74VHC123A雙可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

引言

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器是一種常用的電路元件，可用于產(chǎn)生特定寬度的脈沖信號(hào)。今天要給大家介紹的是Fairchild（現(xiàn)屬于ON Semiconductor）的74VHC123A雙可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。這款器件結(jié)合了高速CMOS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，具有高速、低功耗等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種電子系統(tǒng)中。

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產(chǎn)品背景與編號(hào)變更說明

Fairchild已成為ON Semiconductor的一部分。由于系統(tǒng)集成的需要，部分Fairchild可訂購的零件編號(hào)會(huì)發(fā)生變化。具體來說，F(xiàn)airchild零件編號(hào)中的下劃線（_）將改為破折號(hào)（-）。大家在使用時(shí)，可通過ON Semiconductor網(wǎng)站（www.onsemi.com）核實(shí)更新后的器件編號(hào)。若對(duì)系統(tǒng)集成有疑問，可發(fā)郵件至Fairchild_questions@onsemi.com。

74VHC123A主要特性

高速與低功耗

• 高速性能：在(T{A}=25^{circ} C)時(shí)，典型傳播延遲時(shí)間(t{PD}=8.1ns)，能夠滿足高速電路的設(shè)計(jì)需求。
• 低功耗特性：在(T{A}=25^{circ} C)時(shí)，靜態(tài)功耗電流(I{CC}=4 mu A)（最大值），有效降低了系統(tǒng)的功耗。而在工作狀態(tài)下，有源狀態(tài)電流(I_{C C}=600 mu A)（最大值）。

高抗噪能力

具有高噪聲抗擾度，(V{NIH} = V{NIL} = 28% V_{CC})（最小值），能在嘈雜的電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作。

輸入保護(hù)與兼容性

• 輸入保護(hù)：輸入保護(hù)電路確保在不考慮電源電壓的情況下，輸入引腳可承受0至7V的電壓，可用于5V到3V系統(tǒng)以及雙電源系統(tǒng)（如電池備份）的接口，防止因電源和輸入電壓不匹配而損壞器件。
• 兼容性：引腳和功能與74HC123A兼容，方便工程師進(jìn)行升級(jí)和替換。

工作原理與功能描述

待機(jī)狀態(tài)

在待機(jī)狀態(tài)下，外部電容(C{x})會(huì)完全充電至(V{CC})。連接到(R{x} / C{x})節(jié)點(diǎn)的(Q{P})和(Q{N})晶體管處于關(guān)閉狀態(tài)，與輸出脈沖定時(shí)相關(guān)的兩個(gè)比較器和兩個(gè)參考電壓源也關(guān)閉，此時(shí)總電源電流僅為泄漏電流。

觸發(fā)操作

觸發(fā)操作在以下三種情況下有效：

1. A輸入為低電平，B輸入有上升信號(hào)。
2. B輸入為高電平，A輸入有下降信號(hào)。
3. (bar{A})輸入為低電平，B輸入為高電平，且CLR輸入有上升信號(hào)。

觸發(fā)有效后，比較器(C{1})和(C{2})開始工作，(Q{N})導(dǎo)通，外部電容通過(Q{N})放電，(R{x} / C{x})節(jié)點(diǎn)的電壓下降。當(dāng)(R{x} / C{x})電壓降至內(nèi)部參考電壓(V{ref } L)時(shí)，(C{1})輸出變?yōu)榈碗娖?，觸發(fā)器復(fù)位，(Q{N})關(guān)閉。此后，(R{x} / C{x})節(jié)點(diǎn)的電壓開始以由外部電容(C{x})和電阻(R{x})決定的時(shí)間常數(shù)上升。觸發(fā)后，輸出Q變?yōu)楦唠娖?，并?R{x} / C{x})電壓達(dá)到內(nèi)部參考電壓(V{ref } H)時(shí)變?yōu)榈碗娖健?/p>

輸出脈沖寬度(t{W}( OUT ))（忽略電容放電時(shí)間和IC內(nèi)部延遲）可由公式(t{W}( OUT )=1.0 C{x} R{x})計(jì)算得出。

