74VHC123A双可重触发单稳态多谐振荡器深度解析

在电子电路设计领域，单稳态多谐振荡器是常用的基础元件之一，其能够产生特定宽度的脉冲信号，在定时、延时、脉冲整形等方面具有广泛应用。今天我们就来深入探讨一下74VHC123A这款双可重触发单稳态多谐振荡器。

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一、产品概述

Fairchild Semiconductor公司的74VHC123A是采用硅栅CMOS技术制造的先进高速CMOS单稳态多谐振荡器。它结合了双极肖特基TTL的高速性能和CMOS的低功耗特性，在众多电子设备中都能发挥重要作用。不过需要注意的是，由于Fairchild被ON Semiconductor整合，部分产品编号中的下划线（_）将被替换为破折号（-），大家可以到ON Semiconductor官网（www.onsemi.com）查询最新的产品编号。

二、产品特点

2.1 高速与低功耗

该器件具有高速性能，在 $T{A}=25^{circ} C$ 时，传播延迟时间 $t{PD}=8.1ns$（典型值），能够满足对信号处理速度要求较高的应用场景。同时，它的功耗很低，在 $T{A}=25^{circ} C$ 时，静态功耗 $I{CC}=4 mu A$（最大值），在工作状态下，$I_{CC}=600 mu A$（最大值）。这种高速与低功耗的结合，使得它在电池供电设备以及对功耗敏感的系统中具有很大的优势。

2.2 高抗干扰能力

其具有高抗噪声能力，$V{NIH}=V{NIL}=28 % V_{CC}$（最小值），能够在存在噪声干扰的环境中稳定工作，保证输出信号的准确性。

2.3 输入保护与兼容性

所有输入都具备掉电保护功能，并且输入保护电路允许在输入引脚施加 0 到 7V 的电压，而无需考虑电源电压，这使得它可以方便地用于 5V 到 3V 系统以及双电源系统（如电池备份系统）的接口设计，有效避免了因电源和输入电压不匹配而导致的设备损坏。此外，它在引脚和功能上与 74HC123A 兼容，方便工程师进行升级和替换。

三、引脚与功能

3.1 引脚定义

该器件共有16个引脚，各引脚的功能如下：	Pin Names	Description
A	触发输入（负边沿触发）
B	触发输入（正边沿触发）
CLR	复位输入
Cx	外部电容连接端
Rx	外部电阻连接端
Q,Q	输出端

3.2 真值表

通过真值表可以清晰地了解输入与输出之间的逻辑关系，如下所示：	Inputs			Outputs		Function
A	B	CLR	Q	Q
	H	H	几	7	Output Enable
X	L	H	L	H	Inhibit
H	X	H	L	H	Inhibit
L	√	H	几	L	Output Enable
L	H	√	几	T	Output Enable
X	X	L	L	H	Reset

其中，H 表示高电平，L 表示低电平，√ 表示电平跳变，X 表示任意电平。这有助于工程师在设计电路时准确控制输出信号。

四、工作原理

4.1 待机状态

在待机状态下，外部电容 $C{x}$ 会被完全充电至 $V{CC}$。与输出脉冲定时相关的两个比较器以及两个参考电压源处于关闭状态，此时总电源电流仅为泄漏电流，功耗极低。

4.2 触发操作

触发操作在以下三种情况下有效：

• A 输入为低电平，B 输入有上升沿信号；
• B 输入为高电平，A 输入有下降沿信号；
• A 输入为低电平，B 输入为高电平，且 CLR 输入有上升沿信号。

触发有效后，比较器 $C{1}$ 和 $C{2}$ 开始工作，$Q{N}$ 导通，外部电容通过 $Q{N}$ 放电，$R{x} / C{x}$ 节点电压下降。当该电压降至内部参考电压 $V{refL}$ 时，$C{1}$ 输出变为低电平，触发器复位，$Q{N}$ 关闭。之后，$R{x} / C{x}$ 节点电压开始以由外部电容 $C{x}$ 和电阻 $R{x}$ 决定的时间常数上升。触发后，输出 Q 变为高电平，当 $R{x} / C{x}$ 达到内部参考电压 $V{refH}$ 时，输出 Q 变为低电平，IC 回到单稳态。在 $C{x}$ 和 $R{x}$ 取值较大且忽略电容放电时间和 IC 内部延迟的情况下，输出脉冲宽度 $t{w}(OUT)=1.0 C{x} R_{x}$。

4.3 重触发操作

在单稳态期间，当新的触发信号施加到输入 A 或 B 时，只有在 IC 对 $C{x}$ 充电时触发才有效。此时，$R{x} / C{x}$ 节点电压会再次降至 $V{refL}$ 电平，若下一个触发信号在 $C{x}$ 和 $R{x}$ 设定的时间周期之前到来，Q 输出将保持高电平。不过，如果新触发信号与前一个触发信号过于接近（如在放电周期内出现），则触发无效。第二次触发的最小有效时间 $t{RR}$（Min）取决于 $V{CC}$ 和 $C_{x}$。

