SN54AHC123A和SN74AHC123A双可重触发单稳态多谐振荡器的设计与应用

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，它能够产生特定宽度的脉冲信号，广泛应用于定时、脉冲生成等场景。今天，我们就来深入探讨一下德州仪器（TI）的SN54AHC123A和SN74AHC123A双可重触发单稳态多谐振荡器。

文件下载：SN74AHC123AN.pdf

一、产品概述

SN54AHC123A和SN74AHC123A是专门为2V至5.5V Vcc电源电压范围设计的双可重触发单稳态多谐振荡器。它们具有以下显著特点：

1. 宽电压范围：能够在2V至5.5V的电源电压下稳定工作，适用于多种不同的电源环境。
2. 施密特触发输入：在 $overline{A}$、B和CLR输入上采用了施密特触发器，具有足够的滞后特性，能够处理缓慢的输入转换速率，并在输出端实现无抖动触发。
3. 可重触发功能：通过对低电平有效（$overline{A}$）或高电平有效（B）输入进行重触发，可以延长基本脉冲持续时间。
4. 脉冲控制灵活：可以通过将CLR置低来缩短脉冲持续时间，并且CLR输入可以覆盖 $overline{A}$ 或B输入。
5. 上电复位无毛刺：在上电时，Q输出处于低电平状态，$overline{Q}$ 输出处于高电平状态，无需施加复位脉冲即可实现无毛刺输出。
6. ESD保护：具备出色的静电放电（ESD）保护能力，超过JESD 22标准的要求，包括2000V人体模型（A114 - A）、200V机器模型（A115 - A）和1000V充电设备模型（C101）。

二、订购信息

这两款器件提供了多种封装选项，以满足不同的应用需求。具体的订购信息如下：

SN74AHC123A（-40°C至85°C工作温度范围）

封装类型	包装形式	可订购部件编号	顶面标记
PDIP - N	管装	SN74AHC123AN	SN74AHC123AN
SOIC - D	管装	SN74AHC123AD	AHC123A
SOIC - D	卷带包装	SN74AHC123ADR
SSOP - DB	卷带包装	SN74AHC123ADBR	HA123A
TSSOP - PW	卷带包装	SN74AHC123APWR	HA123A
TVSOP - DGV	卷带包装	SN74AHC123ADGVR	HA123A

SN54AHC123A（-55°C至125°C工作温度范围）

封装类型	包装形式	可订购部件编号	顶面标记
CDIP - J	管装	SNJ54AHC123AJ	SNJ54AHC123AJ
CFP - W	管装	SNJ54AHC123AW	SNJ54AHC123AW
LCCC - FK	管装	SNJ54AHC123AFK	SNJ54AHC123AFK

三、工作原理

脉冲触发与持续时间控制

输出脉冲持续时间可以通过选择外部电阻和电容值来编程。外部定时电容必须连接在 $C{ext}$ 和 $R{ext}/C{ext}$（正极）之间，外部电阻连接在 $R{ext}/C{ext}$ 和 $V{CC}$ 之间。如果需要获得可变的脉冲持续时间，可以在 $R{ext}/C{ext}$ 和 $V_{CC}$ 之间连接一个外部可变电阻。此外，将CLR置低也可以缩短输出脉冲持续时间。 脉冲触发发生在特定的电压电平上，与输入脉冲的转换时间没有直接关系。具体的触发方式有三种：

1. $overline{A}$ 输入为低电平，B输入从低电平变为高电平。
2. B输入为高电平，$overline{A}$ 输入从高电平变为低电平。
3. $overline{A}$ 输入为低电平，B输入为高电平，且CLR输入从低电平变为高电平。

重触发与清除功能

一旦触发，基本脉冲持续时间可以通过对低电平有效（$overline{A}$）或高电平有效（B）输入进行重触发来延长。而将CLR置低则可以缩短脉冲持续时间，并且CLR输入可以覆盖 $overline{A}$ 或B输入。

四、电气特性与参数

绝对最大额定值

在使用这两款器件时，需要注意其绝对最大额定值，以避免对器件造成永久性损坏。以下是一些重要的绝对最大额定值参数：	参数	数值
电源电压范围，$V_{CC}$	0.5V至7V
输入电压范围，$V_{I}$	-0.5V至7V
输出电压范围（高或低状态），$V_{O}$	-0.5V至$V_{CC}$ + 0.5V
输出电压范围（断电状态），$V_{O}$	-0.5V至7V
输入钳位电流，$I{IK}$（$V{I}$ < 0）	-20mA
输出钳位电流，$I{OK}$（$V{O}$ < 0或$V{O}$ > $V{CC}$）	20mA
连续输出电流，$I{O}$（$V{O}$ = 0至$V_{CC}$）	25mA
通过$V_{CC}$或GND的连续电流	50mA
存储温度范围，$T_{stg}$	-65°C至150°C

