深入解析 onsemi MC14538B 雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器是一種常見且重要的電路元件，它能產(chǎn)生精確的輸出脈沖，在眾多電子設(shè)備中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。今天，我們就來詳細(xì)探討 onsemi 公司的 MC14538B 雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。

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產(chǎn)品概述

MC14538B 是一款雙路、可重觸發(fā)、可復(fù)位的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。它可以從輸入脈沖的任意邊沿觸發(fā)，能在很寬的寬度范圍內(nèi)產(chǎn)生精確的輸出脈沖，脈沖的持續(xù)時間和精度由外部定時元件 $C{X}$ 和 $R{X}$ 決定，輸出脈沖寬度公式為 $T = R{X} cdot C{X}$（秒），其中 $R{X}$ 單位為歐姆，$C{X}$ 單位為法拉。

該產(chǎn)品有多種封裝形式，如 SOIC - 16、SOIC - 16WB、TSSOP - 16 等，并且具有以下特點(diǎn)：

• A 觸發(fā)輸入允許無限的上升和下降時間。
• 脈沖寬度范圍為 10μs 到 10s。
• 具有鎖存觸發(fā)輸入和單獨(dú)的鎖存復(fù)位輸入。
• 工作電壓范圍為 3.0Vdc 到 18Vdc。
• 可從正邊沿（A 輸入）或負(fù)邊沿（B 輸入）觸發(fā)。
• 在額定溫度范圍內(nèi)能夠驅(qū)動兩個低功耗 TTL 負(fù)載或一個低功耗肖特基 TTL 負(fù)載。
• 引腳與 MC14528B 和 CD4528B（CD4098）兼容。

產(chǎn)品參數(shù)

最大額定值

需要注意的是，超過最大額定值可能會損壞設(shè)備，影響其功能和可靠性。

電氣特性

電氣特性表詳細(xì)列出了不同工作電壓和溫度下的輸出電壓、輸入電壓、輸出驅(qū)動電流、輸入電流、輸入電容、靜態(tài)電流等參數(shù)。例如，在不同的 $V_{DD}$ 下，輸出電壓“0” 電平、“1” 電平，輸入電壓 “0” 電平、“1” 電平都有相應(yīng)的取值范圍。這些參數(shù)對于工程師在設(shè)計(jì)電路時選擇合適的工作條件和評估電路性能非常重要。

開關(guān)特性

開關(guān)特性給出了輸出上升時間、下降時間、傳播延遲時間、輸入上升和下降時間、輸入脈沖寬度、重觸發(fā)時間、輸出脈沖寬度等參數(shù)。這些參數(shù)與電路的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性密切相關(guān)，在高速電路設(shè)計(jì)中尤為關(guān)鍵。例如，輸出上升時間和下降時間的計(jì)算公式與負(fù)載電容 $C{L}$ 有關(guān)，不同的 $V{DD}$ 下有不同的計(jì)算公式。

工作原理

觸發(fā)操作

在輸入觸發(fā)發(fā)生之前，單穩(wěn)態(tài)處于靜止?fàn)顟B(tài)，Q 輸出為低電平，定時電容 $C{X}$ 完全充電到 $V{DD}$。當(dāng)觸發(fā)輸入 A 從 $V{SS}$ 變?yōu)?$V{DD}$（同時輸入 B 和 Reset 保持在 $V{DD}$）時，識別到有效觸發(fā)，比較器 C1 和 N 溝道晶體管 N1 導(dǎo)通，輸出鎖存器置位。晶體管 N1 導(dǎo)通后，電容 $C{X}$ 迅速向 $V{SS}$ 放電，直到達(dá)到 $V{ref1}$，此時比較器 C1 狀態(tài)改變，晶體管 N1 關(guān)閉，比較器 C2 導(dǎo)通。電容 $C{X}$ 通過定時電阻 $R{X}$ 開始向 $V{DD}$ 充電，當(dāng)電容 $C{X}$ 兩端電壓等于 $V_{ref 2}$ 時，比較器 C2 狀態(tài)改變，輸出鎖存器復(fù)位，Q 變?yōu)榈碗娖?，定時周期結(jié)束，等待下一次觸發(fā)。

