40..B wurde das angeblich besser, aber die Leute die
unter den Zickereien der ersten Serie gelitten hatten, hatten da schon
die Nase voll.
Übrigens sind die CD 40.. und CD 45.. im Allgemein nicht pinkompatibel
zu den 74..ern.

Wir haben dann den AIM-65 als embedded Controller eingesetzt. Bei
Siemens als PC-100 gekauft, weil Siemens die AIMs gekauft hat, ein
eigenes Monitor-ROM eingebaut hat, das sich tatsächlich mit "Siemens
PC-100" meldete und ein Netzgerät mitgeliefert hat. Das war billiger,
als einen nackten AIM ohne Netzteil zu kaufen und das Netzteil dazu-
zurüsten.

Klemens
Rafael Deliano
2020-05-06 16:45:07 UTC
Permalink
CD40xx-Gattern. In welchen Rechnern fanden diese Familien ihre Anwendung?
Typisch mit den CMOS-CPUs der späten 70er Jahre.
D.h. RCA CDP1802, Intersil IM6100 und Motorola MC14500B.
Letzteres eine 1 Bit CPU die selbst als CD40xx / Metal-Gate
gefertigt wurde.
Klein-Computer
Würde vermuten auf dem RCA1802 COSMAC VIC ( ca. KIM1-artig )
werden welche sein.

CDP1802 mit CD40xx fand ich mal in batteriebetriebenen handheld
Barcodescannern mit LCD-Display von Mitte 80er Jahre.
Oder völlig ohne Controller als riesiges Cerdip-Logikgrab in
einem Rhode&Schwarz EMV-Meßgerät mit LCD-Display.

Das Board an dem ich gerade arbeite hat "PACE" NMOS-CPU mit
12V/+5/-8V und verwendet deshalb auch einige CD40xx bzw. 74Cxx:

http://www.embeddedFORTH.de/temp/PCB.pdf

Der 4004 mit CD40xx war hübsch, mir aber auf ebay.com zu teuer:

http://www.embeddedFORTH.de/temp/PCB2.pdf

D.h. wenn der CPU abnorm langsam ist, kann man CD40xx verwenden.

Ab ca. 1984 kamen aber für 5V die für Mikroprozessoren
geeigneteren 74HCxx zeitgleich mit CMOS-Varianten der gängigen
CPUs.

MfG JRD
Gerrit Heitsch
2020-05-06 16:56:08 UTC
Permalink
Post by Rafael Deliano
D.h. wenn der CPU abnorm langsam ist, kann man CD40xx verwenden.
Der C64 verwendet einen 4066 um das Farb-RAM (ein 2114) auf den Datenbus
zu schalten. Ok, vom Takt her ist die CPU nicht allzuschnell, aber es
ist ein 6502-Derivat.

Gerrit
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