德州儀器SN74HC74N D型觸發器中文資料

一、型號與類型

德州儀器（TI）生產的SN74HC74N是一款具有清零和預置功能的雙路負邊沿觸發式D型觸發器。在數字電路設計中，D型觸發器是一種重要的時序邏輯元件，能夠存儲一位二進制數據，并在時鐘信號的特定沿（上升沿或下降沿）觸發時更新其狀態。SN74HC74N具體屬于74HC系列，該系列以其高速、低功耗和寬工作電壓范圍等特點在數字電子領域廣泛應用。該型號采用PDIP（雙列直插式封裝），共有14個引腳，便于在電路板上進行安裝和連接。

　　廠商名稱：TI德州儀器

　　元件分類：觸發器

　　中文描述： 具有清零和預置端的雙路負邊沿觸發式D型觸發器，14引腳，PDIP封裝

　　英文描述： Dual D-Type Positive-Edge-Triggered Flip-Flops With Clear and Preset

　　數據手冊：http://www.qoodd.com/data/k01-341642-SN74HC74N.html

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　　SN74HC74N概述

　　SN74HC74N是具有清晰和預置功能的雙D型正沿觸發觸發器。預設（PRE）或清除（CLR）輸入上的低電平設置或重置輸出，而與其他輸入的電平無關。當PRE和CLR處于非活動狀態（高電平）時，滿足建立時間要求的數據（D）輸入上的數據將在時鐘（CLK）脈沖的上升沿傳輸到輸出。時鐘觸發發生在電壓電平上，與CLK的上升時間沒有直接關系。在保持時間間隔之后，可以更改D輸入端的數據，而不會影響輸出端的電平。

　　寬工作電壓范圍

　　輸出可驅動多達10個LSTTL負載

　　低功耗

　　15ns典型TPD

　　5V時±4mA輸出驅動

　　應用

　　工業，通信與網絡

　　SN74HC74N中文參數

　　SN74HC74N引腳圖

二、工作原理

SN74HC74N的工作原理基于D型觸發器的基本概念。D型觸發器具有一個數據輸入端（D）、一個時鐘輸入端（CLK）、一個清零端（CLR）、一個預置端（PRE）、以及兩個互補的輸出端（Q和Q'）。當CLR或PRE端接收到低電平信號時，觸發器會立即被清零或預置到相應的狀態，而與D端和CLK端的信號無關。在CLR和PRE都處于高電平（非活動狀態）時，D端的數據會在CLK的上升沿被捕獲并傳輸到輸出端Q，同時Q'輸出端的狀態與Q相反。

具體來說，當CLR為低電平時，無論D和PRE的狀態如何，Q都會被置為0，Q'為1，實現清零功能。同樣，當PRE為低電平時，Q會被置為1，Q'為0，實現預置功能。在CLR和PRE都未激活的情況下，D端的數據會在CLK的上升沿被鎖存到Q端，這種特性使得D型觸發器非常適合用于同步時序電路設計。

