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在前一講的芝識課堂中，我們以74VHC系列IC的數(shù)據(jù)表為例介紹了該器件數(shù)據(jù)表前兩頁所包含的各種重要基礎(chǔ)信息和管腳情況等內(nèi)容。今天的芝識課堂，我們帶大家一起精讀74VHC04FT產(chǎn)品數(shù)據(jù)表中涉及到電氣特性的各種技術(shù)參數(shù)細(xì)節(jié)，通過了解這些細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)信息能夠讓您基于74VHC04FT實現(xiàn)更為精準(zhǔn)的設(shè)計。

接下來我們來了解一下74VHC04FT的主要直流特性。

輸入電壓（VIH和VIL）：確定輸入信號為高或低的電壓稱為閾值電壓，74VHC04的輸入電壓（VIH和VIL）與供電電壓（VCC）之間遵循CMOS邏輯IC的標(biāo)準(zhǔn)，即VIH和VIL設(shè)計為1/2VCC，圖1是74VHC04的數(shù)據(jù)表中的直流特性對應(yīng)關(guān)系示意圖。

輸出電流（IOH和IOL）：當(dāng)連接CMOS邏輯IC與LSI芯片時，輸出緩沖器的驅(qū)動能力和保證的輸出電流非常重要，CMOS邏輯IC在設(shè)計中用于提供對于IOH和IOL基本相同的驅(qū)動能力。

圖1 74VHC04直流特性對應(yīng)關(guān)系示意圖

輸入電流（IIN）：由于CMOS邏輯IC是電壓驅(qū)動IC，幾乎不需要輸入電流，74VHC04的輸入電流僅為漏電流，低至幾毫微安（nA）。

靜態(tài)供電電流（ICC）：CMOS器件在非活動狀態(tài)下消耗的電流極為靜態(tài)供電電流。CMOS器件的靜態(tài)供電電流比其它類型的器件低得多，僅為漏電流，低至幾毫微安（nA）。

交流電氣特性也是邏輯IC不可缺少的部分，74VHC04FT的交流特性包括傳輸延遲時間（tpLH和tpHL）、功耗電容（CPD）和功耗電容（CPD）。

理想情況下，74VHC04的輸出信號應(yīng)立即響應(yīng)輸入信號的變化而發(fā)生變化，但實際上會存在延遲；對應(yīng)于輸入變化而發(fā)生輸出變化響應(yīng)所需的時間稱為傳輸延遲時間。在功耗電容方面，隨著工作頻率的增加，CMOS邏輯IC的電源電流會線性增加。74VHC04的輸入頻率（fIN）與電流（ICC）斜率如圖2所示。

圖2 74VHC04的輸入頻率（fIN）與電流（ICC）斜率

除了這些之外，交流特性還包括輸入容限功能，具有輸入容限功能的CMOS邏輯IC允許在電源激活或在0V時向輸入端施加高達(dá)最大工作電壓的電壓。輸入容限功能允許電平從較高電壓轉(zhuǎn)換為較低電壓。通過精讀數(shù)據(jù)表可以很容易區(qū)分一個IC是否具有輸入容限功能。讓我們看一下TC74HC和74VHC系列IC的數(shù)據(jù)表，參閱工作范圍表中顯示的輸入電壓。TC74HC系列的數(shù)據(jù)表顯示VIN＝0至VCC。這意味著輸入引腳的最大容限為VCC。因此，TC74HC系列沒有輸入容限功能。相比之下，74VHC系列的數(shù)據(jù)表顯示VIN＝0至5.5V，這意味著無論VCC如何，均可將高達(dá)5.5V的電壓施加到輸入引腳。因此，74VHC系列具有輸入容限功能。請參考圖3的示意。

圖3 如何通過數(shù)據(jù)表區(qū)分IC是否具有輸入容限功能

與之對應(yīng)的是輸出容限功能，CMOS邏輯IC的輸出電路具有圖騰柱配置，由如下所示的一對p溝道和n溝道MOSFET組成。通常，CMOS邏輯IC在輸出端和電源之間有一個寄生二極管。當(dāng)在關(guān)斷狀態(tài)下向IC施加電壓或在打開狀態(tài)下向具有三態(tài)輸出的IC（例如74LCX245）施加電壓時，寄生二極管就會導(dǎo)通。產(chǎn)生的大電流可能會損壞IC。即使將高于供電電壓（VCC）的電壓施加到輸出端，電流也不會流入具有這種寄生二極管的輸出配置的IC中。那么如何確定此IC具有輸出容限功能呢？讓我們看一下74VHC和74LCX系列IC的數(shù)據(jù)表，參閱工作范圍表中顯示的總線I/O電壓。74VHC245的數(shù)據(jù)表顯示VIO＝０至VCC。這意味著輸出引腳的最大容限為VCC。因此，74VHC245沒有輸出容限功能。相比之下，74LCX245的數(shù)據(jù)表顯示VIN＝0至5.5V，這意味著無論VCC如何，總線I/O引腳都可以施加高達(dá)5.5V的電壓。因此，74LCX245具有輸出容限功能，如圖4所示。

圖4 如何通過數(shù)據(jù)表區(qū)分IC是否具有輸出容限功能

掉電保護也是一個非常重要的電氣特性功能，為降低功耗，具有兩個電壓范圍（VCC1和VCC2）的系統(tǒng)可以提供局部掉電模式，其中由VCC1運行的子系統(tǒng)將被關(guān)閉。例如，假設(shè)在電壓范圍VCC1內(nèi)使用74VHC系列。74VHC系列在輸出端和電源之間具有意外的寄生二極管。因此，當(dāng)VCC2>VCC1時，該寄生二極管導(dǎo)通。在這種情況下，產(chǎn)生的大電流可能會損壞IC。使用既沒有輸入也沒有輸出寄生二極管的IC（例如74VHCT、74LCX和74VCX系列）可以防止器件損壞。那么如何區(qū)分一個IC是否具有掉電保護功能呢，還是請看74VHC和74LCX系列IC的數(shù)據(jù)表中的直流特性表。74LCX245的數(shù)據(jù)手冊中指定了斷電泄漏電流（IOFF），這表明即使在電源關(guān)閉時也幾乎沒有泄漏電流流動。因此，74LCX245具有掉電保護功能。相反，由于74VHC245在輸出端和電源之間有一個寄生二極管，如果在相同條件下進行測試，則會有大電流流過。因此，74VHC245沒有IOFF調(diào)節(jié)，也沒有掉電保護功能。參見圖5。

圖5 通過數(shù)據(jù)表的直流特性部分區(qū)分一個IC

是否具有掉電保護功能

通過今天我們的芝識課堂介紹，相信大家一定對如何通過數(shù)據(jù)表來了解器件的基本電氣相關(guān)特性有了一定認(rèn)識。在后續(xù)的使用中，這些特性將為您的設(shè)計過程提供非常實用的幫助，并讓您在開發(fā)過程中對細(xì)節(jié)部分得心應(yīng)手，從而高效精準(zhǔn)的完成設(shè)計目標(biāo)。

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