深入剖析CD54HC4538/CD74HC4538/CD54HCT4538/CD74HCT4538：高性能双可重触发精密单稳态多谐振荡器

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，用于产生特定宽度的脉冲信号。今天，我们将深入探讨Harris Semiconductor（现德州仪器）的CD54HC4538、CD74HC4538、CD54HCT4538和CD74HCT4538这几款高性能双可重触发精密单稳态多谐振荡器，为电子工程师们在实际设计中提供有价值的参考。

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器件概述

CD54HC4538和CD74HC4538属于HC类型，工作电压范围为2V - 6V，具有高噪声抗扰度；CD54HCT4538和CD74HCT4538属于HCT类型，工作电压范围为4.5V - 5.5V，可直接与LSTTL输入逻辑兼容。这些器件具有可重触发/可复位功能，输出脉冲宽度范围宽，适用于各种固定电压定时应用。

器件特性分析

功能特性

1. 可重触发/可复位能力：该器件具备可重触发和可复位功能，能够在输出脉冲期间对新的触发信号做出响应，重新开始脉冲计时，或者通过复位信号立即终止脉冲输出。这种特性使得它在需要灵活控制脉冲宽度和时间的应用中非常有用，例如在工业自动化中的定时控制、通信系统中的信号同步等场景。
2. 触发和复位传播延迟与RX、CX无关：触发和复位信号的传播延迟不受外部定时电阻RX和电容CX的影响，这意味着在设计电路时可以更自由地选择RX和CX的值来调整输出脉冲宽度，而不必担心对触发和复位信号的响应时间产生影响，提高了设计的灵活性和稳定性。
3. 前沿或后沿触发：支持从输入脉冲的前沿或后沿进行触发，为用户提供了更多的触发选择，以适应不同的应用需求。例如，在某些需要检测信号上升沿的应用中，可以选择前沿触发；而在需要检测信号下降沿的应用中，则可以选择后沿触发。
4. Q和Q缓冲输出：提供Q和Q两个缓冲输出，方便与其他电路进行连接和驱动负载。缓冲输出可以增强信号的驱动能力，确保输出信号能够稳定地驱动后续电路。
5. 独立复位：每个单稳态电路都有独立的复位输入，用户可以单独控制每个电路的复位操作，增加了电路的灵活性和可控性。
6. 宽范围的输出脉冲宽度：通过调整外部定时电阻RX和电容CX的值，可以获得宽范围的输出脉冲宽度，满足不同应用对脉冲宽度的要求。输出脉冲宽度可以从几纳秒到几毫秒甚至更长，具体取决于RX和CX的取值。
7. 施密特触发输入：在A和B输入上采用了施密特触发输入，能够有效抑制输入信号中的噪声干扰，提高电路的抗干扰能力。施密特触发输入具有滞后特性，只有当输入信号超过一定的阈值时才会触发电路，从而避免了因噪声信号引起的误触发。
8. 重触发时间与CX无关：重触发时间不受电容CX的影响，这使得在设计电路时可以更方便地控制重触发的时间间隔，提高了电路的稳定性和可靠性。
9. 高扇出能力：在不同的输出类型下，具有不同的扇出能力。标准输出可以驱动10个LSTTL负载，总线驱动输出可以驱动15个LSTTL负载，能够满足大多数应用对负载驱动能力的要求。
10. 宽工作温度范围：工作温度范围为 -55°C 至 125°C，适用于各种恶劣的工作环境，如工业控制、汽车电子等领域。

电气特性

1. 电源电压范围：HC类型的器件工作电压范围为2V - 6V，HCT类型的器件工作电压范围为4.5V - 5.5V。不同的电压范围可以满足不同应用对电源电压的要求，用户可以根据实际情况选择合适的器件。
2. 输入和输出电压：在不同的电源电压下，器件的输入和输出电压具有不同的特性。例如，在HC类型中，高电平输入电压VIH在2V电源电压下为1.5V，在4.5V电源电压下为3.15V，在6V电源电压下为4.2V；低电平输入电压VIL在不同电源电压下也有相应的规定。输出电压也会随着电源电压和负载类型的不同而变化。
3. 输入泄漏电流：输入泄漏电流非常小，在不同的温度和电源电压条件下，输入泄漏电流都能保持在较低的水平，这有助于降低电路的功耗和提高电路的稳定性。
4. 静态和动态功耗：器件的静态功耗较低，在不同的温度和电源电压条件下，静态电流ICC都能保持在较小的范围内。动态功耗与输出脉冲的频率和负载电容有关，通过合理选择外部元件和工作条件，可以降低动态功耗。

应用电路设计

基本定时电路

该器件的基本应用是作为定时电路，通过外部定时电阻RX和电容CX来控制输出脉冲的宽度。根据公式τ = (0.7)RX * CX，可以计算出输出脉冲的时间常数。在实际应用中，需要根据具体的需求选择合适的RX和CX值，以获得所需的输出脉冲宽度。

触发模式选择

器件支持前沿触发和后沿触发两种模式，用户可以根据实际需求选择合适的触发模式。在前沿触发模式下，当输入信号的上升沿到来时，电路被触发；在后沿触发模式下，当输入信号的下降沿到来时，电路被触发。同时，器件还支持可重触发和非可重触发两种工作模式，用户可以通过连接相应的引脚来实现不同的工作模式。

复位电路设计

每个单稳态电路都有独立的复位输入，用户可以通过施加复位信号来立即终止输出脉冲。复位信号可以是高电平有效或低电平有效，具体取决于器件的型号和设计要求。在设计复位电路时，需要注意复位信号的脉冲宽度和时序，以确保复位操作的可靠性。

注意事项

绝对最大额定值

在使用该器件时，必须遵守绝对最大额定值的规定，如DC电源电压范围为 -0.5V 至 7V，DC输入或输出二极管电流、DC输出源或灌电流等都有相应的限制。超过绝对最大额定值可能会导致器件损坏或性能下降。

热信息

不同的封装形式具有不同的热阻抗，在设计电路时需要考虑器件的散热问题，确保器件的结温不超过最大允许值。例如，PDIP封装的热阻抗为67°C/W，SOIC封装的热阻抗为73°C/W等。同时，还需要注意器件的存储温度和焊接温度等参数。

电源滤波

为了保证器件的稳定工作，建议在电源引脚附近添加适当的滤波电容，以滤除电源中的噪声和干扰。滤波电容的选择应根据电源电压和工作频率等因素进行合理选择。

防静电保护

该器件对静电放电比较敏感，在使用和操作过程中需要采取适当的防静电措施，如佩戴防静电手环、使用防静电工作台等，以防止静电对器件造成损坏。

总结

CD54HC4538、CD74HC4538、CD54HCT4538和CD74HCT4538是一系列性能优异的双可重触发精密单稳态多谐振荡器，具有丰富的功能特性和良好的电气性能。它们适用于各种固定电压定时应用，如工业控制、通信系统、汽车电子等领域。在实际设计中，电子工程师们需要根据具体的应用需求，合理选择器件的型号和外部元件，注意器件的使用注意事项，以确保电路的稳定工作和性能优化。希望本文对电子工程师们在使用这些器件时有所帮助，大家在实际应用中遇到任何问题，欢迎一起交流探讨。