CDx4HC(T)138/238 高速CMOS逻辑3 - 8线解码器/解复用器深度解析

在电子设计领域，解码器和解复用器是非常重要的逻辑器件，它们能够实现地址解码和数据路由等功能。今天我们就来详细探讨一下德州仪器（TI）的CDx4HC(T)138和CDx4HC(T)238系列高速CMOS逻辑3 - 8线解码器/解复用器。

文件下载：cd74hc138.pdf

一、产品概述

CDx4HC(T)138和CDx4HC(T)238系列器件包括CD54HC138、CD74HC138、CD54HCT138、CD74HCT138、CD54HC238、CD74HC238、CD54HCT238和CD74HCT238等型号。这些器件是高速硅栅CMOS解码器，非常适合用于内存地址解码或数据路由应用。它们内部包含一个单一的3:8解码器，具有三个地址选择输入（A₂、A₁和A₀），可实现正常的八选一解码功能。同时，还提供了三个选通输入（G₂、G₁和G₀），用于简化级联和实现解复用功能。

二、产品特性

（一）输出选择

• '138型号：八个数据输出中，选中的输出为低电平有效。
• '238型号：八个数据输出中，选中的输出为高电平有效。

（二）端口与级联

可作为I/O端口或内存选择器使用，并且通过三个使能输入能够方便地进行级联操作。

（三）电气性能

• 传播延迟：在(V{CC}=5V)、(C{L}=15pF)、(T_{A}=25^{circ}C)的典型条件下，传播延迟仅为13ns，能够实现快速的数据处理。
• 扇出能力：总线驱动器输出可驱动15个LSTTL负载，标准输出可驱动10个LSTTL负载。
• 工作温度范围：非常宽泛，从 - 55°C到125°C，适用于各种恶劣的工作环境。
• 功耗：与LSTTL逻辑IC相比，显著降低了功耗，更加节能。

（四）不同类型特性

• HC类型：工作电压范围为2V到6V，具有较高的抗噪声能力，在(V{CC}=5V)时，(N{IL}=30%)，(N_{IH}=30%)。
• HCT类型：工作电压范围为4.5V到5.5V，可直接与LSTTL输入逻辑兼容，(V{IL}=0.8V)（最大），(V{IH}=2V)（最小），并且具有CMOS输入兼容性，在(V{OL})、(V{OH})时，(I_{I} ≤1μA)。

三、引脚配置与功能

这些器件采用16引脚封装，不同封装类型的尺寸有所不同。引脚功能如下：	PIN	SOIC or TSSOP NO.	NAME	I/O (1)	DESCRIPTION
1	1	A₀	I	地址选择0
2	2	A₁	I	地址选择1
3	3	A₂	I	地址选择2
4	4	G₀	I	输出选通0，低电平有效
5	5	G₁	I	输出选通1，低电平有效
6	6	G₂	I	输出选通2
7	7	Y₇	O	输出7
8	8	GND	-	接地
9	9	Y₆	O	输出6
10	10	Y₅	O	输出5
11	11	Y₄	O	输出4
12	12	Y₃	O	输出3
13	13	Y₂	O	输出2
14	14	Y₁	O	输出1
15	15	Y₀	O	输出0
16	16	V₍₎	-	正电源

四、参数规格

（一）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，例如电源电压(V{CC})的范围为 - 0.5V到7V，输出源或灌电流(I{O})每个输出引脚最大为±25mA等。超出这些额定值可能会导致器件永久性损坏。

（二）推荐工作条件

• HC类型：电源电压范围为2V到6V。
• HCT类型：电源电压范围为4.5V到5.5V。 输入电压(V{I})和输出电压(V{O})的范围均为0到(V{CC})，输入上升和下降时间(t{t})会根据不同的(V_{CC})值有所变化。

（三）热信息

不同封装类型的热阻不同，例如CD74HC(T)138、CD74HC(T)238的PDIP封装热阻为67°C/W，SOIC封装热阻为73°C/W等。在设计散热方案时，需要考虑这些热阻参数。

