SNx4LV123A雙可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器是一種常用的電路元件，可用于產(chǎn)生特定寬度的脈沖信號(hào)。今天我們要探討的是德州儀器（TI）的SNx4LV123A雙可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，它在眾多電子設(shè)備中都有廣泛應(yīng)用。

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一、產(chǎn)品概述

SNx4LV123A系列包含SN54LV123A和SN74LV123A兩款產(chǎn)品，它們是專為2V至5.5V (V_{CC}) 操作而設(shè)計(jì)的雙可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。該系列產(chǎn)品具有多種封裝形式，如SOIC、SSOP、SO、TSSOP和VQFN等，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

（一）產(chǎn)品特性

1. 寬電壓工作范圍：支持2V至5.5V的 (V_{CC}) 操作，能適應(yīng)多種電源環(huán)境。在5V電源下，最大傳播延遲僅為11ns，確保了快速的信號(hào)處理能力。
2. 低輸出噪聲：在 (V{CC}=3.3V) 、 (T{A}=25^{circ}C) 的條件下，典型輸出地彈（ (V{OLP}) ）小于0.8V，典型輸出 (V{OH}) 下沖（ (V_{OHV}) ）大于2.3V，有效減少了信號(hào)干擾。
3. 混合模式電壓操作：所有端口都支持混合模式電壓操作，增強(qiáng)了產(chǎn)品的兼容性。
4. 施密特觸發(fā)輸入： (overline{A}) 、B和 (overline{CLR}) 輸入采用施密特觸發(fā)電路，能夠處理緩慢的輸入轉(zhuǎn)換速率，確保在嘈雜環(huán)境下也能穩(wěn)定工作。
5. 可重觸發(fā)功能：能夠產(chǎn)生非常長的輸出脈沖，最高可達(dá)100%占空比，并且可以通過重新觸發(fā)來延長脈沖持續(xù)時(shí)間。
6. 清除功能：通過清除（ (CLR) ）輸入可以終止輸出脈沖，方便進(jìn)行脈沖控制。
7. 無毛刺上電復(fù)位：輸出具有無毛刺上電復(fù)位功能，確保系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性。
8. 高抗干擾能力：閂鎖性能超過每JESD 78、Class 11的100mA，ESD保護(hù)超過JESD 22標(biāo)準(zhǔn)，包括2000V人體模型（A114 - A）、200V機(jī)器模型（A115 - A）和1000V充電設(shè)備模型（C101），提高了產(chǎn)品的可靠性。

（二）應(yīng)用領(lǐng)域

SNx4LV123A廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，如AV接收器、藍(lán)光播放器、家庭影院、DVD錄像機(jī)和播放器、臺(tái)式PC或筆記本PC、數(shù)字收音機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)收音機(jī)播放器、數(shù)碼攝像機(jī)（DVC）、嵌入式PC、GPS個(gè)人導(dǎo)航設(shè)備、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ)（NAS）、個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、服務(wù)器PSU、固態(tài)硬盤（SSD）、視頻分析服務(wù)器以及無線耳機(jī)、鍵盤和鼠標(biāo)等。

二、產(chǎn)品詳細(xì)描述

（一）功能概述

SNx4LV123A內(nèi)部包含兩個(gè)獨(dú)立的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。當(dāng)觸發(fā)時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生一個(gè)特定寬度的高輸出脈沖（通常情況下， (bar{Q}) 為低脈沖）。輸出脈沖長度由外部RC電路決定，具體計(jì)算公式和參數(shù)可參考應(yīng)用信息部分。

脈沖觸發(fā)發(fā)生在特定的電壓電平上，與輸入脈沖的轉(zhuǎn)換時(shí)間沒有直接關(guān)系。 (bar{A}) 、B和 (overline{CLR}) 輸入的施密特觸發(fā)器具有足夠的滯后特性，能夠處理緩慢的輸入轉(zhuǎn)換速率，并在輸出端實(shí)現(xiàn)無抖動(dòng)觸發(fā)。

一旦觸發(fā)，基本脈沖持續(xù)時(shí)間可以通過重新觸發(fā)低電平有效（ (bar{A}) ）或高電平有效（B）輸入來延長。同時(shí)，通過將 (CLR) 置低，可以縮短脈沖持續(xù)時(shí)間。

在電源上電時(shí)，Q輸出處于低電平狀態(tài)， (bar{Q}) 輸出處于高電平狀態(tài)，并且輸出無毛刺，無需額外的復(fù)位脈沖。

此外，該系列產(chǎn)品支持部分掉電模式操作，通過 (I_{off}) 電路可以禁用輸出，防止在電源關(guān)閉時(shí)通過設(shè)備產(chǎn)生損壞性的電流回流。其引腳分配與 'AHC123A和 'AHCT123A設(shè)備相同，方便進(jìn)行互換。

（二）功能框圖

每個(gè)多諧振蕩器的邏輯圖（正邏輯）如下： 插入Logic Diagram的圖片) 輸入和輸出時(shí)序圖如下： 插入Input and Output Timing Diagram的圖片)

