深入解析SN54221、SN54LS221、SN74221、SN74LS221双单稳态多谐振荡器

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，它能够产生特定宽度的脉冲信号，广泛应用于定时、计数、脉冲整形等电路中。今天我们要深入探讨的是德州仪器（TI）的SN54221、SN54LS221、SN74221、SN74LS221双单稳态多谐振荡器，它们具有施密特触发输入，为电路设计带来了诸多优势。

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产品概述

SN54221和SN74221是高度稳定的SN54121和SN74121单稳态触发器的双版本，其电气和开关特性与SN54121和SN74121几乎相同，引脚排列与SN54123、SN74123、SN54LS123和SN74LS123相同。并且，覆盖清除功能可以终止输出脉冲。不同型号的最大输出脉冲长度有所不同，具体如下：	型号	最大输出脉冲长度（S）
SN54221	21
SN74221	28
SN54LS221	49
SN74LS221	70

不同型号对应不同的封装，如SN54221、SN54LS221为J封装，SN74221为N封装，SN74LS221有DDB、N、NS等封装。

特性与优势

脉冲触发特性

脉冲触发发生在特定的电压电平上，与输入脉冲的转换时间没有直接关系。B输入的施密特触发输入电路（TTL迟滞）允许从转换速率低至1V/s的输入进行无抖动触发，为电路提供了出色的抗噪声能力，典型值为1.2V。内部锁存电路还提供了对$V_{CC}$噪声的高抗扰度，典型值为1.5V。

输出特性

一旦触发，输出就独立于A和B输入的进一步转换，并且是定时组件的函数，或者输出脉冲可以通过覆盖清除来终止。输入脉冲的持续时间可以相对于输出脉冲任意变化。通过选择合适的定时组件，输出脉冲长度可以从35ns变化到最大值。当$R{ext }=2 k Omega$且$C{ext}=0$时，典型情况下可实现30ns的输出脉冲，可用作直流触发复位信号。输出上升和下降时间与TTL兼容，并且与脉冲长度无关。

稳定性

通过内部补偿实现了脉冲宽度的稳定性，并且几乎不受$V{CC}$和温度的影响。在大多数应用中，脉冲稳定性仅受外部定时组件精度的限制。在全温度和$V{CC}$范围内，对于超过六个数量级的定时电容（10pF至10µF）和超过一个数量级的定时电阻（SN54221为2kΩ至30kΩ，SN74221为2kΩ至40kΩ，SN54LS221为2kΩ至70kΩ，SN74LS221为2kΩ至100kΩ），都能保持无抖动操作。

电气与开关特性

绝对最大额定值

在使用这些器件时，需要注意其绝对最大额定值，如电源电压范围、输入电压范围、存储温度范围等。超过这些额定值可能会导致器件永久性损坏。	项目	详情
电源电压范围，$V_{CC}$	“LS221”为7V，“221”为5.5V
输入电压范围，$V_{(ee)}$	见Note 1
封装热阻，$theta_{JA}$	D封装为73°C/W，DB封装为82°C/W，N封装为67°C/W，NS封装为64°C/W
存储温度范围，$T_{stg}$	-65°C至150°C

推荐工作条件

不同型号的推荐工作条件有所差异，包括电源电压、高低电平输出电流、输入脉冲上升或下降速率、工作自由空气温度等。在设计电路时，应确保器件在推荐工作条件下运行，以保证其性能和可靠性。	项目	SN54221	SN74221	单位
$V_{CC}$（电源电压）	4.5 - 5.5V	4.75 - 5.25V	V
$I_{OH}$（高电平输出电流）	-800µA	-800µA	µA
$I_{OL}$（低电平输出电流）	16mA	16mA	mA
$Delta V / Delta t$（输入脉冲上升或下降速率）	1V/s（B输入），1V/µs（A输入）	1V/s（B输入），1V/µs（A输入）	V/s或V/µs
$T_{A}$（工作自由空气温度）	-55 - 125°C	0 - 70°C	°C

开关特性

在特定的测试条件下（$V{CC}=5 ~V$，$R{L}=400 Omega$，$T_{A}=25^{circ} C$），给出了不同输入到输出的开关特性参数，如传输延迟时间、脉冲宽度等。这些参数对于评估电路的响应速度和性能非常重要。	参数	输入	输出	SN54221（典型值）	SN74221（典型值）	单位
$t_{PLH}$	A	Q	45ns	45ns	ns
$t_{PLH}$	B	Q	35ns	35ns	ns
$t_{PHL}$	A	Q	50ns	50ns	ns
$t_{PHL}$	B	Q	40ns	40ns	ns
$t{w}$（$C{ext}=80 pF$，$R_{ext}=2kOmega$）	A或B	Q或$overline{Q}$	110ns	110ns	ns

应用与设计考虑

定时组件连接

由于内部电路的原因，$R{ext } / C{ext }$端子的电位永远不会比$C_{ext }$端子更正。在连接定时组件时，需要注意这一点，以确保电路的正常工作。

引脚兼容性

这些器件的引脚分配与SN54123、SN74123、SN54LS123和SN74LS123相同，因此在某些系统中可以直接替代这些产品，只需更改外部定时组件$R{ext }$和$C{ext }$的值，但需要注意电容的极性。

抗干扰设计

施密特触发输入电路和内部锁存电路为电路提供了良好的抗噪声能力，但在实际应用中，仍然需要注意电源滤波、布线等方面的设计，以进一步提高电路的抗干扰性能。

总结

SN54221、SN54LS221、SN74221、SN74LS221双单稳态多谐振荡器具有稳定的性能、良好的抗噪声能力和广泛的应用范围。在电子设计中，合理选择和使用这些器件，可以为电路带来可靠的定时和脉冲产生功能。希望通过本文的介绍，能让大家对这些器件有更深入的了解，在实际设计中能够充分发挥它们的优势。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。