SN74LV2T74双路D型触发器技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments SN74LV2T74/SN74LV2T74-Q1双D型触发器包含两个独立的D型正沿触发触发器。预设(PRE)输入处的低电平将输出设置为高电平。清除 (CLR) 输入端的低电平将输出复位为低电平。异步预设和清除功能不依赖于其他输入的电平。当PRE和CLR不活动(高电平)时,满足设置时间要求的数据(D)输入端的数据被传输到时钟(CLK)脉冲正沿上的输出(Q, Q)。时钟触发发生在电压电平,并且与输入时钟(CLK)信号的上升时间不直接相关。在保持时间间隔之后,数据(D)输入处的数据可以在不影响输出(Q, Q)处电平的情况下改变。输出电平以电源电压(V CC )为基准,支持1.8V、2.5V、3.3V和5V CMOS电平。

数据手册:

*附件:SN74LV2T74-EP数据表.pdf

*附件:SN74LV2T74-Q1数据表.pdf

*附件:SN74LV2T74数据表.pdf

该输入经设计,具有较低阈值电路,支持较低电压CMOS输入的升压转换(例如1.2V输入至1.8V输出或1.8V输入至3.3V输出)。此外,5V容限输入引脚可实现降压转换(例如3.3V至2.5V输出)。Texas Instruments SN74LV2T74-Q1器件符合AEC-Q100标准,适合汽车应用。LSN74LV2T74-EP器件具有金键合线、–55至+105°C的温度范围和SnPb引线涂层。

特性

  • 1.8V至5.5V的宽工作范围
  • 单电源电压转换器(参阅LVxT增强型输入电压):
    • 上行转换
      • 1.2V至1.8V
      • 1.5V至2.5V
      • 1.8V-3.3V
      • 3.3V至5.0V
    • 降压转换
      • 5.0V、3.3V、2.5V至1.8V
      • 5.0V、3.3V至2.5V
      • 5.0V至 3.3V
  • 5.5V容限输入引脚
  • 支持标准引脚排列
  • 使用5V或3.3VVCC 时速度高达150Mbps
  • 闭锁性能超过250mA,符合JESD 17标准

功能框图

高电平

SN74LV2T74双路D型触发器技术解析与应用指南

一、产品概述

SN74LV2T74是德州仪器(TI)推出的双路D型正边沿触发器,属于LVxT系列逻辑器件,具有集成电平转换功能。该器件采用14引脚WQFN和TSSOP封装,具有以下核心特性:

  • 宽工作电压范围‌:1.8V至5.5V
  • 集成电压转换‌:支持1.2V至5V双向电平转换
  • 高速性能‌:最高传输速率达150Mbps(5V供电时)
  • 低功耗‌:静态电流典型值1.35μA

二、关键特性与技术优势

1. 核心性能参数

  • 逻辑功能‌:双路独立D型触发器,正边沿触发
  • 输入兼容性‌:5.5V耐受输入,支持TTL/CMOS电平
  • 传输延迟‌:
    • 5V供电:典型4.8ns(CL=15pF)
    • 3.3V供电:典型7.6ns
    • 1.8V供电:典型14.8ns
  • 输出驱动能力‌:±8mA(高/低电平)

2. 电压转换能力

该器件支持以下双向转换组合:

  • 上转换‌:
    • 1.2V→1.8V
    • 1.8V→3.3V
    • 2.5V→5V
  • 下转换‌:
    • 5V→3.3V
    • 3.3V→2.5V
    • 5V→1.8V

3. 保护功能

  • ESD保护‌:2000V人体放电模型(HBM)
  • 闭锁性能‌:超过250mA(JESD 17标准)
  • 热关断保护‌:防止过热损坏

三、功能描述

1. 逻辑功能框图

每个通道包含:

  • 1个数据输入(D)
  • 1个时钟输入(CLK,上升沿触发)
  • 1个异步预设输入(PRE,低有效)
  • 1个异步清除输入(CLR,低有效)
  • 1个输出(Q)
  • 1个反相输出(Q)

2. 真值表

PRECLRCLKDQQ
LHXXHL
HLXXLH
LLXXH*H*
HHHHL
HHLLH
HHLXQ0Q0

注:H=高电平,L=低电平,X=任意状态,↑=上升沿,*=不确定状态

四、典型应用设计

1. 时钟分频应用

将Q输出反馈连接到D输入,可将时钟频率二分频:

  • 每个时钟上升沿触发输出状态翻转
  • 输出频率=时钟频率/2

2. 开关消抖电路

典型设计步骤:

  1. 添加VCC到GND的去耦电容(0.1μF陶瓷电容)
  2. 设计RC滤波网络消除机械开关抖动
  3. 确保输出负载电容≤50pF
  4. 计算电阻负载确保不超过最大输出电流

3. 设计注意事项

  1. 未使用输入处理‌:
    • 所有未使用的输入端必须连接到VCC或GND
    • 推荐使用10kΩ上拉/下拉电阻
  2. 布局指南‌:
    • 保持时钟走线短而直(长度<25mm)
    • 对关键信号实施地平面屏蔽
    • 避免90°拐角,采用45°或圆弧走线

五、性能优化建议

  1. 降低传输延迟‌:
    • 使用5V供电可获得最快速度(4.8ns)
    • 限制负载电容<50pF
    • 优化PCB布局减少寄生参数
  2. 提高抗噪能力‌:
    • 利用内置施密特触发器特性
    • 增加电源去耦电容
    • 采用星型接地拓扑

六、应用领域

  1. 工业控制系统‌:传感器信号同步与电平转换
  2. 消费电子‌:按键消抖与状态锁定
  3. 网络设备‌:时钟分频与信号调理
  4. 汽车电子‌:采用Q100认证的车规级应用
  5. 医疗设备‌:低功耗数字接口设计
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