（三）特性描述

1. 寬電源范圍： 'LV123A設(shè)備在2V至5.5V的寬電源范圍內(nèi)工作，能夠適應(yīng)不同的電源要求。
2. 低傳播延遲：在5V電源下，傳播延遲最大為11ns，確保了快速的信號(hào)響應(yīng)。
3. 低輸出地彈和 (V_{OH}) 下沖：在 (V{CC}=3.3V) 、 (T{A}=25^{circ}C) 的條件下，典型輸出地彈小于0.8V，典型輸出 (V_{OH}) 下沖大于2.3V，減少了信號(hào)干擾。
4. 混合模式電壓操作：支持所有端口的混合模式電壓操作，提高了產(chǎn)品的兼容性。
5. 施密特觸發(fā)輸入： (overline{A}) 、B和 (CLR) 輸入的施密特觸發(fā)電路允許緩慢的輸入轉(zhuǎn)換速率和嘈雜的輸入信號(hào)，增強(qiáng)了抗干擾能力。
6. 可配置觸發(fā)方式：可以配置為上升沿或下降沿觸發(fā)，滿足不同的應(yīng)用需求。
7. 部分掉電模式支持：支持部分掉電模式操作，降低了功耗。
8. 可重觸發(fā)功能：能夠產(chǎn)生非常長的輸出脈沖，最高可達(dá)100%占空比，并且可以通過重新觸發(fā)來延長脈沖持續(xù)時(shí)間。
9. 清除功能：清除信號(hào)可以覆蓋輸出脈沖并提前終止，方便進(jìn)行脈沖控制。
10. 無毛刺上電復(fù)位：輸出具有無毛刺上電復(fù)位功能，確保系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性。

（四）設(shè)備功能模式

三、應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

（一）應(yīng)用信息

SNx4LV123A是一款雙單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，可以配置為多種脈沖寬度輸出，并支持上升沿或下降沿觸發(fā)。例如，它可以用于在輸入出現(xiàn)上升沿或下降沿時(shí)，向微控制器發(fā)送單獨(dú)的可中斷輸入信號(hào)。

（二）典型應(yīng)用

1. 上升沿檢測(cè)器和下降沿檢測(cè)器

插入Simplified Application Schematic的圖片)

2. 設(shè)計(jì)要求

為了防止由于噪聲引起的故障，需要在 (V{CC}) 和GND之間連接一個(gè)高頻電容器，并盡量縮短外部組件與 (C{ext}) 和 (R{ext} / C{ext}) 端子之間的布線長度。

3. 掉電考慮

當(dāng)使用較大的 (C{ext}) 值時(shí)，在關(guān)閉 'LV123A設(shè)備電源時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)問題，因?yàn)?a target="_blank">電容器中存儲(chǔ)的能量可能會(huì)導(dǎo)致電流通過保護(hù)二極管。為了避免這種情況，需要限制 (V{CC}) 電源的關(guān)斷時(shí)間，確保電流通過輸入保護(hù)二極管不超過30mA。具體計(jì)算公式為 (t = V{CC} times C{ext} / 30mA) 。通常情況下，由于電源經(jīng)過了大量濾波，不會(huì)出現(xiàn)快速放電的情況。如果需要更快地將 (V_{CC}) 降至零，可以使用外部鉗位二極管。

4. 輸出脈沖持續(xù)時(shí)間

輸出脈沖持續(xù)時(shí)間 (t{w}) 主要由外部電容（ (C{T}) ）和定時(shí)電阻（ (R{T}) ）的值決定。當(dāng) (C{T} geq 1000pF) 且 (K = 1.0) 時(shí)，脈沖持續(xù)時(shí)間的計(jì)算公式為 (t{w} = K times R{T} times C{T}) ，其中 (t{w}) 的單位為ns， (R{T}) 的單位為kΩ， (C{T}) 的單位為pF。如果 (C_{T} < 1000pF) ，K值可以從圖3中確定。

5. 重觸發(fā)數(shù)據(jù)

最小輸入重觸發(fā)時(shí)間（ (t{MIR}) ）是指在初始信號(hào)之后重新觸發(fā)輸入所需的最短時(shí)間。實(shí)驗(yàn)表明，為了重新觸發(fā)輸出脈沖，兩個(gè)相鄰的輸入信號(hào)必須間隔 (t{MIR}) ，其中 (t{MIR} = 0.30 times t{w}) 。重觸發(fā)脈沖持續(xù)時(shí)間的計(jì)算方法如圖10所示。

