电子工程师必备：CD54HC4538与CD74HC4538系列芯片深度解析

在电子设计的领域中，高速CMOS逻辑双可重触发精密单稳态多谐振荡器，像CD54HC4538、CD74HC4538、CD54HCT4538和CD74HCT4538这类芯片，是我们经常会用到的关键器件。下面我就结合自身的经验，给大家详细地剖析这些芯片。

文件下载：CD74HC4538M96.pdf

特性亮点

灵活的可重触发与复位功能

这些芯片具备可重触发和可复位能力。触发和复位传播延迟与外部电阻（$R{X}$）和电容（$C{X}$）无关，这意味着在设计电路时，我们可以更自由地选择外部元件的值，不用担心其对传播延迟产生影响。而且支持从输入脉冲的上升沿或下降沿触发，这为我们处理不同类型的输入信号提供了极大的便利。

输出多样且性能出色

芯片提供Q和Q缓冲输出，还拥有独立的复位功能。输出脉冲宽度范围很宽，通过调整$R{X}$和$C{X}$的值，就能得到不同的输出脉冲宽度，以满足各种应用需求。在A和B输入上采用施密特触发器输入，增强了抗干扰能力。

良好的驱动能力与温度适应性

其扇出能力表现不错，标准输出能驱动10个LSTTL负载，总线驱动器输出能驱动15个LSTTL负载。工作温度范围宽，从 -55°C到125°C，能适应各种恶劣的工作环境。另外，与LSTTL逻辑IC相比，它能显著降低功耗，对于一些对功耗要求较高的设计来说是个不错的选择。

不同类型的工作电压

HC类型的芯片工作电压范围在2V到6V之间，具有高抗噪声能力，当$V{CC}=5V$时，$N{IL}=30%$，$N{IH}=30%$。HCT类型的芯片工作电压范围在4.5V到5.5V之间，能直接与LSTTL输入逻辑兼容，$V{IL}=0.8V$（Max），$V_{IH}=2V$（Min），且具有CMOS输入兼容性。

工作原理与使用要点

定时控制

芯片主要用于固定电压定时应用，外部电阻$R{X}$和电容$C{X}$控制电路的定时和精度。调整$R{X}$和$C{X}$可以得到不同的输出脉冲宽度，脉冲周期（t）可以通过公式$tau=(0.7)R{X}C{X}$计算，其中$R{MIN}$是5kΩ，$C{MIN}$是0pF。

触发方式

芯片提供了上升沿触发（A）和下降沿触发（B）输入。在实际使用中，未使用的“A”输入应接地，未使用的“B”输入应连接到$V_{CC}$。上电时，芯片会自动复位。在正常操作中，每次施加新的触发脉冲，电路都会重新触发。若要工作在不可触发模式，当使用上升沿触发（A）时，将$bar{Q}$连接到B；当使用下降沿触发（B）时，将Q连接到A。

电气与性能参数

绝对最大额定值

在使用芯片时，必须注意其绝对最大额定值。例如，DC电源电压范围是 - 0.5V到7V，DC输入和输出二极管电流在特定条件下不能超过20A，DC输出源或灌电流每个输出引脚不能超过25mA，DC $V_{CC}$或地电流不能超过50mA。超过这些额定值可能会对芯片造成永久性损坏。

热信息与工作条件

不同封装的芯片热阻不同，如E（PDIP）封装热阻为67°C/W，M（SOIC）封装为73°C/W等。最大结温为150°C，最大储存温度范围是 - 65°C到150°C。在工作条件方面，HC类型的电源电压范围是2V到6V，HCT类型是4.5V到5.5V。输入上升和下降时间在不同电压和输入类型下有不同的限制，外部定时电阻$R{X}$最小为5kΩ，外部定时电容$C{X}$最小为0pF。

直流电气规格

芯片的直流电气规格包括高电平输入电压、低电平输入电压、高电平输出电压和低电平输出电压等参数。这些参数在不同的温度和电源电压条件下会有所不同，在设计电路时需要根据实际情况进行选择。例如，在25°C，$V{CC}=4.5V$时，HC类型的高电平输入电压$V{IH}$典型值为3.15V，低电平输入电压$V_{IL}$典型值为1.35V。

开关规格

开关规格主要涉及传播延迟、输出转换时间、输出脉冲宽度等参数。这些参数与负载电容、输入上升和下降时间、$R{X}$和$C{X}$的值有关。例如，在$C{L}=50pF$，输入$t{r}$，$t{f}=6ns$，$R{X}=10KΩ$，$C{X}=0$的条件下，HC类型的A、B到Q的传播延迟$t{PLH}$在$V_{CC}=4.5V$时，典型值为50ns。

保护与注意事项

电源关闭模式保护

在快速电源关闭的情况下，如电源短路且电源滤波不佳时，$C{X}$中存储的能量可能会放电到引脚2或14，导致芯片损坏。当$C{X}$大于等于0.5µF时，应提供一个额定电流为1安培或更高的保护二极管（如1N5395或等效器件），并为$C{X}$提供单独的接地回路。也可以在$C{X}$串联一个51Ω的限流电阻，但这样会使脉冲宽度略有减小，需要适当增加$R_{X}$的值来获得原来期望的脉冲宽度。

静电放电敏感性

这些芯片对静电放电敏感，在使用过程中，我们要遵循正确的IC处理程序，比如佩戴防静电手环、使用防静电工作台等，以避免芯片因静电放电而损坏。

封装与订购信息

封装类型

芯片有多种封装类型可供选择，如CERDIP、PDIP、SOIC、SOP、TSSOP等。不同的封装适用于不同的应用场景，例如PDIP封装适合手工焊接和测试，而SOIC和TSSOP封装则更适合高密度的PCB设计。

订购信息

在订购芯片时，需要使用完整的零件编号。后缀96和R表示卷带包装，后缀T表示250个的小批量卷带包装。同时，要根据实际需求选择合适的温度范围和封装类型。

总结

CD54HC4538、CD74HC4538、CD54HCT4538和CD74HCT4538系列芯片具有丰富的特性和良好的性能，在电子设计中有着广泛的应用前景。但在使用过程中，我们要充分了解其工作原理、电气参数和注意事项，才能设计出稳定可靠的电路。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎一起交流讨论。