高速CMOS逻辑3 - 8线解码器/解复用器：CDx4HC(T)138和'238的技术解析

在电子设计领域，解码器和解复用器是非常重要的逻辑器件，它们能够实现地址解码和数据路由等功能。今天，我们就来详细探讨一下德州仪器（TI）的CDx4HC(T)138和'238系列高速CMOS逻辑3 - 8线解码器/解复用器。

文件下载：cd74hct238.pdf

1. 产品概述

CDx4HC(T)138和'238是适用于内存地址解码或数据路由应用的高速硅栅CMOS解码器，包含单个3:8解码器。其中，'138的输出为低电平有效，'238的输出为高电平有效。

1.1 关键特性

• 输出选择：可从八个数据输出中选择一个，'138为低电平有效，'238为高电平有效。
• 级联功能：具备三个使能输入，方便进行级联操作。
• 低传播延迟：在(V{CC}=5V)、(C{L}=15pF)、(T_{A}=25^{circ}C)的典型条件下，传播延迟仅为13ns。
• 宽工作温度范围：可在 - 55°C至125°C的温度范围内稳定工作。
• 低功耗：与LSTTL逻辑IC相比，显著降低了功耗。

1.2 不同类型特点

• HC类型：工作电压范围为2V至6V，具有高抗噪能力，在(V{CC}=5V)时，(N{IL}=30%)，(N_{IH}=30%)。
• HCT类型：工作电压范围为4.5V至5.5V，可直接与LSTTL输入逻辑兼容，同时具备CMOS输入兼容性。

2. 引脚配置与功能

2.1 引脚配置

该系列器件采用16引脚封装，不同封装形式的尺寸有所差异。常见的封装有PDIP（16）、SOIC（16）、SOP（16）和TSSOP（16）等。

2.2 引脚功能

PIN	SOIC or TSSOP NO.	NAME	I/O	DESCRIPTION
1	1	A0	I	地址选择0
2	2	A1	I	地址选择1
3	3	A2	I	地址选择2
4	4	G0	I	输出选通0，低电平有效
5	5	G1	I	输出选通1，低电平有效
6	6	G2	I	输出选通2
7	7	Y7	O	输出7
8	8	GND	-	接地
9	9	Y6	O	输出6
10	10	Y5	O	输出5
11	11	Y4	O	输出4
12	12	Y3	O	输出3
13	13	Y2	O	输出2
14	14	Y1	O	输出1
15	15	Y0	O	输出0
16	16	VCC	-	正电源

3. 电气特性

3.1 绝对最大额定值

在使用过程中，需注意器件的绝对最大额定值，如电源电压(V{CC})范围为 - 0.5V至7V，连续通过(V{CC})或GND的电流不得超过±50mA等。超出这些额定值可能会对器件造成永久性损坏。

3.2 推荐工作条件

• HC类型：电源电压范围为2V至6V。
• HCT类型：电源电压范围为4.5V至5.5V。
• 输入和输出电压：均为0至(V_{CC})。
• 输入上升和下降时间：根据不同的(V{CC})值有所不同，如(V{CC}=2V)时为1000ns，(V{CC}=4.5V)时为500ns，(V{CC}=6V)时为400ns。

3.3 热信息

不同封装形式的热阻有所差异，例如PDIP封装的热阻为67°C/W，SOIC封装为73°C/W等。在设计散热方案时，需要考虑这些因素。

3.4 电气参数

包括高电平输入电压、低电平输入电压、高电平输出电压、低电平输出电压、输入泄漏电流和电源电流等参数，这些参数会随着温度和工作电压的变化而有所不同。

3.5 开关特性

主要关注地址到输出的传播延迟、选通到输出的传播延迟以及输出转换时间等参数。例如，在(C{L}=50pF)、(V{CC}=4.5V)的条件下，地址到输出的传播延迟典型值为13ns（HC类型）。

4. 功能模式

该系列器件具有特定的功能模式，通过使能输入和地址输入来控制输出状态。具体的功能表如下：

4.1 'HC138和'HCT138功能表

INPUTS						OUTPUTS
STROBE			ADDRESS
G2	G1	G0	A2	A1	A0	Y0	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7
X	X	H	X	X	X	H	H	H	H	H	H	H	H
L	X	X	X	X	X	H	H	H	H	H	H	H	H
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H	L	L	H	H	H	H	H	H	H	H	H	H	L

4.2 'HC238和'HCT238功能表

INPUTS						OUTPUTS
STROBE			ADDRESS
G2	G1	G0	A2	A1	A0	Y0	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7
X	X	H	X	X	X	L	L	L	L	L	L	L	L
L	X	X	X	X	X	L	L	L	L	L	L	L	L
X	H	X	X	X	X	L	L	L	L	L	L	L	L
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H	L	L	H	H	L	L	L	L	L	L	L	H	L
H	L	L	H	H	H	L	L	L	L	L	L	L	H

5. 设计建议

5.1 电源供应

电源电压应在推荐的工作电压范围内，每个(V_{CC})端子需连接一个良好的旁路电容，推荐使用0.1μF的电容，也可并联多个旁路电容以抑制不同频率的噪声。旁路电容应尽量靠近电源端子安装。

5.2 布局准则

在使用多输入和多通道逻辑器件时，输入引脚不得悬空。未使用的输入引脚必须连接到逻辑高或逻辑低电压，通常连接到GND或(V_{CC})，具体取决于器件的功能需求。

6. 支持与资源

TI提供了丰富的开发工具和文档支持，包括相关文档、文档更新通知、技术支持论坛等。工程师可以通过这些资源获取更多关于该器件的信息和帮助。

总结

CDx4HC(T)138和'238系列解码器/解复用器具有高速、低功耗、宽工作温度范围等优点，适用于多种电子设计应用。在设计过程中，我们需要充分考虑其电气特性、功能模式和设计建议，以确保器件的正常工作和系统的稳定性。大家在实际应用中是否遇到过类似器件的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。