重觸發(fā)操作

在單穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下，當(dāng)新的觸發(fā)信號(hào)施加到輸入A或B時(shí)，只有在IC對(duì)(C{x})充電時(shí)才有效。此時(shí)(R{x} / C{x})節(jié)點(diǎn)的電壓會(huì)再次降至(V{ref } L)電平。如果下一個(gè)觸發(fā)信號(hào)在(C{x})和(R{x})設(shè)定的時(shí)間周期之前到來，輸出Q將保持高電平。但如果新觸發(fā)信號(hào)與前一個(gè)觸發(fā)信號(hào)非常接近（如在放電周期內(nèi)出現(xiàn)），則無效。最小重觸發(fā)時(shí)間(t{RR})（最小值）取決于(V{CC})和(C_{x})。

復(fù)位操作

在正常工作時(shí)，CLR輸入保持高電平。若CLR為低電平，觸發(fā)信號(hào)將無效，因?yàn)檩敵鯭保持低電平，觸發(fā)控制觸發(fā)器復(fù)位，同時(shí)(Q{p})導(dǎo)通，(C{x})快速充電至(V_{CC})，IC進(jìn)入等待狀態(tài)。

電氣特性與參數(shù)

絕對(duì)最大額定值

了解器件的絕對(duì)最大額定值對(duì)于確保器件的安全使用至關(guān)重要。例如，電源電壓(V{cc})范圍為 -0.5V至 +7.0V，直流輸入電壓(V{IN})范圍為 -0.5V至 +7.0V等。超過這些額定值可能會(huì)損壞器件，因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須嚴(yán)格遵守。

推薦工作條件

推薦工作條件定義了器件實(shí)際工作的條件，以確保器件能達(dá)到數(shù)據(jù)手冊(cè)規(guī)定的最佳性能。例如，電源電壓(V{cc})推薦范圍為2.0V至 +5.5V，輸入電壓(V{IN})為0V至 +5.5V，工作溫度范圍為 -40°C至 +85°C等。

直流與交流電氣特性

• 直流特性：包括高電平輸入電壓(V{IH})、低電平輸入電壓(V{IL})、高電平輸出電壓(V{OH})、低電平輸出電壓(V{OL})、輸入泄漏電流(I{IN})、靜態(tài)電源電流(I{CC})等參數(shù)，這些參數(shù)描述了器件在直流狀態(tài)下的電氣性能。
• 交流特性：如傳播延遲時(shí)間(t{PLH})、(t{PHL})、輸出脈沖寬度(t{WOUT})、輸出脈沖寬度誤差(Delta t{WOUT})等，反映了器件在交流信號(hào)下的工作特性。

封裝與訂購信息

74VHC123A提供多種封裝形式，包括16引腳小外形集成電路（SOIC）、16引腳小外形封裝（SOP）和16引腳薄收縮小外形封裝（TSSOP）等。表面貼裝封裝還可選擇帶卷包裝，只需在訂購編號(hào)后追加后綴字母“X”即可。

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

外部元件選擇

• 電阻(R{x})和電容(C{x})：外部電容(C{x})無限制，但外部電阻(R{x})在(V{CC}=2.0 ~V)時(shí)，最小值為5kΩ；當(dāng)(V{CC}>3.0 V)時(shí)，最小值為1kΩ。同時(shí)，(C{x})和(R{x})的最大允許值受電容泄漏、器件泄漏以及電路板布局和表面電阻的影響。當(dāng)(R_{x}>1 M Omega)時(shí)，可能會(huì)受到外部噪聲信號(hào)的影響。
• 外部鉗位二極管(D_{x})：如果電源電壓關(guān)閉，(C{x})主要通過內(nèi)部（寄生）二極管放電。當(dāng)(C{x})足夠大且(V{CC})快速下降時(shí)，可能會(huì)因涌入電流或閂鎖效應(yīng)損壞IC。此時(shí)，需要外部鉗位二極管(D{x})來保護(hù)IC。

電源電壓下降時(shí)間

在大電容(C{x})的情況下，電源電壓下降時(shí)間(t{f})需滿足(t{f} geqleft(V{C C}-0.7right) C{x} / 20 mA)（(t{f})是電源電壓關(guān)閉到降至0.4 (V_{CC})的時(shí)間），以避免損壞IC。

總結(jié)

74VHC123A雙可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器是一款性能出色的電子器件，具有高速、低功耗、高抗噪等優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過程中，我們需要充分考慮其電氣特性、外部元件選擇以及電源電壓等因素，以確保器件的正常工作和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。大家在實(shí)際應(yīng)用中，是否遇到過類似器件的使用問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。