MC74HC4538A双稳态多谐振荡器的详细解析

在电子设计领域，双稳态多谐振荡器是一种常用的电路元件，今天我们就来深入探讨一下MC74HC4538A这款双精度单稳态多谐振荡器。

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产品概述

MC74HC4538A在引脚排列上与MC14538B相同，其输入与标准CMOS输出兼容，通过上拉电阻还能与LSTTL输出兼容。它是一款双单稳态多谐振荡器，可由输入脉冲的正沿或负沿触发，能在很宽的脉冲宽度范围内产生精确的输出脉冲。由于该器件具有经过处理的触发输入，因此对触发输入的上升和下降时间没有限制。输出脉冲宽度由外部定时组件$R{x}$和$C{x}$决定，并且具备复位功能，无论输出脉冲电路的状态如何，都能强制Q输出为低电平，Q输出为高电平。

产品特性

触发输入特性

• 触发输入允许无限的上升和下降时间，这为设计带来了极大的灵活性。
• 输出脉冲与触发脉冲宽度无关，保证了输出的稳定性。
• 各器件之间的脉冲宽度变化保证在±10%以内（使用相同的测试夹具），确保了产品的一致性。

输出驱动与接口能力

• 输出驱动能力为10个LSTTL负载，能够直接与CMOS、NMOS和TTL接口，方便与其他电路集成。

电气特性

• 工作电压范围为3.0至6.0V，具有较宽的工作电压区间。
• 低输入电流仅为1.0μA，降低了功耗。
• 具备CMOS器件的高抗噪特性，符合JEDEC标准No.7A的要求。

芯片复杂度与环保特性

• 芯片复杂度为145个FET或36个等效门。
• 带有NLV前缀的产品适用于汽车和其他需要独特场地和控制变更要求的应用，符合AEC - Q100标准且具备PPAP能力。
• 这些器件无铅、无卤素，符合RoHS标准，环保性能良好。

引脚分配与订购信息

引脚分配

MC74HC4538A有SOIC - 16和TSSOP - 16两种封装形式，其引脚分配明确，不同引脚具有不同的功能，具体如下：

• 输入引脚：
  • A1、A2（引脚4、12）：正沿触发输入，当B1或B2输入为高电平时，这些引脚的上升沿信号会触发相应的多谐振荡器。
  • B1、B2（引脚5、11）：负沿触发输入，当A1或A2输入为低电平时，这些引脚的下降沿信号会触发相应的多谐振荡器。
  • Reset 1、Reset 2（引脚3、13）：复位输入（低电平有效），当这些引脚施加低电平时，相应多谐振荡器的Q输出将复位为低电平，Q输出将设置为高电平。
  • $C{X}1 / R{X}1$和$C{X}2 / R{X}2$（引脚2和14）：外部定时组件，这些引脚连接到外部定时电阻和电容的公共点，建议使用聚苯乙烯电容以实现最佳脉冲宽度控制，不建议使用电解电容，因为其泄漏电流较大。
  • GND（引脚1和15）：外部接地，外部定时电容通过这些引脚向地面放电。
• 输出引脚：
  • Q1、Q2（引脚6、10）：非反相单稳态输出，当多谐振荡器在A或B输入触发时，这些引脚（通常为低电平）会脉冲为高电平，脉冲宽度由外部定时组件$R{X}$和$C{X}$决定。
  • Q1、Q2（引脚7、9）：反相单稳态输出，当多谐振荡器在A或B输入触发时，这些引脚（通常为高电平）会脉冲为低电平，这些输出是Q1和Q2的反相。

订购信息

不同封装和后缀的产品在包装和运输数量上有所不同，具体如下表所示：	器件型号	封装	运输规格
MC74HC4538ADG	SOIC - 16（无铅）	48个/导轨
MC74HC4538ADR2G	SOIC - 16（无铅）	2500个/卷带
NLV74HC4538ADR2G*	SOIC - 16（无铅）	2500个/卷带
MC74HC4538ADTR2G	TSSOP - 16（无铅）	2500个/卷带
NLVHC4538ADTR2G*	TSSOP - 16（无铅）	2500个/卷带

注：带有*的NLV前缀产品适用于汽车和其他需要独特场地和控制变更要求的应用，符合AEC - Q100标准且具备PPAP能力。

电气特性

最大额定值

该器件的各项最大额定值规定了其安全工作的范围，超过这些值可能会损坏器件，具体参数如下表所示：	符号	参数	值	单位
Vcc	直流电源电压	-0.5至 +7.0	V
V1	直流输入电压	-0.5 ≤ V ≤ Vcc + 0.5	V
Vo	直流输出电压（注1）	-0.5 ≤ Vo ≤ Vcc + 0.5	V
1IK	直流输入二极管电流（A、B、Reset）	±20	mA
	（Cx、Rx）	+30	mA
lok	直流输出二极管电流	+25	mA
lo	直流输出灌电流	+25	mA
Icc	每个电源引脚的直流电源电流	+100	mA
IGND	每个接地引脚的直流接地电流	±100	mA
TsTG	存储温度范围	-65至 +150	℃
TL	引脚温度（距离外壳1mm处，持续10秒）	260	℃
TJ	偏置下的结温	+150	℃
OJA	热阻（SOIC）	112	°C/W
	（TSSOP）	148	°C/W
PD	85°C静止空气中的功耗（SOIC）	500	mW
	（TSSOP）	450	mW
MSL	湿度敏感度	1级
FR	可燃性等级	氧指数：30% - 35%，UL - 94 - VO（0.125英寸）
VESD	ESD耐受电压（人体模型，注2）	>2000	V
	（机器模型，注3）	>100	V
	（充电设备模型，注4）	>500	V
Latchup	闩锁性能（85°C时高于Vcc和低于GND，注5）	±300	mA

