CD4098B：CMOS 双单稳态多谐振荡器的技术解析与应用指南

在电子设计领域，单稳态多谐振荡器是一种常用的电路元件，它能够在触发信号的作用下，输出一个固定宽度的脉冲信号。TI 公司的 CD4098B 双单稳态多谐振荡器，以其高电压特性、可重触发/复位功能以及广泛的应用范围，成为了众多工程师的首选。本文将对 CD4098B 的技术特性、电气参数、应用场景以及封装信息进行详细的解析，希望能为电子工程师们在实际设计中提供一些有用的参考。

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一、CD4098B 概述

CD4098B 是一款高电压类型（额定 20V）的 CMOS 双单稳态多谐振荡器，适用于任何固定电压定时应用。它提供稳定的可重触发/复位单稳态操作，通过外部电阻（Rx）和外部电容（Cx）来控制电路的定时，从而在 Q 和 Q 端子提供广泛的输出脉冲宽度。该器件还提供前沿触发（+TR）和后沿触发（-TR）输入，以及低电平有效的复位（RESET）输入，可用于立即终止输出脉冲或在电源开启时防止输出脉冲。

二、关键特性剖析

2.1 可重触发/复位能力

CD4098B 的可重触发特性允许在输出脉冲期间，每当有新的触发脉冲到来时，输出脉冲会延长一个周期。这一特性在需要精确控制脉冲宽度或处理多个触发信号的应用中非常有用。而复位功能则可以在任何时候终止输出脉冲，确保电路的灵活性和可靠性。

2.2 触发和复位传播延迟

触发和复位传播延迟独立于 Rx 和 Cx，这意味着在不同的定时设置下，触发和复位信号到输出转换的时间延迟相对稳定。这一特性有助于提高电路的稳定性和可预测性。

2.3 前沿或后沿触发

CD4098B 支持前沿触发（+TR）和后沿触发（-TR），工程师可以根据具体的应用需求选择合适的触发方式。在非重触发模式下，通过将 Q 连接到 -TR（前沿触发时）或 Q 连接到 +TR（后沿触发时），可以实现特定的脉冲输出效果。

2.4 缓冲输出

Q 和 Q 端子提供缓冲输出，能够提供足够的驱动能力，以满足不同负载的需求。这使得 CD4098B 可以直接连接到其他电路模块，简化了电路设计。

2.5 宽范围输出脉冲宽度

通过调整外部电阻 Rx 和电容 Cx 的值，可以实现从几纳秒到数秒的宽范围输出脉冲宽度。外部电阻 Rx 的最小值为 5kΩ，外部电容 Cx 的最大值为 100μF。

2.6 低静态电流和高噪声容限

在不同的电源电压下，CD4098B 的静态电流都非常低，这有助于降低功耗。同时，它在整个封装温度范围内具有较高的噪声容限，能够在嘈杂的环境中稳定工作。

三、电气参数解读

3.1 最大额定值

CD4098B 的最大额定值规定了其在正常工作时所能承受的最大电压、电流和功率。例如，直流电源电压范围（VDD）为 -0.5V 至 +20V，每个封装的功率耗散（P）在 TA 为 -55°C 至 +100°C 时为 500mW，每个输出晶体管的器件耗散在全封装温度范围内为 1.0W。

3.2 推荐工作条件

为了确保最大的可靠性，建议在以下范围内选择标称工作条件：电源电压变化 ±5% 时，对于 VDD = 10V 和 15V，输出脉冲宽度的变化通常为 ±0.5%；对于 VDD = 5V，在 Cx = 1000pF 和 Rx = 5kΩ 时，输出脉冲宽度的变化为 ±1%。

3.3 静态电气特性

静态电气特性包括静态器件电流（IDD）、输出低（灌）电流（IOL）、输出高（源）电流（IOH）、输出电压（VOL 和 VOH）、输入低电压（VIL）、输入高电压（VIH）和输入电流（IIN）等。这些参数反映了器件在静态状态下的电气性能，对于电路设计和功耗计算非常重要。

3.4 动态电气特性

动态电气特性主要包括触发传播延迟时间、最小触发脉冲宽度、转换时间、复位传播延迟时间和最小复位脉冲宽度等。这些参数描述了器件在动态工作时的响应速度和性能，对于需要精确控制脉冲时间的应用至关重要。

四、应用场景分析

4.1 脉冲延迟和定时

CD4098B 可以用于产生精确的脉冲延迟，通过调整外部电阻和电容的值，可以实现不同的延迟时间。这在需要对信号进行时序控制的应用中非常有用，例如通信系统中的信号同步、工业自动化中的定时控制等。

4.2 脉冲整形

在一些应用中，需要对输入的脉冲信号进行整形，以满足后续电路的要求。CD4098B 可以通过其可重触发和复位功能，对输入脉冲进行整形，使其具有更规则的形状和宽度。

4.3 无稳态多谐振荡器

通过适当的连接和设置，CD4098B 可以构成无稳态多谐振荡器，产生连续的脉冲信号。这种应用在时钟信号产生、信号调制等方面具有广泛的应用。

五、封装信息与选择

CD4098B 提供多种封装形式，包括 16 引脚的陶瓷双列直插封装（F3A 后缀）、16 引脚的塑料双列直插封装（E 后缀）、16 引脚的小外形封装（M、M96 和 MT 后缀）和 16 引脚的薄型收缩小外形封装（PW 和 PWR 后缀）。不同的封装形式具有不同的特点和适用场景，工程师可以根据具体的应用需求选择合适的封装。

5.1 封装类型与状态

文档中列出了多种可订购的器件型号及其对应的封装类型、状态、引脚数、封装数量、环保计划、引脚镀层/球材料、MSL 峰值温度、工作温度范围和器件标记等信息。其中，ACTIVE 表示产品推荐用于新设计，工程师在选择器件时应优先考虑此类产品。

5.2 环保与可靠性

TI 对产品的环保标准有明确的定义，如 RoHS 表示符合当前欧盟 RoHS 要求的半导体产品，Green 表示产品中氯（Cl）和溴（Br）基阻燃剂的含量符合 JS709B 低卤素要求。在选择封装时，工程师应根据实际应用场景和环保要求进行综合考虑。

六、总结与建议

CD4098B 作为一款高性能的 CMOS 双单稳态多谐振荡器，具有可重触发/复位能力、宽范围输出脉冲宽度、低静态电流和高噪声容限等优点，适用于多种脉冲延迟、定时和整形应用。在实际设计中，工程师应根据具体的应用需求，合理选择外部电阻和电容的值，以实现所需的输出脉冲宽度和性能。同时，应注意器件的最大额定值和推荐工作条件，确保电路的可靠性和稳定性。在封装选择方面，应综合考虑封装类型、环保标准和成本等因素，以满足不同应用场景的需求。

希望本文对 CD4098B 的介绍能够帮助电子工程师们更好地理解和应用这款器件，在实际设计中取得更好的效果。如果你在使用过程中遇到任何问题或有其他疑问，欢迎在评论区留言讨论。