MC74VHCT125A三态总线缓冲器技术深度解析与应用指南

描述

安森美 (onsemi) MC74VHCT125A缓冲器是一款高速CMOS四路总线缓冲器,采用硅栅极CMOS技术制造。这些器件的高速运行与双极型肖特基TTL类似,在VCC = 5V时,典型传播延迟(t PD )为3.8ns。MC74VHCT125A缓冲器具有三态控制输入 (OE),当OE为高电平时,输出进入高阻态,这在总线应用中非常实用。这些缓冲器具有良好的抗噪性能,工作电压范围为2V至5.5V。MC74VHCT125A缓冲器无铅并且符合RoHS标准。这些设备适用于通用逻辑、电平缓冲、信号调理、掉电保护、汽车,以及工业应用。

数据手册;*附件:onsemi MC74VHCT125A缓冲器数据手册.pdf

特性

  • 高速性能:tPD = 3.8ns(典型值,VCC = 5V时)
  • 低功耗:ICC = 4A(最大值,TA = 25°C时)
  • 高抗噪:VNIH = VNIL = 28% VCC
  • 输入端提供掉电保护
  • 平衡传播延迟
  • 设计工作范围:2V至5.5V
  • 低噪声:VOLP = 0.8V(最大)
  • 引脚和功能与其他标准逻辑系列兼容
  • 锁存性能超过100mA
  • 人体放电模型ESD防护能力 >2000V
  • 72个FET或18个等效栅极的芯片复杂度
  • 带Q后缀的用于汽车和其他要进行现场和控制变更的应用
  • 符合AEC-Q100标准并具有PPAP功能
  • 无铅,符合RoHS标准

带功能表的逻辑图

CMOS

MC74VHCT125A三态总线缓冲器技术深度解析与应用指南

一、产品概述与技术定位

MC74VHCT125A是安森美半导体推出的一款‌高速CMOS四总线缓冲器‌,采用硅栅CMOS工艺制造。该器件在实现与等效双极肖特基TTL相似的高速操作的同时,保持了CMOS的低功耗特性。

核心技术特点‌:

  • 三态控制输入(OE)需设置为高电平才能使输出进入高阻抗状态
  • 输入兼容TTL电平,支持3.3V至5.0V系统接口
  • 完整的5.0V CMOS电平输出摆幅
  • 输入结构可耐受高达5.5V电压,允许5V系统与3V系统接口

二、关键电气特性与性能参数

2.1 工作电压范围

  • 推荐工作电压‌:2.0V至5.5V
  • 最大额定电压‌:-0.5V至+6.5V

2.2 速度性能

  • 典型传输延迟‌:3.8ns(在VCC=5V条件下)
  • 工作温度范围‌:-55℃至+125℃

2.3 功耗特性

  • 最大静态电流‌:4mA(在TA=25℃条件下)
  • 低噪声特性‌:最大输出低电平峰值噪声0.8V

三、功能架构与逻辑设计

3.1 内部电路结构

器件内部电路由‌三级构成‌,包括提供高噪声免疫力和稳定输出的缓冲输出级。

3.2 真值表功能

根据功能表定义:

  • 当OE=L(低电平)时:
    • A=H → Y=H
    • A=L → Y=L
  • 当OE=H(高电平)时:
    • 无论A状态如何,输出Y=Z(高阻抗)

3.3 引脚配置

14引脚封装‌(SOIC-14、TSSOP-14):

  • 引脚1:OE1(输出使能1)
  • 引脚2:A1(输入1)
  • 引脚3:Y1(输出1)
  • 引脚7:GND(地)
  • 引脚14:VCC(电源)

四、保护机制与可靠性设计

4.1 电源关断保护

  • 当VCC=0V时,输出结构提供保护
  • 防止因电源电压-I/O电压不匹配、电池备份、热插拔等原因导致的器件损坏

4.2 ESD保护性能

  • 人体模型‌:>2000V
  • 闩锁性能‌:超过100mA

五、应用场景与设计考虑

5.1 电平转换应用

凭借其TTL兼容输入和完整CMOS输出摆幅,MC74VHCT125A是‌理想的3.3V至5.0V电平转换器‌。

5.2 总线接口设计

三态输出使其特别适合‌多主总线系统‌,允许多个器件共享同一总线而不会产生冲突。

5.3 噪声敏感环境

高噪声免疫力(VNIH = VNIL = 28% VCC)使其在工业控制等恶劣环境下表现优异。

六、封装选项与订购信息

6.1 可用封装

  • SOIC-14‌(D后缀)
  • TSSOP-14‌(DT后缀)

6.2 汽车级选项

-Q后缀型号满足‌AEC-Q100认证‌,适用于汽车及其他需要独特现场和控制变更要求的应用。

七、设计注意事项

7.1 布局建议

  • 在高速应用中,需要注意信号完整性
  • 建议在电源引脚附近放置去耦电容

7.2 未使用引脚处理

  • 未使用的输入必须连接到适当的逻辑电平(GND或VCC)
  • 未使用的输出必须保持开路

八、典型性能曲线分析

8.1 传播延迟vs负载电容

  • VCC=3.3V时,CL=15pF:5.6-8.0ns
  • VCC=5.0V时,CL=50pF:5.3-7.5ns

8.2 功耗特性

动态功耗可通过CPD参数计算:PD = CPD × VCC² × fin + ICC × VCC

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