74VHC123A雙可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器深度解析

在電子電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器是常用的基礎(chǔ)元件之一，其能夠產(chǎn)生特定寬度的脈沖信號(hào)，在定時(shí)、延時(shí)、脈沖整形等方面具有廣泛應(yīng)用。今天我們就來(lái)深入探討一下74VHC123A這款雙可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。

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一、產(chǎn)品概述

Fairchild Semiconductor公司的74VHC123A是采用硅柵CMOS技術(shù)制造的先進(jìn)高速CMOS單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。它結(jié)合了雙極肖特基TTL的高速性能和CMOS的低功耗特性，在眾多電子設(shè)備中都能發(fā)揮重要作用。不過(guò)需要注意的是，由于Fairchild被ON Semiconductor整合，部分產(chǎn)品編號(hào)中的下劃線（_）將被替換為破折號(hào)（-），大家可以到ON Semiconductor官網(wǎng)（www.onsemi.com）查詢最新的產(chǎn)品編號(hào)。

二、產(chǎn)品特點(diǎn)

2.1 高速與低功耗

該器件具有高速性能，在 $T{A}=25^{circ} C$ 時(shí)，傳播延遲時(shí)間 $t{PD}=8.1ns$（典型值），能夠滿足對(duì)信號(hào)處理速度要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)，它的功耗很低，在 $T{A}=25^{circ} C$ 時(shí)，靜態(tài)功耗 $I{CC}=4 mu A$（最大值），在工作狀態(tài)下，$I_{CC}=600 mu A$（最大值）。這種高速與低功耗的結(jié)合，使得它在電池供電設(shè)備以及對(duì)功耗敏感的系統(tǒng)中具有很大的優(yōu)勢(shì)。

2.2 高抗干擾能力

其具有高抗噪聲能力，$V{NIH}=V{NIL}=28 % V_{CC}$（最小值），能夠在存在噪聲干擾的環(huán)境中穩(wěn)定工作，保證輸出信號(hào)的準(zhǔn)確性。

2.3 輸入保護(hù)與兼容性

所有輸入都具備掉電保護(hù)功能，并且輸入保護(hù)電路允許在輸入引腳施加 0 到 7V 的電壓，而無(wú)需考慮電源電壓，這使得它可以方便地用于 5V 到 3V 系統(tǒng)以及雙電源系統(tǒng)（如電池備份系統(tǒng)）的接口設(shè)計(jì)，有效避免了因電源和輸入電壓不匹配而導(dǎo)致的設(shè)備損壞。此外，它在引腳和功能上與 74HC123A 兼容，方便工程師進(jìn)行升級(jí)和替換。

三、引腳與功能

3.1 引腳定義

3.2 真值表

其中，H 表示高電平，L 表示低電平，√ 表示電平跳變，X 表示任意電平。這有助于工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)準(zhǔn)確控制輸出信號(hào)。

四、工作原理

4.1 待機(jī)狀態(tài)

在待機(jī)狀態(tài)下，外部電容 $C{x}$ 會(huì)被完全充電至 $V{CC}$。與輸出脈沖定時(shí)相關(guān)的兩個(gè)比較器以及兩個(gè)參考電壓源處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)總電源電流僅為泄漏電流，功耗極低。

4.2 觸發(fā)操作

觸發(fā)操作在以下三種情況下有效：

• A 輸入為低電平，B 輸入有上升沿信號(hào)；
• B 輸入為高電平，A 輸入有下降沿信號(hào)；
• A 輸入為低電平，B 輸入為高電平，且 CLR 輸入有上升沿信號(hào)。

觸發(fā)有效后，比較器 $C{1}$ 和 $C{2}$ 開(kāi)始工作，$Q{N}$ 導(dǎo)通，外部電容通過(guò) $Q{N}$ 放電，$R{x} / C{x}$ 節(jié)點(diǎn)電壓下降。當(dāng)該電壓降至內(nèi)部參考電壓 $V{refL}$ 時(shí)，$C{1}$ 輸出變?yōu)榈碗娖?，觸發(fā)器復(fù)位，$Q{N}$ 關(guān)閉。之后，$R{x} / C{x}$ 節(jié)點(diǎn)電壓開(kāi)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)楦唠娖剑?dāng) $R{x} / C{x}$ 達(dá)到內(nèi)部參考電壓 $V{refH}$ 時(shí)，輸出 Q 變?yōu)榈碗娖?，IC 回到單穩(wěn)態(tài)。在 $C{x}$ 和 $R{x}$ 取值較大且忽略電容放電時(shí)間和 IC 內(nèi)部延遲的情況下，輸出脈沖寬度 $t{w}(OUT)=1.0 C{x} R_{x}$。

