深入解析 onsemi MC14538B 双稳态多谐振荡器

在电子设计领域，双稳态多谐振荡器是一种常见且重要的电路元件，它能产生精确的输出脉冲，在众多电子设备中发挥着关键作用。今天，我们就来详细探讨 onsemi 公司的 MC14538B 双稳态多谐振荡器。

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产品概述

MC14538B 是一款双路、可重触发、可复位的单稳态多谐振荡器。它可以从输入脉冲的任意边沿触发，能在很宽的宽度范围内产生精确的输出脉冲，脉冲的持续时间和精度由外部定时元件 $C{X}$ 和 $R{X}$ 决定，输出脉冲宽度公式为 $T = R{X} cdot C{X}$（秒），其中 $R{X}$ 单位为欧姆，$C{X}$ 单位为法拉。

该产品有多种封装形式，如 SOIC - 16、SOIC - 16WB、TSSOP - 16 等，并且具有以下特点：

• A 触发输入允许无限的上升和下降时间。
• 脉冲宽度范围为 10μs 到 10s。
• 具有锁存触发输入和单独的锁存复位输入。
• 工作电压范围为 3.0Vdc 到 18Vdc。
• 可从正边沿（A 输入）或负边沿（B 输入）触发。
• 在额定温度范围内能够驱动两个低功耗 TTL 负载或一个低功耗肖特基 TTL 负载。
• 引脚与 MC14528B 和 CD4528B（CD4098）兼容。

产品参数

最大额定值

Symbol	Parameter	Value	Unit
VDD	DC Supply Voltage Range	-0.5 to +18.0	V
Vin out	Input or Output Voltage Range (DC or Transient)	-0.5 to VDD +0.5	V
in lout	Input or Output Current (DC or Transient) per Pin	±10	mA
PD	Power Dissipation, per Package (Note1)	500	mW
TA	Operating Temperature Range	-55 to +125	℃
Tstg	Storage Temperature Range	-65 to +150	℃
TL	Lead Temperature (8 - Second Soldering)	260	℃

需要注意的是，超过最大额定值可能会损坏设备，影响其功能和可靠性。

电气特性

电气特性表详细列出了不同工作电压和温度下的输出电压、输入电压、输出驱动电流、输入电流、输入电容、静态电流等参数。例如，在不同的 $V_{DD}$ 下，输出电压“0” 电平、“1” 电平，输入电压 “0” 电平、“1” 电平都有相应的取值范围。这些参数对于工程师在设计电路时选择合适的工作条件和评估电路性能非常重要。

开关特性

开关特性给出了输出上升时间、下降时间、传播延迟时间、输入上升和下降时间、输入脉冲宽度、重触发时间、输出脉冲宽度等参数。这些参数与电路的响应速度和稳定性密切相关，在高速电路设计中尤为关键。例如，输出上升时间和下降时间的计算公式与负载电容 $C{L}$ 有关，不同的 $V{DD}$ 下有不同的计算公式。

工作原理

触发操作

在输入触发发生之前，单稳态处于静止状态，Q 输出为低电平，定时电容 $C{X}$ 完全充电到 $V{DD}$。当触发输入 A 从 $V{SS}$ 变为 $V{DD}$（同时输入 B 和 Reset 保持在 $V{DD}$）时，识别到有效触发，比较器 C1 和 N 沟道晶体管 N1 导通，输出锁存器置位。晶体管 N1 导通后，电容 $C{X}$ 迅速向 $V{SS}$ 放电，直到达到 $V{ref1}$，此时比较器 C1 状态改变，晶体管 N1 关闭，比较器 C2 导通。电容 $C{X}$ 通过定时电阻 $R{X}$ 开始向 $V{DD}$ 充电，当电容 $C{X}$ 两端电压等于 $V_{ref 2}$ 时，比较器 C2 状态改变，输出锁存器复位，Q 变为低电平，定时周期结束，等待下一次触发。

重触发操作

如果在 Q 输出返回静止（零）状态之前，发生一次有效触发后紧接着又发生另一次有效触发，MC14538B 将被重触发。在引脚 2 或 14 处的定时节点电压从 $V{ref 1}$ 开始上升但尚未达到 $V{ref 2}$ 时的任何重触发，都会导致输出脉冲宽度 T 增加。当发起有效重触发时，$C{X} / R{X}$ 处的电压将再次下降到 $V{ref 1}$，然后沿着 RC 充电曲线向 $V{DD}$ 上升，Q 输出将保持高电平直到最后一次有效重触发后的时间 T。

复位操作

MC14538B 可以在输出脉冲产生期间复位。在复位操作模式下，Reset 输入上的脉冲设置复位锁存器，通过导通晶体管 P1 使电容快速充电到 $V{DD}$。当电容上的电压达到 $V{ref 2}$ 时，复位锁存器清除，准备接受下一个脉冲。如果 Reset 输入保持低电平，任何触发输入都将被抑制，输出锁存器的 Q 和 $overline{Q}$ 输出不会改变。

掉电考虑

大电容值由于存储大量能量可能会导致问题。当包含 MC14538B 的系统掉电时，电容电压可能通过引脚 2 或 14 处的标准保护二极管从 $V{DD}$ 放电。保护二极管中的电流应限制在 10mA，因此 $V{DD}$ 电源的放电时间不得快于 $(V{DD}) cdot (C) / (10 mA)$。为避免 $V{DD}$ 快速降至零伏时损坏 MC14538B，可以使用如图 11 所示连接的外部钳位二极管 $D_{X}$。

典型应用

可重触发单稳态电路

可重触发单稳态电路能够在输出脉冲未结束时再次被触发，从而延长输出脉冲宽度，适用于需要灵活控制脉冲宽度的应用场景。

不可重触发单稳态电路

不可重触发单稳态电路在输出脉冲期间不会响应新的触发信号，直到当前脉冲结束，常用于对脉冲宽度要求固定的场合。

未使用部分的连接

对于未使用的部分，需要进行正确的连接，以避免干扰和不稳定因素对电路的影响。

封装与订购信息

MC14538B 提供多种封装形式，如 SOIC - 16、SOIC - 16WB、TSSOP - 16 等，每种封装都有相应的订购型号和包装数量。例如，MC14538BDG 采用 SOIC - 16（无铅）封装，每轨 48 个；MC14538BDR2G 同样采用 SOIC - 16（无铅）封装，但每卷带和卷轴 2500 个。工程师可以根据实际需求选择合适的封装和订购数量。

总结

MC14538B 双稳态多谐振荡器具有丰富的功能和良好的性能，适用于多种电子设计场景。在使用过程中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择外部定时元件，注意工作条件和参数范围，以确保电路的稳定性和可靠性。同时，对于掉电等特殊情况，要采取相应的保护措施，避免设备损坏。希望通过本文的介绍，能帮助大家更好地了解和应用 MC14538B 这款产品。你在使用类似双稳态多谐振荡器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。