4.4 复位操作

在正常工作时，CLR 输入保持高电平。当 CLR 为低电平时，触发信号无效，Q 输出保持低电平，触发控制触发器复位，同时 $Q{p}$ 导通，$C{x}$ 迅速充电至 $V_{CC}$，IC 进入等待状态。

五、电气参数

5.1 绝对最大额定值

为了保证器件的安全和可靠性，需要注意其绝对最大额定值，如电源电压 $V{CC}$ 范围为 -0.5V 到 +7.0V，直流输入电压 $V{IN}$ 为 -0.5V 到 +7.0V 等。超过这些额定值可能会损坏器件，因此在设计电路时要严格遵守。

5.2 推荐工作条件

推荐的工作条件能够确保器件达到最佳性能。例如，电源电压 $V{CC}$ 推荐范围为 2.0V 到 +5.5V，输入电压 $V{IN}$ 为 0V 到 +5.5V 等。同时，未使用的输入必须保持高电平或低电平，不能浮空。

5.3 直流和交流电气特性

文档中详细给出了该器件的直流和交流电气特性参数，包括不同电源电压下的输入输出电平、电流、传播延迟时间、输出脉冲宽度等。这些参数是工程师进行电路设计和性能评估的重要依据。例如，在 $V_{CC}=5.0V±0.5V$，负载电容 $CL = 15 pF$ 时，从输入 A 或 B 到输出 Q 或 Q 的传播延迟时间典型值为 8.1ns。

表 1：绝对最大额定值	Symbol	Parameter	Rating
Vcc	Supply Voltage	-0.5V to +7.0V
VIN	DC Input Voltage	-0.5V to +7.0V
VoUT	DC Output Voltage	-0.5V to Vcc +0.5V
lIK	Input Diode Current	-20mA
lok	Output Diode Current	±20mA
IlouT	DC Output Current	±25mA
Icc	DC Vcc/GND Current	±50mA
TSTG	Storage Temperature	-65° to +150°
TL	Lead Temperature (Soldering, 10 seconds)	260℃

表 2：推荐工作条件	Symbol	Parameter	Rating
Vcc	Supply Voltage	2.0V to +5.5V
VIN	Input Voltage	0V to +5.5V
VouT	Output Voltage	OV to Vcc
ToPR	Operating Temperature	-40°C to +85°C
t,t	Input Rise and Fall Time CLR only)
	Vcc=3.3V±0.3V	Ons/V - 100ns/V
	Vcc=5.0V±0.5V	Ons/V - 20ns/V
	External Capacitor,Cx	No Limitation(2)F
	External Resistor, Rx	>5kΩ(2)(Vcc=2.0V) >1kΩ(2) (Vcc>3.0V)

六、封装与订购信息

该器件提供了多种封装形式可供选择，如 16 引脚的小外形集成电路（SOIC）、小外形封装（SOP）和薄型收缩小外形封装（TSSOP）等，具体信息如下：	Order Number	Package Number	Package Description
74VHC123AM	M16A	16 - Lead Small Outline Integrated Circuit (SOIC), JEDEC MS - 012, 0.150"Narrow
74VHC123ASJ	M16D	16 - Lead Small Outline Package (SOP), EIAJ TYPE I1,5.3mm Wide
74VHC123AMTC	MTC16	16 - Lead Thin Shrink Small Qtline Package (TSSOP), JEDEC MO - 153, 4.4mm Wide

此外，表面贴装封装还可以选择带卷包装，只需在订购编号后加上后缀字母 “X” 即可。工程师可以根据实际应用需求和电路板布局来选择合适的封装。

七、应用与注意事项

7.1 应用场景

74VHC123A 可用于多种电子系统中，如定时电路、脉冲整形电路、延时控制电路等。它能够为系统提供精确的脉冲信号，满足不同的控制和处理需求。你在实际应用中遇到过哪些具体的定时或延时需求呢？

7.2 注意事项

• 在设计电路时，需要根据实际需求合理选择外部电容 $C{x}$ 和电阻 $R{x}$ 的值。$C{x}$ 和 $R{x}$ 的最大值会受到电容泄漏、器件泄漏以及电路板布局和表面电阻的影响。当 $R_{x}>1 M Omega$ 时，可能会受到外部噪声信号的影响。
• 在电源电压关闭时，对于较大的 $C{x}$，如果 $V{CC}$ 下降过快，可能会因涌入电流或闩锁效应损坏 IC。此时需要根据公式 $t{f} geqleft(V{C C}-0.7right) C{x} / 20 mA$ 来确定电源电压下降时间的限制，若不满足条件，需添加外部钳位二极管 $D{x}$ 进行保护。

综上所述，74VHC123A 双可重触发单稳态多谐振荡器是一款性能优良、功能丰富的电子元件，在高速、低功耗、抗干扰等方面表现出色。工程师在使用时，只要充分了解其特性和参数，合理设计电路，就能让它在各种电子系统中发挥出最佳性能。你在使用类似的单稳态多谐振荡器时，有没有遇到过一些特别的挑战呢？欢迎在评论区分享。