推荐工作条件

为了确保器件的正常工作和性能稳定性，建议在以下工作条件下使用：	参数	SN54AHC123A	SN74AHC123A	单位
电源电压，$V_{CC}$	2V至5.5V	2V至5.5V	V
高电平输入电压，$V_{IH}$	根据$V_{CC}$不同而变化	根据$V_{CC}$不同而变化	V
低电平输入电压，$V_{IL}$	根据$V_{CC}$不同而变化	根据$V_{CC}$不同而变化	V
输入电压，$V_{I}$	0V至5.5V	0V至5.5V	V
输出电压，$V_{O}$	0V至$V_{CC}$	0V至$V_{CC}$	V
高电平输出电流，$I_{OH}$	根据$V_{CC}$不同而变化	根据$V_{CC}$不同而变化	μA或mA
低电平输出电流，$I_{OL}$	根据$V_{CC}$不同而变化	根据$V_{CC}$不同而变化	μA或mA
外部定时电阻，$R_{ext}$	根据$V_{CC}$不同而变化	根据$V_{CC}$不同而变化	Ω
上电斜坡速率，$Delta V_{CC}$	1ms/V	1ms/V
工作环境温度，$T_{A}$	-55°C至125°C	-40°C至85°C	°C

电气特性

文档中还给出了详细的电气特性参数，包括不同电源电压下的输出电压、输入电流、静态电流、动态电流等。例如，在不同的负载电流和电源电压下，输出高电平电压和输出低电平电压的典型值和最大值都有明确的规定。这些参数对于电路设计和性能评估非常重要。

五、应用注意事项

噪声防护

为了防止由于噪声引起的故障，建议在$V{CC}$和GND之间连接一个高频电容，并尽量缩短外部组件与$C{ext}$和$R{ext}/C{ext}$端子之间的布线长度。

掉电考虑

当使用较大的$C{ext}$电容时，在掉电过程中可能会出现问题。因为电容中存储的能量会通过引脚2或引脚14的保护二极管从$V{CC}$放电。为了避免损坏器件，需要将输入保护二极管的电流限制在30mA以内，因此$V{CC}$电源的关断时间不能快于$t = V{CC} × C{ext} / 30mA$。通常情况下，由于电源经过了大量的滤波处理，不会出现这种快速放电的情况。如果$V{CC}$需要更快地降至零，可以使用外部钳位二极管。

输出脉冲持续时间计算

输出脉冲持续时间$t{w}$主要由外部电容（$C{T}$）和定时电阻（$R{T}$）的值决定。计算公式为： $t{w} = K × R{T} × C{T}$ 其中，当$C{T} ≥ 1000pF$时，$K = 1.0$；当$C{T} < 1000pF$时，$K$的值可以从图9中确定。

重触发数据

最小输入重触发时间（$t{MIR}$）是初始信号之后再次触发输入所需的最小时间。实验表明，为了重触发输出脉冲，两个相邻的输入信号之间的时间间隔应该为$t{MIR}$，其中$t{MIR} = 0.30 × t{w}$。重触发脉冲持续时间$t{RT}$的计算公式为： $t{RT} = t{W} + t{PLH} = (K × R{T} × C{T}) + t{PLH}$ 其中，$t{PLH}$是传播延迟。为了确保重触发输出，从输入脉冲结束到重触发输出开始的最小时间应该约为15ns。

六、机械数据与封装信息

文档中还提供了各种封装的机械数据和尺寸信息，包括不同封装的外形图、引脚排列、尺寸公差等。这些信息对于PCB设计和器件布局非常重要。例如，对于不同的封装类型，如SOIC、SSOP、TSSOP等，都有详细的尺寸标注和相关的设计注意事项。

七、总结

SN54AHC123A和SN74AHC123A双可重触发单稳态多谐振荡器是两款性能出色、功能丰富的器件。它们具有宽电压范围、灵活的脉冲控制、良好的ESD保护等优点，适用于多种不同的应用场景。在使用过程中，需要注意其电气特性、应用注意事项和机械数据，以确保器件的正常工作和系统的稳定性。希望通过本文的介绍，能够帮助电子工程师更好地了解和应用这两款器件。

大家在实际设计过程中，有没有遇到过类似器件的使用问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。