6. 詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟

• 定時(shí)要求：脈沖寬度必須足夠長，以便被所需的輸出系統(tǒng)讀取，但又要足夠短，確保輸出脈沖在下次觸發(fā)事件之前完成。建議將輸出脈沖設(shè)置為比輸出系統(tǒng)所需的最小值長10%。
• 推薦輸入條件：由于 (bar{A}) 、B和 (CLR) 輸入采用了施密特觸發(fā)電路，允許使用緩慢或嘈雜的輸入信號(hào)。同時(shí)，輸入信號(hào)必須滿足推薦工作條件中規(guī)定的高電平和低電平要求。
• 推薦輸出條件：負(fù)載電流不得超過絕對(duì)最大額定值中列出的值。

7. 應(yīng)用曲線

通過觀察不同電源電壓和外部電容、電阻條件下的輸出脈沖持續(xù)時(shí)間曲線，可以更好地選擇合適的參數(shù)，以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。 插入Output Pulse Duration vs. External Timing Capacitance的圖片) 插入Variations in Output Pulse Duration vs Temperature的圖片)

四、電源供應(yīng)建議

電源電壓可以在絕對(duì)最大額定值規(guī)定的最小值和最大值之間選擇。每個(gè) (V{CC}) 端子都必須連接一個(gè)良好的旁路電容器，以防止電源干擾。對(duì)于單電源設(shè)備，TI推薦使用0.1μF的電容器；如果有多個(gè) (V{CC}) 端子，則每個(gè)電源端子推薦使用0.01μF或0.022μF的電容器?？梢詫⒍鄠€(gè)旁路電容器并聯(lián)使用，以抑制不同頻率的噪聲，常見的組合是0.1μF和1μF的電容器并聯(lián)。旁路電容器應(yīng)盡可能靠近電源端子安裝，以獲得最佳效果。

五、布局建議

（一）布局準(zhǔn)則

在使用多位邏輯設(shè)備時(shí)，輸入信號(hào)絕不能浮空。在許多情況下，數(shù)字邏輯設(shè)備的某些功能或部分功能可能未被使用，例如，只使用了三輸入與門的兩個(gè)輸入，或只使用了四個(gè)緩沖門中的三個(gè)。這些未使用的輸入引腳不能懸空，因?yàn)橥獠窟B接的未定義電壓會(huì)導(dǎo)致設(shè)備處于未定義的工作狀態(tài)。所有未使用的數(shù)字邏輯設(shè)備輸入都必須連接到高電平或低電平偏置，以防止浮空。具體應(yīng)施加的邏輯電平取決于設(shè)備的功能，通常將它們連接到GND或 (V_{CC}) ，選擇更合理或更方便的連接方式。一般來說，輸出浮空是可以接受的，除非該設(shè)備是收發(fā)器。

（二）布局示例

插入Layout Recommendation的圖片) 插入Trace Example的圖片)

六、設(shè)備和文檔支持

（一）文檔支持

相關(guān)文檔可以參考《Implications of Slow or Floating CMOS Inputs, SCBA004》。

（二）相關(guān)鏈接

（三）社區(qū)資源

可以訪問TI E2E?在線社區(qū)（e2e.ti.com），與其他工程師進(jìn)行交流和合作，分享知識(shí)、探索想法并解決問題。同時(shí)，TI的設(shè)計(jì)支持頁面可以幫助您快速找到有用的E2E論壇、設(shè)計(jì)支持工具和技術(shù)支持聯(lián)系方式。

（四）商標(biāo)說明

E2E是德州儀器的商標(biāo)，其他商標(biāo)歸各自所有者所有。

（五）靜電放電注意事項(xiàng)

這些設(shè)備的內(nèi)置ESD保護(hù)有限，在存儲(chǔ)或處理時(shí)，應(yīng)將引腳短接在一起或?qū)⒃O(shè)備放置在導(dǎo)電泡沫中，以防止MOS柵極受到靜電損壞。

（六）術(shù)語表

可以參考《SLYZ022 - TI Glossary》，其中列出并解釋了相關(guān)的術(shù)語、首字母縮寫詞和定義。

七、機(jī)械、封裝和訂購信息

SN74LV123A提供多種封裝選項(xiàng)，如SOIC、SSOP、SO、TSSOP和VQFN等，每種封裝都有不同的尺寸、引腳數(shù)量、包裝數(shù)量、環(huán)保計(jì)劃、引腳鍍層/球材料、MSL峰值溫度、工作溫度和設(shè)備標(biāo)記等信息。具體信息可以參考PACKAGE OPTION ADDENDUM部分。

此外，文檔還提供了TAPE AND REEL INFORMATION、TAPE AND REEL BOX DIMENSIONS、TUBE等包裝材料信息，以及各種封裝的機(jī)械數(shù)據(jù)、焊盤圖案數(shù)據(jù)等詳細(xì)內(nèi)容，方便工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。

總的來說，SNx4LV123A雙可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器具有豐富的功能和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，通過合理的設(shè)計(jì)和布局，可以在各種電子設(shè)備中發(fā)揮重要作用。希望本文對(duì)您在使用該系列產(chǎn)品時(shí)有所幫助，如果您在設(shè)計(jì)過程中遇到任何問題，歡迎在評(píng)論區(qū)留言討論。