74VHC123A双可重触发单稳态多谐振荡器：特性、应用与设计要点

引言

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，可用于产生特定宽度的脉冲信号。今天要给大家介绍的是Fairchild（现属于ON Semiconductor）的74VHC123A双可重触发单稳态多谐振荡器。这款器件结合了高速CMOS技术的优势，具有高速、低功耗等特点，广泛应用于各种电子系统中。

文件下载：74VHC123AMTCX.pdf

产品背景与编号变更说明

Fairchild已成为ON Semiconductor的一部分。由于系统集成的需要，部分Fairchild可订购的零件编号会发生变化。具体来说，Fairchild零件编号中的下划线（_）将改为破折号（-）。大家在使用时，可通过ON Semiconductor网站（www.onsemi.com）核实更新后的器件编号。若对系统集成有疑问，可发邮件至[e-mail]。

74VHC123A主要特性

高速与低功耗

• 高速性能：在(T{A}=25^{circ} C)时，典型传播延迟时间(t{PD}=8.1ns)，能够满足高速电路的设计需求。
• 低功耗特性：在(T{A}=25^{circ} C)时，静态功耗电流(I{CC}=4 mu A)（最大值），有效降低了系统的功耗。而在工作状态下，有源状态电流(I_{C C}=600 mu A)（最大值）。

高抗噪能力

具有高噪声抗扰度，(V{NIH} = V{NIL} = 28% V_{CC})（最小值），能在嘈杂的电磁环境中稳定工作。

输入保护与兼容性

• 输入保护：输入保护电路确保在不考虑电源电压的情况下，输入引脚可承受0至7V的电压，可用于5V到3V系统以及双电源系统（如电池备份）的接口，防止因电源和输入电压不匹配而损坏器件。
• 兼容性：引脚和功能与74HC123A兼容，方便工程师进行升级和替换。

工作原理与功能描述

待机状态

在待机状态下，外部电容(C{x})会完全充电至(V{CC})。连接到(R{x} / C{x})节点的(Q{P})和(Q{N})晶体管处于关闭状态，与输出脉冲定时相关的两个比较器和两个参考电压源也关闭，此时总电源电流仅为泄漏电流。

触发操作

触发操作在以下三种情况下有效：

1. A输入为低电平，B输入有上升信号。
2. B输入为高电平，A输入有下降信号。
3. (bar{A})输入为低电平，B输入为高电平，且CLR输入有上升信号。

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})节点的电压下降。当(R{x} / C{x})电压降至内部参考电压(V{ref } L)时，(C{1})输出变为低电平，触发器复位，(Q{N})关闭。此后，(R{x} / C{x})节点的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，并在(R{x} / C{x})电压达到内部参考电压(V{ref } H)时变为低电平。

输出脉冲宽度(t{W}( OUT ))（忽略电容放电时间和IC内部延迟）可由公式(t{W}( OUT )=1.0 C{x} R{x})计算得出。

重触发操作

在单稳态状态下，当新的触发信号施加到输入A或B时，只有在IC对(C{x})充电时才有效。此时(R{x} / C{x})节点的电压会再次降至(V{ref } L)电平。如果下一个触发信号在(C{x})和(R{x})设定的时间周期之前到来，输出Q将保持高电平。但如果新触发信号与前一个触发信号非常接近（如在放电周期内出现），则无效。最小重触发时间(t{RR})（最小值）取决于(V{CC})和(C_{x})。

复位操作

在正常工作时，CLR输入保持高电平。若CLR为低电平，触发信号将无效，因为输出Q保持低电平，触发控制触发器复位，同时(Q{p})导通，(C{x})快速充电至(V_{CC})，IC进入等待状态。

电气特性与参数

绝对最大额定值

了解器件的绝对最大额定值对于确保器件的安全使用至关重要。例如，电源电压(V{cc})范围为 -0.5V至 +7.0V，直流输入电压(V{IN})范围为 -0.5V至 +7.0V等。超过这些额定值可能会损坏器件，因此在设计时必须严格遵守。

推荐工作条件

推荐工作条件定义了器件实际工作的条件，以确保器件能达到数据手册规定的最佳性能。例如，电源电压(V{cc})推荐范围为2.0V至 +5.5V，输入电压(V{IN})为0V至 +5.5V，工作温度范围为 -40°C至 +85°C等。

直流与交流电气特性

• 直流特性：包括高电平输入电压(V{IH})、低电平输入电压(V{IL})、高电平输出电压(V{OH})、低电平输出电压(V{OL})、输入泄漏电流(I{IN})、静态电源电流(I{CC})等参数，这些参数描述了器件在直流状态下的电气性能。
• 交流特性：如传播延迟时间(t{PLH})、(t{PHL})、输出脉冲宽度(t{WOUT})、输出脉冲宽度误差(Delta t{WOUT})等，反映了器件在交流信号下的工作特性。

封装与订购信息

74VHC123A提供多种封装形式，包括16引脚小外形集成电路（SOIC）、16引脚小外形封装（SOP）和16引脚薄收缩小外形封装（TSSOP）等。表面贴装封装还可选择带卷包装，只需在订购编号后追加后缀字母“X”即可。

订购编号	封装编号	封装描述
74VHC123AM	M16A	16 - 引脚小外形集成电路（SOIC），JEDEC MS - 012，0.150” 窄
74VHC123ASJ	M16D	16 - 引脚小外形封装（SOP），EIAJ TYPE II，5.3mm宽
74VHC123AMTC	MTC16	16 - 引脚薄收缩小外形封装（TSSOP），JEDEC MO - 153，4.4mm宽

设计注意事项

外部元件选择

• 电阻(R{x})和电容(C{x})：外部电容(C{x})无限制，但外部电阻(R{x})在(V{CC}=2.0 ~V)时，最小值为5kΩ；当(V{CC}>3.0 V)时，最小值为1kΩ。同时，(C{x})和(R{x})的最大允许值受电容泄漏、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。
• 外部钳位二极管(D_{x})：如果电源电压关闭，(C{x})主要通过内部（寄生）二极管放电。当(C{x})足够大且(V{CC})快速下降时，可能会因涌入电流或闩锁效应损坏IC。此时，需要外部钳位二极管(D{x})来保护IC。

电源电压下降时间

在大电容(C{x})的情况下，电源电压下降时间(t{f})需满足(t{f} geqleft(V{C C}-0.7right) C{x} / 20 mA)（(t{f})是电源电压关闭到降至0.4 (V_{CC})的时间），以避免损坏IC。

总结

74VHC123A双可重触发单稳态多谐振荡器是一款性能出色的电子器件，具有高速、低功耗、高抗噪等优点。在设计过程中，我们需要充分考虑其电气特性、外部元件选择以及电源电压等因素，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使用问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。