不幸的是,數據表中沒有任何內容警告粗心的用戶 HC123 可重觸發單穩態多諧振蕩器可能出現毛刺。
在我之前的專欄中,我們考慮了不可重新觸發的單穩態多諧振蕩器;特別是,我們查看了德州儀器 (TI) 的 CD74HC221。現在我們了解了不可重觸發單穩態多諧振蕩器的工作原理,讓我們繼續看看它們的可重觸發多諧振蕩器表。
提醒一下,我被提示查看這些部分是因為 Max Maxfield 的“寄存器與鎖存器與觸發器”專欄中發表的評論,其中有人提到一些可重新觸發的多諧振蕩器在太接近超時時重新觸發時出現故障。
我們將首先查看兩個 TI 器件——帶復位的 CD74HC123 雙可再觸發單穩態器件和CD74HC4538雙可再觸發精密單穩態器件——但隨后我們將擴大搜索范圍以考慮其他供應商的產品(一如既往,我鼓勵您打開任何數據表我們在您的屏幕上引用這些文章或將它們打印出來,以便您更輕松地跟進)。
從數據表的第一頁開始,我們看到 HC123 是“帶復位功能的雙可重觸發單穩態多諧振蕩器”,而 HC4538 是“雙可重觸發精密單穩態多諧振蕩器”。功能和描述列表表明這兩個部分都是可重新觸發和可重置的。HC123 數據手冊還包括不允許從復位觸發的 HC423。
從描述中可以看出兩個不同之處。一是A和B輸入的極性相反,二是輸出脈沖寬度的計算公式不同:
已經,我可以看到我們在這里必須小心。在這兩種情況下,R X的最小值都是 5kΩ,但是當使用相同的 R X和 C X值時,輸出脈沖會有所不同。
繼續查看引腳排列、真值表和功能圖,我們看到引腳排列不同,而真值表和功能圖非常相似。這兩個部分之間的一個區別是 HC4538(如 HC423)不允許從復位觸發。
HC4538 數據表包括更詳細的邏輯圖和功能端子連接表,如下所示:
帶注釋的 74HC4538 端子連接表(來源:TI)
這是一個有趣的表格,因為它顯示了如何將可重觸發單穩態連接為不可重觸發單穩態。注釋還很好地解釋了可重新觸發和不可重新觸發組件之間的區別。74HC123 具有相似的輸入,因此可以以相同的方式使用,盡管我可能沒有想過這樣做。即使這么多年過去了,我在查看數據表時仍然會學到新東西。
兩個部件的直流電氣規格相同;但是,當我們查看“切換規范的先決條件”表時,我們會發現存在一些差異。首先,HC4538 響應的輸入脈沖寬度比 HC123 稍窄。最大的區別似乎在于指定的其他參數。例如,HC123 指定“復位移除時間”,即在 4.5V 下工作時為 15 ns,而 HC4538 指定“復位恢復時間”,無論我們使用何種電源電壓,均為 5 ns。
HC4538 還指定了重新觸發時間 (t rT ),請參考圖 11,這是重新觸發時間與時序電容的關系圖。但這并不能解釋什么是重新觸發時間。我的猜測是您需要在重新觸發之間等待多長時間,但也可能是重新觸發生效需要多長時間。
HC123 指定了一個“重新觸發時間編號”(t rT ),這可能是同一件事,并包含一個時序圖,表明它是重新觸發之間的時間。
74HC123 重新觸發時序(來源:TI)
我不了解你,但我想在這里更清楚一點。在我看來,如果您要指定某些內容,您應該包含足夠的信息,以便用戶知道指定的內容。另一方面,也許我不應該抱怨太多。我遇到過完全丟失關鍵信息的數據表。
轉向開關規格,我們再次看到 HC4538 的延遲似乎比 HC123 低。這意味著它是一個較新的部分。我還注意到 HC4538 的脈沖寬度匹配是 1% 而不是 2%。因此,總的來說,74HC4538 似乎是一個更好的部分。
現在,回到讓我開始查看這些數據表的問題。這些規范中是否有任何內容暗示 HC123 在接近輸出脈沖時間結束時重新觸發時可能會出現故障?
