探索MC74AC74/74ACT74：双D型正边沿触发触发器的性能解析

在电子设计领域，触发器是构建时序逻辑电路的关键组件。今天，我们聚焦于安森美（onsemi）的MC74AC74和MC74ACT74双D型正边沿触发触发器，深入剖析其特性、参数和应用要点。

文件下载：MC74AC74-D.PDF

一、产品概述

MC74AC74/74ACT74是一款具有异步清除和置位输入以及互补输出（Q和Q̅）的双D型触发器。在时钟脉冲的正边沿，输入信息会被传输到输出端。时钟触发发生在时钟脉冲的特定电压电平，与正向脉冲的过渡时间并无直接关联。当时钟脉冲输入阈值电压被超过后，数据输入将被锁定，直到下一个时钟脉冲输入的上升沿，当前信息才会被传输到输出端。

二、异步输入特性

异步输入是该触发器的重要特性之一，其规则如下：

• 当置位端 $overline{S}_{D}$ 输入低电平时，输出Q被置为高电平。
• 当清除端 $overline{C}_{D}$ 输入低电平时，输出Q被置为低电平。
• 清除和置位操作独立于时钟信号。
• 若 $overline{C}{D}$ 和 $overline{S}{D}$ 同时输入低电平，Q和Q̅ 都将变为高电平。

三、产品特性亮点

• 输出驱动能力：输出源/灌电流可达24 mA，能够满足多种负载需求。
• 兼容性：MC74ACT74具有TTL兼容输入，方便与其他TTL逻辑电路集成。
• 环保设计：这些器件为无铅产品，符合环保要求。

四、引脚分配

PIN	FUNCTION
D 1 , D 2	数据输入
CP 1 , CP 2	时钟脉冲输入
C D1 , C D2	直接清除输入
S D1 , S D2	直接置位输入
Q 1 , Q 1 , Q 2 , Q 2	输出

五、真值表

真值表清晰地展示了触发器在不同输入条件下的输出状态，对于理解和应用该触发器至关重要。

	Inputs			Outputs
S D	C D	CP	D	Q	Q
L	H	X	X	H	L
H	L	X	X	L	H
L	L	X	X	H	H
H	H		H	H	L
H	H		L	L	H
H	H	L	X	Q 0	Q 0

注：H = 高电压电平，L = 低电压电平，X = 无关；$Q{0}(bar{Q}{0})$ 为时钟从低到高转换前的Q(Q̅)值。

六、电气参数

1. 最大额定值

了解器件的最大额定值是确保其安全可靠运行的基础。以下是部分关键参数：	Symbol	Parameter	Value	Unit
VCC	DC 电源电压	-0.5 to +6.5	V
V	DC 输入电压	$-0.5 leq V{1} leq V{CC}+0.5$	V
Vo	DC 输出电压	$0.5 leq V{O} leq V{CC}+0.5$	V
IK	DC 输入二极管电流	±20	mA
lok	DC 输出二极管电流	±50	mA
lo	DC 输出灌/源电流	±50	mA
ICC	每个输出引脚的 DC 电源电流	±50	mA
IGND	每个输出引脚的 DC 接地电流	±50	mA
TSTG	存储温度范围	-65 to +150	°C
TL	离外壳 1 mm 处的引脚温度（10 秒）	260	°C
TJ	偏置下的结温	+150	°C
thetaJA	热阻（SOIC）	116	°C/W
	热阻（TSSOP）	150	°C/W
PD	25°C 静止空气中的功耗（SOIC）	1077	mW
	25°C 静止空气中的功耗（TSSOP）	833	mW
MSL	湿度敏感度	1 级
FR	可燃性等级	UL 94 V - 0 @ 0.125 in（氧指数：30% - 35%）
VESD	ESD 耐受电压（人体模型）	> 2000	V
	ESD 耐受电压（带电设备模型）	> 1000	V
Latch - Up	闩锁性能（85°C 时高于 VCC 和低于 GND）	±100	mA

2. 推荐工作条件

为了保证器件的最佳性能，需要在推荐工作条件下使用。以下是部分推荐参数：	Symbol	Parameter	Min	Typ	Max	Unit
V CC	电源电压（′ AC）	2.0			V
	电源电压（′ ACT）	4.5	5.0	5.5	V
V in , V out	DC 输入电压，输出电压（参考 GND）	0		V CC	V
t r , t f	输入上升和下降时间（′ AC 器件，除施密特输入）				ns/V
	（V CC @ 3.0 V）		150
	（V CC @ 4.5 V）		40
	（V CC @ 5.5 V）		25
t r , t f	输入上升和下降时间（′ ACT 器件，除施密特输入）				ns/V
	（V CC @ 4.5 V）		10
	（V CC @ 5.5 V）		8.0
T A	工作环境温度范围	-40	25	85	°C
I OH	输出高电平电流			-24	mA
I OL	输出低电平电流			24	mA

