MC74HC4538A雙穩態多諧振蕩器的詳細解析
MC74HC4538A雙穩態多諧振蕩器的詳細解析
在電子設計領域，雙穩態多諧振蕩器是一種常用的電路元件，今天我們就來深入探討一下MC74HC4538A這款雙精度單穩態多諧振蕩器。
文件下載：MC74HC4538ADR2G.pdf
產品概述
MC74HC4538A在引腳排列上與MC14538B相同，其輸入與標準CMOS輸出兼容，通過上拉電阻還能與LSTTL輸出兼容。它是一款雙單穩態多諧振蕩器，可由輸入脈沖的正沿或負沿觸發，能在很寬的脈沖寬度范圍內產生精確的輸出脈沖。由于該器件具有經過處理的觸發輸入，因此對觸發輸入的上升和下降時間沒有限制。輸出脈沖寬度由外部定時組件$R{x}$和$C{x}$決定，并且具備復位功能，無論輸出脈沖電路的狀態如何，都能強制Q輸出為低電平，Q輸出為高電平。
產品特性
觸發輸入特性
- 觸發輸入允許無限的上升和下降時間，這為設計帶來了極大的靈活性。
- 輸出脈沖與觸發脈沖寬度無關，保證了輸出的穩定性。
- 各器件之間的脈沖寬度變化保證在±10%以內（使用相同的測試夾具），確保了產品的一致性。
輸出驅動與接口能力
- 輸出驅動能力為10個LSTTL負載，能夠直接與CMOS、NMOS和TTL接口，方便與其他電路集成。
電氣特性
- 工作電壓范圍為3.0至6.0V，具有較寬的工作電壓區間。
- 低輸入電流僅為1.0μA，降低了功耗。
- 具備CMOS器件的高抗噪特性，符合JEDEC標準No.7A的要求。
芯片復雜度與環保特性
- 芯片復雜度為145個FET或36個等效門。
- 帶有NLV前綴的產品適用于汽車和其他需要獨特場地和控制變更要求的應用，符合AEC - Q100標準且具備PPAP能力。
- 這些器件無鉛、無鹵素，符合RoHS標準，環保性能良好。
引腳分配與訂購信息
引腳分配
MC74HC4538A有SOIC - 16和TSSOP - 16兩種封裝形式，其引腳分配明確，不同引腳具有不同的功能，具體如下：
- 輸入引腳：
- A1、A2（引腳4、12）：正沿觸發輸入，當B1或B2輸入為高電平時，這些引腳的上升沿信號會觸發相應的多諧振蕩器。
- B1、B2（引腳5、11）：負沿觸發輸入，當A1或A2輸入為低電平時，這些引腳的下降沿信號會觸發相應的多諧振蕩器。
- Reset 1、Reset 2（引腳3、13）：復位輸入（低電平有效），當這些引腳施加低電平時，相應多諧振蕩器的Q輸出將復位為低電平，Q輸出將設置為高電平。
- $C{X}1 / R{X}1$和$C{X}2 / R{X}2$（引腳2和14）：外部定時組件，這些引腳連接到外部定時電阻和電容的公共點，建議使用聚苯乙烯電容以實現最佳脈沖寬度控制，不建議使用電解電容，因為其泄漏電流較大。
- GND（引腳1和15）：外部接地，外部定時電容通過這些引腳向地面放電。
- 輸出引腳：
- Q1、Q2（引腳6、10）：非反相單穩態輸出，當多諧振蕩器在A或B輸入觸發時，這些引腳（通常為低電平）會脈沖為高電平，脈沖寬度由外部定時組件$R{X}$和$C{X}$決定。
- Q1、Q2（引腳7、9）：反相單穩態輸出，當多諧振蕩器在A或B輸入觸發時，這些引腳（通常為高電平）會脈沖為低電平，這些輸出是Q1和Q2的反相。
訂購信息
| 不同封裝和后綴的產品在包裝和運輸數量上有所不同，具體如下表所示： | 器件型號 | 封裝 | 運輸規格 |
|---|---|---|---|
| MC74HC4538ADG | SOIC - 16（無鉛） | 48個/導軌 | |
| MC74HC4538ADR2G | SOIC - 16（無鉛） | 2500個/卷帶 | |
| NLV74HC4538ADR2G* | SOIC - 16（無鉛） | 2500個/卷帶 | |
| MC74HC4538ADTR2G | TSSOP - 16（無鉛） | 2500個/卷帶 | |
| NLVHC4538ADTR2G* | TSSOP - 16（無鉛） | 2500個/卷帶 |
注：帶有*的NLV前綴產品適用于汽車和其他需要獨特場地和控制變更要求的應用，符合AEC - Q100標準且具備PPAP能力。
電氣特性
最大額定值
| 該器件的各項最大額定值規定了其安全工作的范圍，超過這些值可能會損壞器件，具體參數如下表所示： | 符號 | 參數 | 值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|
| Vcc | 直流電源電壓 | -0.5至 +7.0 | V | |
| V1 | 直流輸入電壓 | -0.5 ≤ V ≤ Vcc + 0.5 | V | |