三、特點

1. 雙路觸發器：SN74HC74N內部集成了兩個獨立的D型觸發器，可以在單個封裝內實現更復雜的邏輯功能，減少電路板上所需的元件數量。

2. 清零和預置功能：通過CLR和PRE引腳，用戶可以在任何時刻對觸發器進行清零或預置操作，為電路設計提供了更多的靈活性和控制能力。

3. 寬工作電壓范圍：該觸發器支持2V至6V的工作電壓范圍，能夠適應多種電源環境，提高了設計的通用性和兼容性。

4. 低功耗：采用CMOS技術，具有較低的靜態功耗，適用于電池供電的設備或需要低功耗運行的場景。

5. 高速性能：具有快速的切換時間（典型值15ns），適合高速運作的電路，能夠提升系統的整體性能。

6. 強抗干擾能力：邊沿觸發方式使得觸發器對時鐘信號的噪聲和抖動具有較強的抵抗能力，提高了系統的穩定性和可靠性。

7. 多種封裝形式：雖然本文主要討論的是PDIP封裝的SN74HC74N，但德州儀器還提供了其他封裝形式（如SOIC、SSOP等），以滿足不同應用場景的需求。

四、應用

SN74HC74N由于其卓越的性能和廣泛的應用場景，在數字電路設計中扮演著重要角色。以下是一些典型的應用示例：

1. 時鐘信號處理：SN74HC74N可用于時鐘信號的邊緣檢測，通過捕獲時鐘信號的上升沿來同步數據信號，實現數據的準確傳輸和存儲。

2. 數據存儲與轉換：利用D型觸發器的數據保持功能，SN74HC74N可以存儲一位的二進制數據，直到被重置。這在需要臨時保留數據或狀態的電路設計中非常有用，如計數器、寄存器等。

3. 頻率分頻：在數字時鐘系統中，SN74HC74N可用于構建分頻器，將輸入的高頻時鐘信號分頻為較低頻率的輸出，以滿足不同設備對時鐘頻率的需求。

4. 序列生成與控制：在復雜的邏輯電路中，SN74HC74N可以用來生成和控制信號序列，實現特定的邏輯功能，如序列探測器、狀態機等。

5. 系統復位設計：利用SN74HC74N的清零和預置功能，可以實現系統的安全啟動和停止操作，確保系統在電源打開或意外故障后能夠恢復到安全狀態。

五、參數

以下是SN74HC74N的一些關鍵參數：

• 電源電壓：2V至6V

• 最大工作頻率：60MHz（取決于電源電壓和負載條件）

• 典型傳播延遲時間：15ns（@5V, CL=50pF）

• 最大傳播延遲時間：30ns（@6V, CL=50pF）

• 輸出高電平電壓（VOH）：典型值約為電源電壓的90%（最小值取決于電源電壓）

• 輸出低電平電壓（VOL）：典型值約為0.1V（最大值取決于電源電壓）

• 輸入高電平電壓（VIH）：最小值為電源電壓的70%（對于Vcc=2V至6V）

• 輸入低電平電壓（VIL）：最大值為電源電壓的30%（對于Vcc=2V至6V）

• 輸入電流（IIL/IIH）：在規定的輸入電壓范圍內，輸入電流應保持在較低水平，以避免功耗過大或影響其他電路性能。

• 靜態功耗（PD）：在典型工作條件下，靜態功耗非常低，適合低功耗應用。

• 封裝形式：PDIP（雙列直插式封裝），引腳數為14。

• 工作溫度范圍：通常為-40°C至+85°C（商業級），也有工業級或軍用級版本，工作溫度范圍更廣。

• 存儲溫度范圍：-65°C至+150°C，確保芯片在存儲和運輸過程中不受溫度影響而損壞。

六、設計注意事項

1. 電源穩定性：確保為SN74HC74N提供穩定的工作電壓，避免電壓波動對觸發器性能的影響。

2. 去耦電容：在電源引腳附近添加適當的去耦電容，以減少電源噪聲對觸發器內部電路的影響。

3. 輸入保護：為了防止外部電路對觸發器輸入端的意外損壞，可以在輸入端添加限流電阻或二極管等保護元件。

4. 時鐘信號質量：確保時鐘信號具有清晰的上升沿和下降沿，減少時鐘抖動和噪聲，以保證觸發器的準確觸發。

5. 負載匹配：在設計輸出電路時，注意匹配觸發器的輸出驅動能力和負載的輸入電容，以避免信號波形畸變或傳播延遲增加。

6. 布局與布線：合理的布局和布線對于減少電磁干擾（EMI）和信號串擾至關重要，確保觸發器在復雜電路環境中仍能正常工作。

七、總結

德州儀器SN74HC74N是一款功能強大、性能優越的雙路負邊沿觸發式D型觸發器，具有清零和預置功能，廣泛應用于數字電路設計的各個領域。其高速、低功耗、寬工作電壓范圍等特點，使得它在多種應用場景下都能表現出色。通過深入了解SN74HC74N的工作原理、特點、應用和參數，設計師可以更好地利用這一元件，構建出高效、可靠的數字電路系統。在設計過程中，注意遵循相關的設計注意事項，以確保觸發器能夠穩定、可靠地工作，為整個系統的性能提供有力保障。