重觸發(fā)操作

如果在 Q 輸出返回靜止（零）狀態(tài)之前，發(fā)生一次有效觸發(fā)后緊接著又發(fā)生另一次有效觸發(fā)，MC14538B 將被重觸發(fā)。在引腳 2 或 14 處的定時節(jié)點(diǎn)電壓從 $V{ref 1}$ 開始上升但尚未達(dá)到 $V{ref 2}$ 時的任何重觸發(fā)，都會導(dǎo)致輸出脈沖寬度 T 增加。當(dāng)發(fā)起有效重觸發(fā)時，$C{X} / R{X}$ 處的電壓將再次下降到 $V{ref 1}$，然后沿著 RC 充電曲線向 $V{DD}$ 上升，Q 輸出將保持高電平直到最后一次有效重觸發(fā)后的時間 T。

復(fù)位操作

MC14538B 可以在輸出脈沖產(chǎn)生期間復(fù)位。在復(fù)位操作模式下，Reset 輸入上的脈沖設(shè)置復(fù)位鎖存器，通過導(dǎo)通晶體管 P1 使電容快速充電到 $V{DD}$。當(dāng)電容上的電壓達(dá)到 $V{ref 2}$ 時，復(fù)位鎖存器清除，準(zhǔn)備接受下一個脈沖。如果 Reset 輸入保持低電平，任何觸發(fā)輸入都將被抑制，輸出鎖存器的 Q 和 $overline{Q}$ 輸出不會改變。

掉電考慮

大電容值由于存儲大量能量可能會導(dǎo)致問題。當(dāng)包含 MC14538B 的系統(tǒng)掉電時，電容電壓可能通過引腳 2 或 14 處的標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)二極管從 $V{DD}$ 放電。保護(hù)二極管中的電流應(yīng)限制在 10mA，因此 $V{DD}$ 電源的放電時間不得快于 $(V{DD}) cdot (C) / (10 mA)$。為避免 $V{DD}$ 快速降至零伏時損壞 MC14538B，可以使用如圖 11 所示連接的外部鉗位二極管 $D_{X}$。

典型應(yīng)用

可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路

可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路能夠在輸出脈沖未結(jié)束時再次被觸發(fā)，從而延長輸出脈沖寬度，適用于需要靈活控制脈沖寬度的應(yīng)用場景。

不可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路

不可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路在輸出脈沖期間不會響應(yīng)新的觸發(fā)信號，直到當(dāng)前脈沖結(jié)束，常用于對脈沖寬度要求固定的場合。

未使用部分的連接

對于未使用的部分，需要進(jìn)行正確的連接，以避免干擾和不穩(wěn)定因素對電路的影響。

封裝與訂購信息

MC14538B 提供多種封裝形式，如 SOIC - 16、SOIC - 16WB、TSSOP - 16 等，每種封裝都有相應(yīng)的訂購型號和包裝數(shù)量。例如，MC14538BDG 采用 SOIC - 16（無鉛）封裝，每軌 48 個；MC14538BDR2G 同樣采用 SOIC - 16（無鉛）封裝，但每卷帶和卷軸 2500 個。工程師可以根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的封裝和訂購數(shù)量。

總結(jié)

MC14538B 雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器具有豐富的功能和良好的性能，適用于多種電子設(shè)計(jì)場景。在使用過程中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇外部定時元件，注意工作條件和參數(shù)范圍，以確保電路的穩(wěn)定性和可靠性。同時，對于掉電等特殊情況，要采取相應(yīng)的保護(hù)措施，避免設(shè)備損壞。希望通過本文的介紹，能幫助大家更好地了解和應(yīng)用 MC14538B 這款產(chǎn)品。你在使用類似雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。