高速CMOS逻辑4位二进制全加器CDx4HC283和CDx4HCT283技术详解

在电子设计领域，加法器是实现数字运算的基础元件之一。今天我们要深入探讨的是TI公司的CD54HC283、CD74HC283、CD54HCT283和CD74HCT283这几款高速CMOS逻辑4位二进制全加器，它们在数字电路设计中有着广泛的应用。

文件下载：CD74HCT283E.pdf

一、器件特性

1. 加法功能强大

这些器件能够实现两个二进制数的相加，并且具备全内部先行进位功能，快速的纹波进位设计使得其在进行经济扩展时非常方便。无论是处理简单的数字运算，还是构建复杂的数字系统，它们都能发挥重要作用。

2. 逻辑兼容性好

支持正逻辑和负逻辑两种操作模式，这为工程师在不同的设计场景下提供了更多的选择。同时，其扇出能力也很强，标准输出能够驱动10个LSTTL负载，总线驱动输出则能驱动15个LSTTL负载。

3. 宽温度范围工作

工作温度范围为 -55℃ 到 125℃，这使得它们能够在各种恶劣的环境条件下稳定工作，适用于工业控制、汽车电子等对温度要求较高的领域。

4. 性能优势显著

具有平衡的传播延迟和过渡时间，与LSTTL逻辑IC相比，能够显著降低功耗。其中，HC类型的器件工作电压范围为2V到6V，具有较高的抗噪声能力；HCT类型的器件工作电压范围为4.5V到5.5V，与LSTTL输入逻辑直接兼容，同时也具备CMOS输入兼容性。

二、器件描述

CDx4HC283和CDx4HCT283内部包含4位二进制加法器，HCT器件的输入与TTL电压兼容。不同的封装类型适用于不同的应用场景，例如CD54HC283采用J（CDIP，16）封装，尺寸为24.38mm x 6.92mm；CD74HC283和CD74HCT283有D（SOIC，16）和N（PDIP，16）等封装可供选择。

三、规格参数

1. 绝对最大额定值

在使用这些器件时，需要注意其绝对最大额定值。例如，电源电压Vcc的范围为0.5V到7V，输入二极管电流IK和输出二极管电流Iok在特定条件下不能超过±20mA，输出漏极电流Io和输出源极或灌电流Io在一定范围内不能超过±25mA等。超出这些额定值可能会对器件造成永久性损坏。

2. 推荐工作条件

HC类型器件的电源电压范围为2V到6V，输入和输出的直流电压范围为0到Vcc。同时，输入的上升和下降时间在不同的电源电压下有不同的要求，例如在2V电源电压下，上升和下降时间不能超过1000ns。

3. 热信息

不同封装的热阻不同，例如D（SOIC）封装的16引脚器件的结到环境热阻为73℃/W，N（PDIP）封装的16引脚器件的结到环境热阻为67℃/W。了解这些热信息对于合理设计散热方案非常重要。

4. 电气特性

包括高电平输入电压VIH、低电平输入电压VIL、高电平输出电压VoH、低电平输出电压VoL等参数。这些参数在不同的温度和电源电压条件下有所不同，例如在HC类型器件中，当Vcc = 4.5V时，VIH的典型值为3.15V，VIL的典型值为1.35V。

5. 开关特性

主要涉及传播延迟时间tPLH和tPHL、输出过渡时间tTLH和tTHL等参数。这些参数对于评估器件的速度性能非常关键，例如在HC类型器件中，当CL = 50pF，Vcc = 4.5V时，CIN到S0的传播延迟时间tPLH的最大值为40ns。

四、详细描述

1. 功能概述

‘HC283和’HCT283二进制全加器能够将两个4位二进制数相加，并在和超过15时产生一个进位输出位。由于加法功能的对称性，该器件既可以使用全高电平有效操作数（正逻辑），也可以使用全低电平有效操作数（负逻辑）。在使用正逻辑时，如果没有进位输入，则进位输入必须接地。

2. 功能框图

通过功能框图，我们可以更直观地了解器件的内部结构和工作原理，这对于进行电路设计和故障排查非常有帮助。

3. 特性描述

采用平衡的CMOS推挽输出和钳位二极管结构，能够提高器件的驱动能力和抗干扰能力。

五、电源和布局要求

1. 电源推荐

电源电压应在推荐的工作电压范围内，每个Vcc端子都应连接一个良好的旁路电容，以防止电源干扰。推荐使用0.1μF的电容，也可以并联多个旁路电容来抑制不同频率的噪声，例如0.1μF和1μF的电容通常会并联使用。旁路电容应尽可能靠近电源端子安装，以获得最佳效果。

2. 布局指南

在使用多输入和多通道逻辑器件时，输入引脚不能悬空。对于未使用的输入引脚，必须将其连接到逻辑高电平或逻辑低电平，以防止出现未定义的操作状态。一般来说，输入引脚会连接到GND或Vcc，具体取决于器件的功能。

六、器件和文档支持

1. 文档更新通知

可以通过访问ti.com上的器件产品文件夹，点击“Subscribe to updates”进行注册，以接收文档更新的每周摘要。查看修订历史可以了解文档的详细变更情况。

2. 支持资源

TI E2E™支持论坛是工程师获取快速、可靠答案和设计帮助的重要途径。在这里，我们可以搜索现有的答案，也可以提出自己的问题，获取专家的指导。

3. 静电放电注意事项

这些集成电路容易受到静电放电（ESD）的损坏，因此在处理和安装时必须采取适当的预防措施，以避免因ESD而导致器件性能下降或完全失效。

七、机械、包装和订购信息

文档中提供了详细的包装信息，包括不同封装类型的尺寸、引脚数量、包装数量、环保计划、引脚镀层材料、湿度敏感度等级等。同时，还介绍了不同版本的器件，如Catalog版本适用于TI的标准目录产品，Military版本则经过QML认证，适用于军事和国防应用。

总之，CD54HC283、CD74HC283、CD54HCT283和CD74HCT283这些高速CMOS逻辑4位二进制全加器具有众多优秀的特性和广泛的应用前景。作为电子工程师，我们在设计过程中需要充分了解它们的规格参数和使用要求，合理选择和使用这些器件，以实现高效、稳定的数字电路设计。大家在实际应用中有没有遇到过这些器件的相关问题呢？欢迎在评论区分享交流。