3. 直流特性

直流特性参数反映了器件在静态条件下的性能。以 MC74AC74 为例，部分关键直流特性参数如下：	Symbol	Parameter	Vcc (V)	74AC ($T_{A}=+25^{circ}C$)	74AC ($T_{A}=-40^{circ}C$ to +85°C 保证极限)	Unit	Conditions
VIH	最小高电平输入电压	3.0	1.5	2.1	V	VOUT = 0.1 V 或 $V_{CC}-0.1 ~V$
		4.5	2.25	3.15
		5.5	2.75	3.85
VIL	最大低电平输入电压	3.0	1.5	0.9	V	VOUT = 0.1 V 或 VCC - 0.1 V
		4.5	2.25	1.35
		5.5	2.75	1.65
VOH	最小高电平输出电压	3.0	2.99	2.9	V	lOUT = -50 μA
		4.5	4.49	4.4
		5.5	5.49	5.4
		3.0		2.56	V	$V{IN}=V{IL}$ 或 $V_{IH}$ -12 mA 10H -24 mA -24 mA
		4.5		3.86
		5.5		4.86
VOL	最大低电平输出电压	3.0	0.002	0.1	V	lOUT = 50 μA
		4.5	0.001	0.1
		5.5	0.001	0.1
		3.0		0.36	V	$V{IN}=V{IL}$ 或 $V_{IH}$ 12 mA 10L 24 mA 24 mA
		4.5		0.36
		5.5		0.36
IN	最大输入泄漏电流	5.5		±0.1	±1.0	μA	$V{1}=V{CC}$, GND
OLD	最小动态输出电流	5.5			75	mA	VOLD = 1.65 V Max
IOHD		5.5			-75	mA	$V_{OHD}=3.85 ~V$ Min
ICC	最大静态电源电流	5.5		4.0	40	μA	$V{IN}=V{CC}$ 或 GND

4. 交流特性

交流特性描述了器件在动态信号下的性能，对于高速应用尤为重要。以 MC74AC74 为例，部分交流特性参数如下：	Symbol	Parameter	V CC (V)	$T{A}= +25 °C$ $C{L}= 50 pF$	$T{A}= -40 °C$ to +85 °C $C{L}= 50 pF$	Unit
			Min	Typ	Max	Min	Max
f max	最大时钟频率	3.3	100	125		95	MHz
		5.0	140	160		125
t PLH	从 $C{Dn}$ 或 $S{Dn}$ 到 $Q{n}$ 或 $Q{n}$ 的传播延迟	3.3	5.0	8.0	12.5	13.0	ns
		5.0	3.5	6.0	9.0	10.0
t PHL	从 $C{Dn}$ 或 $S{Dn}$ 到 $Q{n}$ 或 $Q{n}$ 的传播延迟	3.3	4.0	10.5	12.0	13.5	ns
		5.0	3.0	8.0	9.5	10.5
t PLH	从 $C{Pn}$ 到 $Q{n}$ 或 $Q_{n}$ 的传播延迟	3.3	4.5	8.0	13.5	16.0	ns
		5.0	3.5	6.0	10.0	10.5
t PHL	从 $C{Pn}$ 到 $Q{n}$ 或 $Q_{n}$ 的传播延迟	3.3	3.5	8.0	14.0	14.5	ns
		5.0	2.5	6.0	10.0	10.5

5. 交流工作要求

在实际应用中，满足交流工作要求是确保触发器正常工作的关键。以 MC74AC74 为例，部分交流工作要求参数如下：	Symbol	Parameter	V CC (V)	$T{A}= +25 °C$ $C{L}= 50 pF$	$T{A}= -40 °C$ to +85 °C $C{L}= 50 pF$	Unit
			Typ		Guaranteed Minimum
t s	高或低电平 $D{n}$ 到 $C{Pn}$ 的建立时间	3.3	1.5		4.5	ns
		5.0	1.0		3.0
t h	高或低电平 $D{n}$ 到 $C{Pn}$ 的保持时间	3.3	-2.0		0.5	ns
		5.0	-1.5		0.5
t w	$C{Pn}$ 或 $C{Dn}$ 或 $S_{Dn}$ 脉冲宽度	3.3	3.0		7.0	ns
		5.0	2.5		5.0
t rec	$C{Dn}$ 或 $S{Dn}$ 到 $CP$ 的恢复时间	3.3	-2.5		0	ns
		5.0	-2.0		0

七、电容参数

Symbol	Parameter	Value Typ	Unit	Test Conditions
C IN	输入电容	4.5	pF	V CC = 5.0 V
C PD	功耗电容	35	pF	V CC = 5.0 V

八、订购信息

Device	Marking	Package	Shipping
MC74AC74DG	AC74	SOIC−14	55 Units/Rail
MC74AC74DR2G	AC74	SOIC−14	2500/Tape & Reel
MC74AC74DTR2G	AC 74	TSSOP−14	2500/Tape & Reel
MC74ACT74DG	ACT74	SOIC−14	55 Units/Rail
MC74ACT74DR2G	ACT74	SOIC−14	2500/Tape & Reel
MC74ACT74DTR2G	ACT 74	TSSOP−14	2500/Tape & Reel

九、机械封装尺寸

文档中详细给出了 SOIC−14 和 TSSOP−14 两种封装的机械尺寸和焊接脚印信息，这对于 PCB 设计至关重要。在进行 PCB 布局时，务必严格按照这些尺寸要求进行设计，以确保器件的正确安装和焊接。

十、总结与思考

MC74AC74/74ACT74 双 D 型正边沿触发触发器凭借其丰富的特性和良好的电气性能，在数字电路设计中具有广泛的应用前景。在实际设计过程中，我们需要根据具体的应用需求，合理选择器件，并严格遵循其推荐工作条件和参数要求，以确保电路的稳定性和可靠性。同时，对于器件的电气参数和特性，我们还需要深入理解和掌握，以便在遇到问题时能够迅速分析和解决。大家在使用这款触发器的过程中，是否遇到过一些独特