| Vo | 直流輸出電壓（注1） | -0.5 ≤ Vo ≤ Vcc + 0.5 | V | |
| 1IK | 直流輸入二極管電流（A、B、Reset） | ±20 | mA | |
| （Cx、Rx） | +30 | mA | ||
| lok | 直流輸出二極管電流 | +25 | mA | |
| lo | 直流輸出灌電流 | +25 | mA | |
| Icc | 每個電源引腳的直流電源電流 | +100 | mA | |
| IGND | 每個接地引腳的直流接地電流 | ±100 | mA | |
| TsTG | 存儲溫度范圍 | -65至 +150 | ℃ | |
| TL | 引腳溫度（距離外殼1mm處，持續10秒） | 260 | ℃ | |
| TJ | 偏置下的結溫 | +150 | ℃ | |
| OJA | 熱阻（SOIC） | 112 | °C/W | |
| （TSSOP） | 148 | °C/W | ||
| PD | 85°C靜止空氣中的功耗（SOIC） | 500 | mW | |
| （TSSOP） | 450 | mW | ||
| MSL | 濕度敏感度 | 1級 | ||
| FR | 可燃性等級 | 氧指數：30% - 35%，UL - 94 - VO（0.125英寸） | ||
| VESD | ESD耐受電壓（人體模型，注2） | >2000 | V | |
| （機器模型，注3） | >100 | V | ||
| （充電設備模型，注4） | >500 | V | ||
| Latchup | 閂鎖性能（85°C時高于Vcc和低于GND，注5） | ±300 | mA |
推薦工作條件
| 在推薦的工作條件下，器件才能保證正常的功能和可靠性，具體參數如下表所示： | 符號 | 參數 | 最小值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|
| Vcc | 直流電源電壓（參考GND） | 2.0 | 6.0 | V | |
| Vin out | 直流輸入電壓、輸出電壓（參考GND） | 0 | Vcc | V | |
| TA | 所有封裝類型的工作溫度 | -55 | +125 | ℃ | |
| to tr | 輸入上升和下降時間（Vcc = 2.0V） | 0 | 1000 | ns | |
| （Vcc = 4.5V） | 0 | 500 | ns | ||
| （Vcc = 6.0V，A或B） | 無限制 | 400 | ns | ||
| Rx | 外部定時電阻（Vcc < 4.5V） | 1.0 | kΩ | ||
| （Vcc ≥ 4.5V） | 2.0 | kΩ | |||
| Cx | 外部定時電容 | 0 | μF |
需要注意的是，$R{x}$和$C{x}$的最大允許值取決于電容$C{x}$的泄漏、HC4538A的泄漏以及電路板布局和表面電阻引起的泄漏。對于大多數應用，$C{x} / R{x}$應限制在最大10F/1.0MΩ。$C{x}>1.0μF$的值在斷電期間可能會導致問題，$R_{x}>1.0MΩ$的值可能會受到外部噪聲信號的影響。此外，未使用的輸入不能懸空，必須連接到高邏輯電壓電平或低邏輯輸入電壓電平。
直流特性
| 在不同的溫度和測試條件下，器件的直流特性參數有所不同，具體如下表所示： | 符號 | 參數 | 測試條件 | Vcc（V） | -55至25°C | ≤85°C | ≤125°C | 單位 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 最小值 | 典型值 | 最大值 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | ||||||||
| VIH | 最小高電平輸入電壓 | Vout = 0.1V或Vcc - 0.1V，Iloul ≤ 20μA | 2.0 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | V | |||||||||
| 4.5 | 3.15 | 3.15 | 3.15 | V | ||||||||||||
| 6.0 | 4.2 | 4.2 | 4.2 | V | ||||||||||||
| VIL | 最大低電平輸入電壓 | Vout = 0.1V或Vcc - 0.1V，Iloul ≤ 20μA | 2.0 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | V | |||||||||
