SN74LV165A 8位并行输入串行输出移位寄存器评估板技术解析

描述

Texas Instruments SN74LV165A/SN74LV165A-Q1并行负载8位移位寄存器是并行负载、8位移位寄存器,设计采用2V至5.5V VCC 运行。器件计时时,数据通过串行输出QH传输。借助八个独立的直接数据输入并行访问每个级,通过移位/负载 (SH/LD) 输入的低电平实现。SN74LV165A器件具有时钟抑制功能和互补串行输出 (QH)。Texas Instruments SN74LV165A/SN74LV165A-Q1完全适合使用Ioff 的局部掉电应用。器件断电时,Ioff 电路禁用输出,避免电流回流流经器件造成破坏。SN74LV165A-Q1器件符合面向汽车应用的AEC-Q100标准。该器件的一个典型应用是增加微控制器的输入端数量。

数据手册:

*附件:SN74LV165A 的产品评估板.pdf

*附件:SN74LV165A-Q1 的产品评估板.pdf

特性

  • 采用2V至5.5V VCC 工作
  • 最大tpd :10.5ns(5V时)
  • 所有端口支持混合模式电压操作
  • Ioff 支持局部掉电模式运行
  • 闭锁性能超过250 mA,符合JESD 17标准

功能框图

低电平

SN74LV165A 8位并行输入串行输出移位寄存器评估板技术解析

一、产品核心特性

SN74LV165A是德州仪器(TI)推出的高性能8位并行输入串行输出移位寄存器,评估板设计充分展现了以下关键特性:

  • 宽电压兼容性‌:支持2V至5.5V供电,兼容3.3V/5V混合电压系统
  • 高速性能‌:5V供电时最大传播延迟仅9.9ns,时钟频率最高达165MHz
  • 双模式操作‌:
    • 并行加载模式(SH/LD=Low)
    • 串行移位模式(SH/LD=High)
  • 节能设计‌:
    • 静态电流典型值5μA
    • 支持Ioff部分断电模式

二、评估板硬件设计

1. 接口配置

  • 并行输入端口‌:8位独立数据输入(A-H)带ESD保护
  • 控制信号接口‌:
    • SH/LD(引脚1):加载/移位控制
    • CLK(引脚2):上升沿触发时钟
    • CLK INH(引脚15):时钟抑制输入
  • 串行输出‌:
    • QH(引脚9):标准输出
    • QH(引脚7):反相输出

2. 电源管理设计

  • 多层PCB电源平面设计
  • 每VCC引脚配置0.1μF+1μF去耦电容
  • 支持热插拔保护(Ioff)

三、典型应用场景

1. 微控制器IO扩展

连接方案‌:

  1. 并行端口连接外设信号
  2. CLK接MCU SPI_SCK
  3. QH接MCU MISO
  4. SH/LD由GPIO控制

2. 工业传感器阵列

  • 级联多片实现16/24位输入扩展
  • 采用菊花链连接(QH→下级SER)
  • 典型接线距离:<30cm@10MHz

四、性能测试数据

1. 开关特性(5V供电)

参数条件典型值最大值
CLK→QH传播延迟CL=15pF6ns11.5ns
SH/LD→QH传播延迟CL=50pF7.7ns13.5ns
最大时钟频率CL=15pF165MHz-

2. 电源特性

  • 动态功耗电容:37.5pF@5V
  • 热阻(SOIC封装):θJA=86.2°C/W

五、布局优化建议

  1. 信号完整性‌:
    • 时钟走线长度匹配误差<5mm
    • 并行输入总线等长处理
  2. 热设计‌:
    • SOIC封装需保证铜面积≥50mm²
    • 环境温度>85℃时降额使用
  3. EMC对策‌:
    • 时钟线串联22Ω电阻
    • 未用输入接10kΩ上拉/下拉

六、故障排查指南

常见问题‌:输出数据异常

  1. 检查SH/LD信号质量(上升时间<100ns/V)
  2. 测量电源纹波(<50mVpp)
  3. 验证CLK INH电平状态

测试点定义‌:

  • TP1:CLK信号测试点
  • TP2:QH输出监测点
  • TP3:VCC纹波测量点

该评估板完整展现了SN74LV165A在‌工业控制‌和‌消费电子‌中的应用优势,其汽车级温度范围(-40至125°C)特别适合需要ASIL-B功能安全等级的车载系统设计。

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