4.3 重觸發(fā)操作

在單穩(wěn)態(tài)期間，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)觸發(fā)才有效。此時(shí)，$R{x} / C{x}$ 節(jié)點(diǎn)電壓會(huì)再次降至 $V{refL}$ 電平，若下一個(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(lái)，Q 輸出將保持高電平。不過(guò)，如果新觸發(fā)信號(hào)與前一個(gè)觸發(fā)信號(hào)過(guò)于接近（如在放電周期內(nèi)出現(xiàn)），則觸發(fā)無(wú)效。第二次觸發(fā)的最小有效時(shí)間 $t{RR}$（Min）取決于 $V{CC}$ 和 $C_{x}$。

4.4 復(fù)位操作

在正常工作時(shí)，CLR 輸入保持高電平。當(dāng) CLR 為低電平時(shí)，觸發(fā)信號(hào)無(wú)效，Q 輸出保持低電平，觸發(fā)控制觸發(fā)器復(fù)位，同時(shí) $Q{p}$ 導(dǎo)通，$C{x}$ 迅速充電至 $V_{CC}$，IC 進(jìn)入等待狀態(tài)。

五、電氣參數(shù)

5.1 絕對(duì)最大額定值

為了保證器件的安全和可靠性，需要注意其絕對(duì)最大額定值，如電源電壓 $V{CC}$ 范圍為 -0.5V 到 +7.0V，直流輸入電壓 $V{IN}$ 為 -0.5V 到 +7.0V 等。超過(guò)這些額定值可能會(huì)損壞器件，因此在設(shè)計(jì)電路時(shí)要嚴(yán)格遵守。

5.2 推薦工作條件

推薦的工作條件能夠確保器件達(dá)到最佳性能。例如，電源電壓 $V{CC}$ 推薦范圍為 2.0V 到 +5.5V，輸入電壓 $V{IN}$ 為 0V 到 +5.5V 等。同時(shí)，未使用的輸入必須保持高電平或低電平，不能浮空。

5.3 直流和交流電氣特性

文檔中詳細(xì)給出了該器件的直流和交流電氣特性參數(shù)，包括不同電源電壓下的輸入輸出電平、電流、傳播延遲時(shí)間、輸出脈沖寬度等。這些參數(shù)是工程師進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和性能評(píng)估的重要依據(jù)。例如，在 $V_{CC}=5.0V±0.5V$，負(fù)載電容 $CL = 15 pF$ 時(shí)，從輸入 A 或 B 到輸出 Q 或 Q 的傳播延遲時(shí)間典型值為 8.1ns。

六、封裝與訂購(gòu)信息

此外，表面貼裝封裝還可以選擇帶卷包裝，只需在訂購(gòu)編號(hào)后加上后綴字母 “X” 即可。工程師可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求和電路板布局來(lái)選擇合適的封裝。

七、應(yīng)用與注意事項(xiàng)

7.1 應(yīng)用場(chǎng)景

74VHC123A 可用于多種電子系統(tǒng)中，如定時(shí)電路、脈沖整形電路、延時(shí)控制電路等。它能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供精確的脈沖信號(hào)，滿足不同的控制和處理需求。你在實(shí)際應(yīng)用中遇到過(guò)哪些具體的定時(shí)或延時(shí)需求呢？

7.2 注意事項(xiàng)

• 在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際需求合理選擇外部電容 $C{x}$ 和電阻 $R{x}$ 的值。$C{x}$ 和 $R{x}$ 的最大值會(huì)受到電容泄漏、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。
• 在電源電壓關(guān)閉時(shí)，對(duì)于較大的 $C{x}$，如果 $V{CC}$ 下降過(guò)快，可能會(huì)因涌入電流或閂鎖效應(yīng)損壞 IC。此時(shí)需要根據(jù)公式 $t{f} geqleft(V{C C}-0.7right) C{x} / 20 mA$ 來(lái)確定電源電壓下降時(shí)間的限制，若不滿足條件，需添加外部鉗位二極管 $D{x}$ 進(jìn)行保護(hù)。

綜上所述，74VHC123A 雙可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器是一款性能優(yōu)良、功能豐富的電子元件，在高速、低功耗、抗干擾等方面表現(xiàn)出色。工程師在使用時(shí)，只要充分了解其特性和參數(shù)，合理設(shè)計(jì)電路，就能讓它在各種電子系統(tǒng)中發(fā)揮出最佳性能。你在使用類似的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器時(shí)，有沒(méi)有遇到過(guò)一些特別的挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。