CDx4AC153 双 4 线至 1 线数据选择器/多路复用器解析

在电子设计领域，数据选择器/多路复用器是一种关键的逻辑器件，它能从多个输入信号中选择一个输出，广泛应用于数字电路、通信系统等众多领域。今天，我们就来详细探讨一下德州仪器（TI）的 CDx4AC153 双 4 线至 1 线数据选择器/多路复用器。

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一、产品概述

CDx4AC153 系列包含 CD54AC153 和 CD74AC153 等型号，该器件具有以下显著特点：

1. 宽电压工作范围：AC 类型支持 1.5V 至 5.5V 的电源电压，能适应不同的电源环境，且在电源电压的 30% 处具备平衡的抗噪声能力。
2. 高速低功耗：拥有双极型 F、AS 和 S 的速度，同时功耗显著降低，在追求高性能和低功耗的设计中表现出色。
3. 平衡的传播延迟：确保信号在传输过程中的稳定性和一致性，减少信号失真。
4. 强大的输出驱动能力：输出驱动电流可达 ±24mA，能够驱动多达 15 个 F 器件，增强了信号的传输能力。
5. 抗闩锁设计：采用抗 SCR 闩锁的 CMOS 工艺和电路设计，提高了器件的可靠性和稳定性。
6. 高 ESD 保护：静电放电（ESD）保护超过 2kV（符合 MIL - STD - 883，方法 3015），有效防止静电对器件造成损坏。

二、器件信息

2.1 封装形式

CDx4AC153 提供多种封装形式，以满足不同的应用需求，具体信息如下：	PART NUMBER	PACKAGE (1)	PACKAGE SIZE (2)	BODY SIZE (3)
CDx4AC153	N (PDIP, 16)	19.3mm × 9.4mm	19.3mm × 6.35mm
D (SOIC, 16)	9.9mm × 6mm	9.9mm × 3.9mm
PW (TSSOP, 16)	5mm × 6.4mm	5mm × 4.4mm
BQB (WQFN, 16)	3.5mm × 2.5mm	3.5mm × 2.5mm

2.2 引脚配置与功能

CDx4AC153 有不同的引脚排列，以适应不同的封装。下面是其引脚功能的详细说明：	PIN NO.	NAME	TYPE (1)	DESCRIPTION
1	1G	I	通道 1 输出选通，低电平有效
2	B	I	地址选择 B
3	1C3	I	通道 1 数据输入 3
4	1C2	I	通道 1 数据输入 2
5	1C1	I	通道 1 数据输入 1
6	1C0	I	通道 1 数据输入 0
7	1Y	O	通道 1 数据输出
8	GND	-	接地
9	2Y	I	通道 2 数据输出
10	2C0	I	通道 2 数据输入 0
11	2C1	I	通道 2 数据输入 1
12	2C2	I	通道 2 数据输入 2
13	2C3	I	通道 2 数据输入 3
14	A	I	地址选择 A
15	2G	I	通道 2 输出选通，低电平有效
16	V CC	-	正电源
Thermal Pad (2)		-	热焊盘可连接到 GND 或悬空，切勿连接到其他信号或电源（仅 BQB 封装）

三、规格参数

3.1 绝对最大额定值

在使用器件时，必须注意其绝对最大额定值，超过这些值可能会导致器件永久性损坏。例如，电源电压 (V_{CC}) 的最大值为 9V，最小值为 - 0.5V 等。

3.2 ESD 额定值

该器件的人体模型（HBM）静电放电额定值为 ±2000V，这表明它在一定程度上能够抵抗静电干扰，但在实际操作中仍需采取适当的防静电措施。

3.3 推荐工作条件

CDx4AC153 的推荐工作条件涵盖了不同温度范围和电源电压下的各项参数。例如，电源电压 (V{CC}) 推荐在 1.5V 至 5.5V 之间，高电平输入电压 (V{IH}) 和低电平输入电压 (V{IL}) 会根据不同的 (V{CC}) 值而有所不同。在设计电路时，务必确保器件在推荐工作条件下运行，以保证其性能和可靠性。

3.4 热信息

不同封装的热性能参数有所差异，如结到环境的热阻 (R{θJA})、结到外壳（顶部）的热阻 (R{θJC(top)}) 等。这些参数对于评估器件的散热情况和进行热设计非常重要。例如，D（SOIC）封装的 (R{θJA}) 为 119.9°C/W，而 N（PDIP）封装的 (R{θJA}) 为 67°C/W。

3.5 电气特性

电气特性包括输出高电平电压 (V{OH})、输出低电平电压 (V{OL})、输入电流 (I{I}) 和电源电流 (I{CC}) 等。这些参数在不同的测试条件和温度范围内有所变化，在设计电路时需要根据具体需求进行考虑。

3.6 开关特性

开关特性描述了器件在不同电源电压和负载电容下的信号传输延迟时间，如 (t{PLH})（低到高传输延迟）和 (t{PHL})（高到低传输延迟）。不同的电源电压（如 (V{CC}=1.5V)、(V{CC}=3.3Vpm0.3V)、(V_{CC}=5Vpm0.5V)）会对开关特性产生影响，在高速电路设计中，这些参数至关重要。

3.7 工作特性

在 (T{A}=25^{circ}C) 时，功率耗散电容 (C{od}) 为 93pF，这一参数有助于评估器件的功耗情况。

四、详细描述

4.1 功能框图

CDx4AC153 的功能框图展示了其内部逻辑结构，包含多个传输门（TG）和地址选择输入（A、B），通过这些结构实现从多个输入数据中选择一个输出。

4.2 器件功能模式

通过功能表可以清晰地了解器件在不同输入条件下的输出状态。例如，当选通信号 (G) 为高电平时，输出 (Y) 为低电平；当 (G) 为低电平时，根据地址选择输入（A、B）和数据输入（C0 - C3）的组合，输出相应的数据。

五、应用与实现

5.1 电源供应建议

电源电压应在推荐的最小和最大额定值之间，每个 (V{CC}) 端子都应配备良好的旁路电容，以防止电源干扰。对于单电源器件，推荐使用 0.1µF 的旁路电容；如果有多个 (V{CC}) 端子，每个电源端子推荐使用 0.01µF 或 0.022µF 的电容。可以并联多个旁路电容以抑制不同频率的噪声，如常见的 0.1µF 和 1µF 电容并联使用。旁路电容应尽可能靠近电源端子安装，以获得最佳效果。

5.2 布局

布局指南

在使用多输入和多通道逻辑器件时，输入引脚绝不能悬空。未使用的输入引脚必须连接到逻辑高电平或逻辑低电平，以防止其处于不确定状态，影响器件的正常运行。通常，输入引脚会连接到 GND 或 (V_{CC})，具体取决于器件的逻辑功能和设计便利性。

布局示例

布局示例展示了如何合理地布置器件和旁路电容，以及如何处理未使用的输入引脚。例如，建议进行 GND 填充以提高信号隔离、降低噪声和散热，信号线路应避免 90° 拐角等。

六、总结

CDx4AC153 双 4 线至 1 线数据选择器/多路复用器具有宽电压工作范围、高速低功耗、平衡的传播延迟和强大的输出驱动能力等优点。在实际应用中，我们需要根据具体的设计需求，合理选择封装形式，确保器件在推荐工作条件下运行，并注意电源供应、布局等方面的问题，以充分发挥其性能优势。希望本文能为电子工程师在使用 CDx4AC153 进行电路设计时提供有益的参考。你在使用类似器件时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。