推荐工作条件

在推荐的工作条件下，器件才能保证正常的功能和可靠性，具体参数如下表所示：	符号	参数	最小值	最大值	单位
Vcc	直流电源电压（参考GND）	2.0	6.0	V
Vin out	直流输入电压、输出电压（参考GND）	0	Vcc	V
TA	所有封装类型的工作温度	-55	+125	℃
to tr	输入上升和下降时间（Vcc = 2.0V）	0	1000	ns
	（Vcc = 4.5V）	0	500	ns
	（Vcc = 6.0V，A或B）	无限制	400	ns
Rx	外部定时电阻（Vcc < 4.5V）	1.0		kΩ
	（Vcc ≥ 4.5V）	2.0		kΩ
Cx	外部定时电容	0		μF

需要注意的是，$R{x}$和$C{x}$的最大允许值取决于电容$C{x}$的泄漏、HC4538A的泄漏以及电路板布局和表面电阻引起的泄漏。对于大多数应用，$C{x} / R{x}$应限制在最大10F/1.0MΩ。$C{x}>1.0μF$的值在断电期间可能会导致问题，$R_{x}>1.0MΩ$的值可能会受到外部噪声信号的影响。此外，未使用的输入不能悬空，必须连接到高逻辑电压电平或低逻辑输入电压电平。

直流特性

在不同的温度和测试条件下，器件的直流特性参数有所不同，具体如下表所示：	符号	参数	测试条件	Vcc（V）	-55至25°C	≤85°C	≤125°C	单位
				最小值	典型值	最大值	最小值	典型值	最大值	最小值	典型值	最大值
VIH	最小高电平输入电压	Vout = 0.1V或Vcc - 0.1V，Iloul ≤ 20μA	2.0	1.5			1.5			1.5			V
			4.5	3.15			3.15			3.15			V
			6.0	4.2			4.2			4.2			V
VIL	最大低电平输入电压	Vout = 0.1V或Vcc - 0.1V，Iloul ≤ 20μA	2.0			0.5			0.5			0.5			V
			4.5			1.35			1.35			1.35			V
			6.0			1.8			1.8			1.8			V
VoH	最小高电平输出电压	Vin = ViH或ViL，Iloutl ≤ 20μA	2.0	1.9			1.9			1.9			V
			4.5	4.4			4.4			4.4			V
			6.0	5.9			5.9			5.9			V
		Vin = ViH或ViL，Ioutl ≤ -4.0mA	4.5				3.98			3.84			3.7			V
			6.0				5.48			5.34			5.2			V
VoL	最大低电平输出电压	Vin = ViH或ViL，Iloul ≤ 20μA	2.0			0.1			0.1			0.1			V
			4.5			0.1			0.1			0.1			V
			6.0			0.1			0.1			0.1			V
		Vin = ViH或ViL，Iloul ≤ 4.0mA	4.5				0.26			0.33			0.4			V
			6.0				0.26			0.33			0.4			V
lin	最大输入泄漏电流（A、B、Reset）	Vin = Vcc或GND	6.0			±0.1			±1.0			±1.0	μA
lin	最大输入泄漏电流（Rx、Cx）	Vin = Vcc或GND	6.0			±50			±500			±500	nA
Icc	最大静态电源电流（每个封装，待机状态）	Vin = Vcc或GND，Q1和Q2 = 低，lout = 0μA	6.0			130			220			350	μA
Icc	最大电源电流（每个封装，活动状态）	Vin = Vcc或GND，Q1和Q2 = 高，lout = 0μA，引脚2和14 = 0.5Vcc	6.0		400			600			800	μA

交流特性

在$C_{L}=50pF$的输入条件下，器件的交流特性参数如下表所示：	符号	参数	Vcc（V）	-55至25°C	≤85°C	≤125°C	单位
			最小值	最大值	最小值	最大值	最小值	最大值
tPLH	输入A或B到Q的最大传播延迟	2.0		175		220		265	ns
		4.5		35		44		53	ns
		6.0		30		37		45	ns
tPHL	输入A或B到NQ的最大传播延迟	2.0		195		245		295	ns
		4.5		39		49		59	ns
		6.0		33		42		50	ns
tPHL	复位到Q的最大传播延迟	2.0		175		220		265	ns
		4.5		35		44		53	ns
		6.0		30		37		45	ns
tPLH	复位到NQ的最大传播延迟	2.0		175		220		265	ns
		4.5		35		44		53	ns
		6.0		30		37		45	ns
TTLH, tTHL	任何输出的最大输出转换时间	2.0		75		95		110	ns
		4.5