我想到的一件事是查看從觸發器到輸出的傳播延遲。對于 HC123,這可以達到 54 ns。這是觸發輸出的最小輸入脈沖寬度 (25 ns) 的兩倍多一點。
HC4538呢?傳播延遲為 63 ns,而最小輸入脈沖寬度為 20 ns,因此相對于輸入脈沖,傳播延遲甚至比 HC123 更長,但是——如果我相信我被告知的話——這部分沒有故障。
這一切都讓我相信故障更多地與HC123的內部結構有關。不幸的是,TI 數據表中沒有關于內部結構的信息。
事實證明,這兩個部件都可以從幾個不同的制造商處獲得,因此其他數據表上可能還有其他信息。在查看來自不同供應商的數據表時,我喜歡從比較規格開始。
我們先來看看74HC123。除 TI 外,該部件還由其他幾家供應商制造——這里是Nexperia (NXP)、東芝和STMicroelectronics的數據表鏈接。
當我比較來自多個供應商的數據表時,我發現創建如下所示的電子表格或表格很有用。為了簡化比較,我使用的最小值和最大值在 -40oC 至 85oC 的溫度范圍內為 4.5 V。我還假設 K*C X *R X的時序公式,其中 K 在表中給出。并非數據表中的所有信息都可以在這樣的表格中進行比較,但這是一個很好的起點。
來自不同供應商的 74HC123 組件的比較。(來源:伊麗莎白西蒙)
在這個比較中有幾個有趣的事情。首先,東芝部件與其他部件不兼容,因為對于相同的 R X和 C X值,它會給我們提供兩倍于我們預期長度的脈沖寬度。TI 有 2% 的脈寬誤差,而 STMicro 說是 1%,而 Nexperia 根本沒有說。
最小觸發脈沖寬度和傳播延遲相似但不相同。我突然想到的一件事是最小重新觸發時間差異很大,并且不是在相同條件下給出的。輸出脈沖寬度也有很大差異,但這是意料之中的,因為它們不是用相同的 R X和 C X值測量的。
Toshiba 和 STMicro 數據表都給出了兩種不同的重新觸發時間,因此重新觸發時間似乎取決于 R和 C X的值。目前尚不清楚 TI 和 Nexperia 器件是否屬于這種情況,因為它們的數據表中只給出了一個數字。
現在讓我們看看 74HC4538。再次。除 TI 外,該部件還由其他幾家供應商制造——這里是Nexperia、東芝和安森美半導體的數據表鏈接。
我通讀了數據表并創建了如下所示的比較表:
來自不同供應商的 74HC4538 組件的比較。(來源:伊麗莎白西蒙)
再一次,我們看到了一些差異。一個很大的區別是,TI 顯示為單個數字的重新觸發時間似乎會根據其他數據表中的 C X值(這次包括 Nexperia)而有所不同。這與我們在 HC123 上看到的類似。
回到內部結構的問題,我翻閱了其他的HC123數據表,發現它們都有邏輯圖。東芝和意法半導體的產品是相同的,只是東芝的產品更清晰一些(可在數據表的第 4 頁找到)。
HC123邏輯圖(來源:東芝)
這仍然沒有我們想的那么清楚,但是東芝用一個漂亮的時序圖(也在第 4 頁)以及在其數據表第 5 頁上的一個非常好的功能描述來補充這一點。
HC123時序圖(來源:東芝)
功能描述回答了我之前關于最小重新觸發時間的問題,并明確指出它取決于 V CC和 C X。在電容器放電并再次開始充電之前,您似乎無法重新觸發。
仍然沒有解釋為什么您可能會在 HC123 而不是 HC4538 上出現故障。我比較了東芝數據表中這些部件的邏輯圖。我能看到的唯一區別是允許 CLR 輸入觸發 HC123 的附加邏輯。因此,不幸的是,數據表中沒有任何內容警告粗心的用戶 HC123 可能出現故障。
有了這個,我想我已經完成了這些部分的研究。一如既往,我歡迎您的意見和問題。另外,如果您對我接下來應該查看哪些類型的組件數據表提出建議,我將不勝感激。
審核編輯:郭婷
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