SN74LVC1G123：单可重触发单稳态多谐振荡器的深度剖析

在电子设计领域，单稳态多谐振荡器是一种常见且重要的电路元件，它能产生精确的脉冲信号，在众多电子设备中发挥着关键作用。今天我们要深入探讨的就是德州仪器（Texas Instruments）推出的SN74LVC1G123单可重触发单稳态多谐振荡器。

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1. 产品概述

SN74LVC1G123专为1.65 - 5.5V的$V{CC}$工作电压而设计，具备多种出色特性。它采用了德州仪器的NanoFree™封装技术，这是IC封装概念的重大突破，以裸片作为封装，在节省空间的同时可能还会带来更好的电气性能。该器件支持5V的$V{CC}$操作，输入电压可承受至5.5V，并且在3.3V时最大传播延迟$t_{pd}$仅为8ns，能够实现快速的信号处理。

2. 特性亮点

2.1 输出脉冲持续时间控制

SN74LVC1G123提供了三种控制输出脉冲持续时间的方法。第一种是$overline{A}$输入为低电平，B输入变为高电平；第二种是B输入为高电平，$overline{A}$输入变为低电平；第三种是$overline{A}$输入为低电平、B输入为高电平，同时清除（$overline{CLR}$）输入变为高电平。这种多样化的控制方式使得该器件在不同的应用场景中都能灵活调整输出脉冲。

2.2 外部元件编程

输出脉冲持续时间可以通过选择外部电阻和电容的值来进行编程。外部定时电容需连接在$C{ext}$和$R{ext} / C{ext}$（正极）之间，外部电阻连接在$R{ext} / C{ext}$和$V{CC}$之间。若要获得可变的脉冲持续时间，可在$R{ext} / C{ext}$和$V_{CC}$之间连接一个外部可变电阻。此外，将$overline{CLR}$置为低电平也能缩短输出脉冲持续时间。

2.3 施密特触发输入

$overline{A}$和B输入采用了施密特触发电路，具有足够的滞后特性，能够处理缓慢的输入转换速率，确保输出端无抖动触发。脉冲触发发生在特定的电压电平上，与输入脉冲的转换时间没有直接关系，这使得该器件在处理缓慢变化的输入信号时依然能保持稳定的性能。

2.4 可重触发功能

该器件可以从高电平有效或低电平有效的门控逻辑输入进行边沿触发，并且支持重触发，能够产生非常长的输出脉冲，占空比最高可达100%。同时，$overline{CLR}$输入可用于提前终止输出脉冲，实现对脉冲的灵活控制。

2.5 其他特性

SN74LVC1G123支持所有端口的混合模式电压操作，能够实现从高达5.5V到$V_{CC}$的向下转换。它还具备无毛刺上电复位功能，支持带电插入、部分掉电模式和反向驱动保护，闩锁性能超过每JESD 78标准的100mA（Class II），静电放电（ESD）保护也符合相关标准，人体模型（HBM）可达2000V，充电设备模型（CDM）可达1000V。

3. 引脚配置与功能

PIN NAME	PIN NO.	I/O	DESCRIPTION
A	1		下降沿敏感输入，需要B和$overline{CLR}$保持高电平
B	2		上升沿敏感输入，需要A保持低电平且$overline{CLR}$保持高电平
$overline{CLR}$	3	I	清除，低电平有效；若A保持低电平且B保持高电平，也可作为上升沿敏感输入
GND	4		接地
Q	5	O	输出
$C_{ext}$	6		仅连接外部电容
$R{ext}/C{ext}$	7		连接外部电容和电阻
$V_{CC}$	8		电源

了解这些引脚的功能对于正确使用SN74LVC1G123至关重要，在设计电路时需要根据实际需求合理连接各个引脚。

4. 应用领域

SN74LVC1G123的应用范围十分广泛，涵盖了众多电子设备领域，如AV接收器、蓝光播放器、家庭影院、DVD录像机和播放器、台式PC或笔记本电脑、数字收音机和互联网收音机播放器、数字摄像机（DVC）、嵌入式PC、GPS个人导航设备、移动互联网设备、网络附属存储（NAS）、个人数字助理（PDA）、服务器电源供应器（PSU）、固态驱动器（SSD）、视频分析服务器、无线耳机、键盘和鼠标等。

5. 典型应用 - 开关去抖电路

5.1 应用原理

许多开关在按下时会产生多个触发信号，而开关去抖电路的作用就是将这些多个触发信号转换为一个有效的信号。SN74LVC1G123的可重触发功能在这个应用中发挥了重要作用，只需将输出脉冲长度设置为比最长的单个抖动时间（通常小于1ms）长，就能实现去抖效果。

5.2 设计要求

• 输入条件：对于指定的高电平和低电平，需参考推荐工作条件中的$V{IH}$和$V{IL}$。输入和输出具有过压容限，在任何有效的$V_{CC}$下，它们的电压可以高达4.6V。
• 输出条件：负载电流不应超过推荐工作条件中列出的值。

5.3 详细设计步骤

• 选择$V_{CC}$：通常$V_{CC}$由系统的逻辑电压决定，在这个例子中选择为1.8V。
• 选择$R_{PU}$：$R_{PU}$选择为10kΩ。
• 选择R和C：通过应用曲线中的图表来选择R和C的值，这些值基于所需的输出脉冲时间。在这个例子中，输出脉冲为1ms。由于$V{CC}$选择为1.8V，我们使用相应的图表来确定R和C的值。首先将所需的脉冲宽度（$t{w}$）1ms转换为ns，得到$10^{6}$ns。然后在图表中找到与$10^{6}$ns相交的R和C值，最终选择R为10kΩ，C为0.1µF。

此外，为了保证电路的稳定性，还需要在$V_{CC}$和地之间尽可能靠近器件的位置放置一个0.1µF的去耦电容。

6. 电源供应与布局建议

6.1 电源供应

电源电压可以在推荐工作条件中列出的最小和最大电源电压额定值之间选择。每个$V{CC}$端子都应配备一个良好的旁路电容，以防止电源干扰。对于单电源器件，推荐使用0.1µF的旁路电容；如果有多个$V{CC}$引脚，每个$V_{CC}$引脚推荐使用0.01µF或0.022µF的电容；对于双电源引脚且工作在不同电压的器件，每个电源引脚推荐使用0.1µF的旁路电容。为了抑制不同频率的噪声，可以并联使用多个旁路电容，常见的组合是0.1µF和1µF的电容。旁路电容应尽可能靠近电源端子安装，以获得最佳效果。

6.2 布局建议

在PCB布局中，反射和匹配是需要关注的重要问题。当PCB走线以90°角转弯时，可能会发生反射，这主要是由于走线宽度的变化导致的。在转弯的顶点处，走线宽度会增加到原来的1.414倍，这会破坏传输线的特性，特别是走线的分布电容和自感，从而导致反射。因此，在布局时应尽量避免走线以90°角转弯，采用更好的圆角技术来保持走线宽度的恒定，从而最小化反射。

7. 总结

SN74LVC1G123单可重触发单稳态多谐振荡器凭借其丰富的特性和灵活的应用方式，在电子设计领域具有很高的实用价值。无论是在脉冲信号的产生、开关去抖还是其他众多应用场景中，它都能提供可靠的性能。作为电子工程师，我们在使用该器件时，需要充分了解其特性、引脚功能、应用要求以及电源和布局建议，以确保设计出高质量的电子电路。希望通过本文的介绍，能让大家对SN74LVC1G123有更深入的认识，在实际设计中更好地发挥它的优势。你在使用类似器件时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区交流分享。