SN74LV595B-EP低噪声8位移位寄存器技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments SN74LV595B-EP低噪声8位移位寄存器包含一个8位串行输入、并行输出移位寄存器,可为8位D类存储寄存器馈送信号。存储寄存器具有并行 3 状态输出。分别为移位寄存器和存储寄存器提供时钟。移位寄存器具有直接覆盖清除 (SRCLR) 输入、串行 (SER) 输入和用于级联的串行输出。当输出使能 (OE) 输入为高电平时,除QH外,所有输出均处于高阻抗状态。该器件完全适合使用Ioff的局部掉电应用。Ioff电路可禁用输出,防止断电时破坏性电流回流通过器件。Texas Instruments SN74LV595B-EP器件具有金丝键合线,温度范围为–55°C至+105°C,采用SnPb引线涂层。

数据手册:*附件:Texas Instruments SN74LV595B-EP低噪声8位移位寄存器数据手册.pdf

特性

  • 2V至5.5V VCC工作电压
  • 最大t pd :6.5ns(5V时)
  • 所有端口支持混合模式电压操作
  • Ioff支持局部关断模式运行
  • 闭锁性能超过250mA,符合JESD 17标准
  • 环境工作温度范围:-55°C至+125°C
  • 支持国防、航空航天和医疗应用
    • 受控基线
    • 唯一组装/测试厂
    • 唯一制造厂
    • 延长的产品寿命周期
    • 产品可追溯性

逻辑图

低噪声

SN74LV595B-EP低噪声8位移位寄存器技术解析与应用指南

一、器件概述

SN74LV595B-EP是德州仪器(TI)推出的一款增强型8位串行输入/并行输出移位寄存器,专为严苛环境应用设计,具有以下核心特性:

  • 宽工作电压范围‌:2V至5.5V
  • 低噪声设计‌:优化用于噪声敏感型应用
  • 3态输出缓冲‌:支持总线共享应用
  • 增强型产品(EP) ‌:符合军工、航空航天和医疗应用要求
  • Ioff保护电路‌:支持部分断电模式操作
  • 工作温度范围‌:-55°C至+125°C

二、关键电气特性

1. 绝对最大额定值

  • 电源电压范围:-0.5V至7V
  • 输入电压范围:-0.5V至7V
  • 输出电压范围:-0.5V至7V
  • 连续输出电流:±35mA
  • 存储温度范围:-65°C至150°C

2. 推荐工作条件

  • 电源电压:2V至5.5V
  • 输入高电平电压:VCC×0.7(2V供电时1.5V)
  • 输入低电平电压:VCC×0.3(2V供电时0.5V)
  • 工作温度范围:-55°C至125°C

3. 开关特性(典型值)

在CL=50pF负载条件下:

  • 2.5V供电时最大时钟频率:60MHz
  • 3.3V供电时传播延迟:7.9ns(RCLK到QA-QH)
  • 5V供电时最大时钟频率:95MHz

三、功能描述

1. 移位寄存器结构

SN74LV595B-EP包含两个独立寄存器:

  • 8位移位寄存器‌:串行输入(SER)、时钟(SRCLK)和清零(SRCLR)控制
  • 8位存储寄存器‌:并行输出,由RCLK时钟控制

2. 关键功能特性

  • 串行输入并行输出‌:通过SER引脚串行输入数据,通过QA-QH并行输出
  • 级联能力‌:QH'输出可连接至下一级SER输入实现扩展
  • 异步清零‌:SRCLR低电平有效,清零移位寄存器
  • 输出使能‌:OE高电平时输出呈高阻态(QH'除外)

四、引脚配置与功能

16引脚TSSOP封装(PW)引脚定义:

  1. QB:并行输出B
  2. QC:并行输出C
  3. QD:并行输出D
  4. QE:并行输出E
  5. QF:并行输出F
  6. QG:并行输出G
  7. QH:并行输出H
  8. GND:地
  9. QH':串行输出(用于级联)
  10. SRCLR:移位寄存器清零(低有效)
  11. SRCLK:移位寄存器时钟
  12. RCLK:存储寄存器时钟
  13. OE:输出使能(高有效)
  14. SER:串行数据输入
  15. QA:并行输出A
  16. VCC:电源

五、典型应用电路

1. LED矩阵控制

SN74LV595B-EP非常适合控制LED矩阵或7段显示器:

  • 级联多个器件可扩展输出通道
  • 通过SER、SRCLK、RCLK三线控制减少MCU引脚占用
  • OE引脚可用于PWM调光控制

关键设计公式:
限流电阻R = (VCC - VF_LED) / I_LED
其中VF_LED为LED正向压降,I_LED为所需电流

2. 数字I/O扩展

在引脚有限的MCU系统中:

  • 单个SN74LV595B-EP可扩展8个数字输出
  • 级联n个器件可扩展8n个输出
  • 仅需3个MCU GPIO(SCLK、RCLK、SER)控制

六、设计注意事项

1. 电源设计

  • 每个VCC引脚应添加0.1μF去耦电容
  • 电源电压决定器件的开关特性
  • 确保电源能提供足够的动态电流

2. 信号完整性

  • 时钟信号(SRCLK/RCLK)走线应等长匹配
  • 高速应用时考虑终端匹配
  • 避免输出负载电容超过50pF

3. 热管理

  • 不超过最大结温150°C
  • TSSOP封装热阻:θJA=131.2°C/W
  • 大面积接地覆铜改善散热

七、应用场景推荐

  1. 工业控制面板‌:扩展多LED状态指示灯
  2. 数字仪表显示‌:驱动7段或点阵显示器
  3. 自动化测试设备‌:多通道数字信号控制
  4. 汽车电子系统‌:车身控制模块输出扩展
  5. 医疗设备‌:低噪声要求的控制接口
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