（四）电气特性

包括高电平输入电压(V{IH})、低电平输入电压(V{IL})、高电平输出电压(V{OH})、低电平输出电压(V{OL})、输入泄漏电流(I{I})和电源电流(I{CC})等参数，这些参数会随着温度和工作电压的变化而有所不同。

（五）开关特性

主要包括地址到输出的传播延迟(t{pd})、选通到输出的传播延迟以及输出转换时间(t{t})等。在不同的(V{CC})和负载电容(C{L})条件下，这些参数也会有所变化。

五、功能模式

（一）'138型号功能表

STROBE			ADDRESS			OUTPUTS
G₂	G₁	G₀	A₂	A₁	A₀	Y₀	Y₁	Y₂	Y₃	Y₄	Y₅	Y₆	Y₇
X	X	H	X	X	X	H	H	H	H	H	H	H	H
L	X	X	X	X	X	H	H	H	H	H	H	H	H
X	H	X	X	X	X	H	H	H	H	H	H	H	H
H	L	L	L	L	L	L	H	H	H	H	H	H	H
H	L	L	L	L	H	H	L	H	H	H	H	H	H
H	L	L	L	H	L	H	H	L	H	H	H	H	H
H	L	L	L	H	H	H	H	H	L	H	H	H	H
H	L	L	H	L	L	H	H	H	H	L	H	H	H
H	L	L	H	L	H	H	H	H	H	H	L	H	H
H	L	L	H	H	L	H	H	H	H	H	H	L	H
H	L	L	H	H	H	H	H	H	H	H	H	H	L

（二）'238型号功能表

STROBE			ADDRESS			OUTPUTS
G₂	G₁	G₀	A₂	A₁	A₀	Y₀	Y₁	Y₂	Y₃	Y₄	Y₅	Y₆	Y₇
X	X	H	X	X	X	L	L	L	L	L	L	L	L
L	X	X	X	X	X	L	L	L	L	L	L	L	L
X	H	X	X	X	X	L	L	L	L	L	L	L	L
H	L	L	L	L	L	H	L	L	L	L	L	L	L
H	L	L	L	L	H	L	H	L	L	L	L	L	L
H	L	L	L	H	L	L	L	H	L	L	L	L	L
H	L	L	L	H	H	L	L	L	H	L	L	L	L
H	L	L	H	L	L	L	L	L	L	H	L	L	L
H	L	L	H	L	H	L	L	L	L	L	H	L	L
H	L	L	H	H	L	L	L	L	L	L	L	H	L
H	L	L	H	H	H	L	L	L	L	L	L	L	H

从这些功能表中可以清晰地看到，选通输入和地址输入如何决定输出的状态。

六、设计建议

（一）电源供应

电源可以选择推荐工作条件范围内的任意电压值，每个(V_{CC})端子都应连接一个良好的旁路电容，以防止电源干扰。推荐使用0.1μF的电容，也可以并联多个旁路电容来抑制不同频率的噪声。旁路电容应尽可能靠近电源端子安装，以获得最佳效果。

（二）布局注意事项

在使用多输入和多通道逻辑器件时，输入引脚绝不能悬空。对于未使用的输入引脚，必须将其连接到逻辑高或逻辑低电压，具体连接方式要根据器件的功能和输入电压规格来确定。一般来说，可以将输入引脚连接到GND或(V_{CC})。

七、支持与文档

TI提供了丰富的开发工具和软件，用于评估器件性能、生成代码和开发解决方案。同时，用户可以通过ti.com上的设备产品文件夹订阅文档更新通知，还可以在TI E2E™支持论坛上获取快速、经过验证的答案和设计帮助。

八、总结

CDx4HC(T)138和CDx4HC(T)238系列高速CMOS逻辑3 - 8线解码器/解复用器具有高速、低功耗、宽工作温度范围等优点，适用于多种电子应用场景。在设计过程中，我们需要根据具体的应用需求，合理选择器件类型和封装形式，并注意其电气特性、热特性以及布局等方面的要求。大家在实际使用中有没有遇到过什么问题呢？欢迎在评论区分享交流。