| 4.5 | 1.35 | 1.35 | 1.35 | V | ||||||||||||
| 6.0 | 1.8 | 1.8 | 1.8 | V | ||||||||||||
| VoH | 最小高電平輸出電壓 | Vin = ViH或ViL，Iloutl ≤ 20μA | 2.0 | 1.9 | 1.9 | 1.9 | V | |||||||||
| 4.5 | 4.4 | 4.4 | 4.4 | V | ||||||||||||
| 6.0 | 5.9 | 5.9 | 5.9 | V | ||||||||||||
| Vin = ViH或ViL，Ioutl ≤ -4.0mA | 4.5 | 3.98 | 3.84 | 3.7 | V | |||||||||||
| 6.0 | 5.48 | 5.34 | 5.2 | V | ||||||||||||
| VoL | 最大低電平輸出電壓 | Vin = ViH或ViL，Iloul ≤ 20μA | 2.0 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | V | |||||||||
| 4.5 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | V | ||||||||||||
| 6.0 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | V | ||||||||||||
| Vin = ViH或ViL，Iloul ≤ 4.0mA | 4.5 | 0.26 | 0.33 | 0.4 | V | |||||||||||
| 6.0 | 0.26 | 0.33 | 0.4 | V | ||||||||||||
| lin | 最大輸入泄漏電流（A、B、Reset） | Vin = Vcc或GND | 6.0 | ±0.1 | ±1.0 | ±1.0 | μA | |||||||||
| lin | 最大輸入泄漏電流（Rx、Cx） | Vin = Vcc或GND | 6.0 | ±50 | ±500 | ±500 | nA | |||||||||
| Icc | 最大靜態電源電流（每個封裝，待機狀態） | Vin = Vcc或GND，Q1和Q2 = 低，lout = 0μA | 6.0 | 130 | 220 | 350 | μA | |||||||||
| Icc | 最大電源電流（每個封裝，活動狀態） | Vin = Vcc或GND，Q1和Q2 = 高，lout = 0μA，引腳2和14 = 0.5Vcc | 6.0 | 400 | 600 | 800 | μA |
交流特性
| 在$C_{L}=50pF$的輸入條件下，器件的交流特性參數如下表所示： | 符號 | 參數 | Vcc（V） | -55至25°C | ≤85°C | ≤125°C | 單位 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 最小值 | 最大值 | 最小值 | 最大值 | 最小值 | 最大值 | ||||
| tPLH | 輸入A或B到Q的最大傳播延遲 | 2.0 | 175 | 220 | 265 | ns | |||
| 4.5 | 35 | 44 | 53 | ns | |||||
| 6.0 | 30 | 37 | 45 | ns | |||||
| tPHL | 輸入A或B到NQ的最大傳播延遲 | 2.0 | 195 | 245 | 295 | ns | |||
| 4.5 | 39 | 49 | 59 | ns | |||||
| 6.0 | 33 | 42 | 50 | ns | |||||
| tPHL | 復位到Q的最大傳播延遲 | 2.0 | 175 | 220 | 265 | ns | |||
| 4.5 | 35 | 44 | 53 | ns | |||||
| 6.0 | 30 | 37 | 45 | ns | |||||
| tPLH | 復位到NQ的最大傳播延遲 | 2.0 | 175 | 220 | 265 | ns | |||
| 4.5 | 35 | 44 | 53 | ns | |||||
| 6.0 | 30 | 37 | 45 | ns | |||||
| TTLH, tTHL | 任何輸出的最大輸出轉換時間 | 2.0 | 75 | 95 | 110 | ns | |||
| 4.5 |
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