SNx4LV123A双可重触发单稳态多谐振荡器的设计与应用

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，可用于产生特定宽度的脉冲信号。今天我们要探讨的是德州仪器（TI）的SNx4LV123A双可重触发单稳态多谐振荡器，它在众多电子设备中都有广泛应用。

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一、产品概述

SNx4LV123A系列包含SN54LV123A和SN74LV123A两款产品，它们是专为2V至5.5V (V_{CC}) 操作而设计的双可重触发单稳态多谐振荡器。该系列产品具有多种封装形式，如SOIC、SSOP、SO、TSSOP和VQFN等，以满足不同应用场景的需求。

（一）产品特性

1. 宽电压工作范围：支持2V至5.5V的 (V_{CC}) 操作，能适应多种电源环境。在5V电源下，最大传播延迟仅为11ns，确保了快速的信号处理能力。
2. 低输出噪声：在 (V{CC}=3.3V) 、 (T{A}=25^{circ}C) 的条件下，典型输出地弹（ (V{OLP}) ）小于0.8V，典型输出 (V{OH}) 下冲（ (V_{OHV}) ）大于2.3V，有效减少了信号干扰。
3. 混合模式电压操作：所有端口都支持混合模式电压操作，增强了产品的兼容性。
4. 施密特触发输入： (overline{A}) 、B和 (overline{CLR}) 输入采用施密特触发电路，能够处理缓慢的输入转换速率，确保在嘈杂环境下也能稳定工作。
5. 可重触发功能：能够产生非常长的输出脉冲，最高可达100%占空比，并且可以通过重新触发来延长脉冲持续时间。
6. 清除功能：通过清除（ (CLR) ）输入可以终止输出脉冲，方便进行脉冲控制。
7. 无毛刺上电复位：输出具有无毛刺上电复位功能，确保系统启动时的稳定性。
8. 高抗干扰能力：闩锁性能超过每JESD 78、Class 11的100mA，ESD保护超过JESD 22标准，包括2000V人体模型（A114 - A）、200V机器模型（A115 - A）和1000V充电设备模型（C101），提高了产品的可靠性。

（二）应用领域

SNx4LV123A广泛应用于各种电子设备中，如AV接收器、蓝光播放器、家庭影院、DVD录像机和播放器、台式PC或笔记本PC、数字收音机和互联网收音机播放器、数码摄像机（DVC）、嵌入式PC、GPS个人导航设备、移动互联网设备、网络附属存储（NAS）、个人数字助理（PDA）、服务器PSU、固态硬盘（SSD）、视频分析服务器以及无线耳机、键盘和鼠标等。

二、产品详细描述

（一）功能概述

SNx4LV123A内部包含两个独立的单稳态多谐振荡器。当触发时，它们会产生一个特定宽度的高输出脉冲（通常情况下， (bar{Q}) 为低脉冲）。输出脉冲长度由外部RC电路决定，具体计算公式和参数可参考应用信息部分。

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。 (bar{A}) 、B和 (overline{CLR}) 输入的施密特触发器具有足够的滞后特性，能够处理缓慢的输入转换速率，并在输出端实现无抖动触发。

一旦触发，基本脉冲持续时间可以通过重新触发低电平有效（ (bar{A}) ）或高电平有效（B）输入来延长。同时，通过将 (CLR) 置低，可以缩短脉冲持续时间。

在电源上电时，Q输出处于低电平状态， (bar{Q}) 输出处于高电平状态，并且输出无毛刺，无需额外的复位脉冲。

此外，该系列产品支持部分掉电模式操作，通过 (I_{off}) 电路可以禁用输出，防止在电源关闭时通过设备产生损坏性的电流回流。其引脚分配与 'AHC123A和 'AHCT123A设备相同，方便进行互换。

（二）功能框图

每个多谐振荡器的逻辑图（正逻辑）如下：  输入和输出时序图如下： 

（三）特性描述

1. 宽电源范围： 'LV123A设备在2V至5.5V的宽电源范围内工作，能够适应不同的电源要求。
2. 低传播延迟：在5V电源下，传播延迟最大为11ns，确保了快速的信号响应。
3. 低输出地弹和 (V_{OH}) 下冲：在 (V{CC}=3.3V) 、 (T{A}=25^{circ}C) 的条件下，典型输出地弹小于0.8V，典型输出 (V_{OH}) 下冲大于2.3V，减少了信号干扰。
4. 混合模式电压操作：支持所有端口的混合模式电压操作，提高了产品的兼容性。
5. 施密特触发输入： (overline{A}) 、B和 (CLR) 输入的施密特触发电路允许缓慢的输入转换速率和嘈杂的输入信号，增强了抗干扰能力。
6. 可配置触发方式：可以配置为上升沿或下降沿触发，满足不同的应用需求。
7. 部分掉电模式支持：支持部分掉电模式操作，降低了功耗。
8. 可重触发功能：能够产生非常长的输出脉冲，最高可达100%占空比，并且可以通过重新触发来延长脉冲持续时间。
9. 清除功能：清除信号可以覆盖输出脉冲并提前终止，方便进行脉冲控制。
10. 无毛刺上电复位：输出具有无毛刺上电复位功能，确保系统启动时的稳定性。

（四）设备功能模式

'LV123A设备的功能模式如下表所示：	INPUTS			OUTPUTS
CLR	A	B	Q	Q
L	X	X	L	H
X	H	X	L	H
X	X	L	L	H
H	L	￪
H	￬	H
￪	L	H

三、应用与实现

（一）应用信息

SNx4LV123A是一款双单稳态多谐振荡器，可以配置为多种脉冲宽度输出，并支持上升沿或下降沿触发。例如，它可以用于在输入出现上升沿或下降沿时，向微控制器发送单独的可中断输入信号。

（二）典型应用

1. 上升沿检测器和下降沿检测器


2. 设计要求

为了防止由于噪声引起的故障，需要在 (V{CC}) 和GND之间连接一个高频电容器，并尽量缩短外部组件与 (C{ext}) 和 (R{ext} / C{ext}) 端子之间的布线长度。

3. 掉电考虑

当使用较大的 (C{ext}) 值时，在关闭 'LV123A设备电源时可能会出现问题，因为电容器中存储的能量可能会导致电流通过保护二极管。为了避免这种情况，需要限制 (V{CC}) 电源的关断时间，确保电流通过输入保护二极管不超过30mA。具体计算公式为 (t = V{CC} times C{ext} / 30mA) 。通常情况下，由于电源经过了大量滤波，不会出现快速放电的情况。如果需要更快地将 (V_{CC}) 降至零，可以使用外部钳位二极管。

4. 输出脉冲持续时间

输出脉冲持续时间 (t{w}) 主要由外部电容（ (C{T}) ）和定时电阻（ (R{T}) ）的值决定。当 (C{T} geq 1000pF) 且 (K = 1.0) 时，脉冲持续时间的计算公式为 (t{w} = K times R{T} times C{T}) ，其中 (t{w}) 的单位为ns， (R{T}) 的单位为kΩ， (C{T}) 的单位为pF。如果 (C_{T} < 1000pF) ，K值可以从图3中确定。

5. 重触发数据

最小输入重触发时间（ (t{MIR}) ）是指在初始信号之后重新触发输入所需的最短时间。实验表明，为了重新触发输出脉冲，两个相邻的输入信号必须间隔 (t{MIR}) ，其中 (t{MIR} = 0.30 times t{w}) 。重触发脉冲持续时间的计算方法如图10所示。

6. 详细设计步骤

• 定时要求：脉冲宽度必须足够长，以便被所需的输出系统读取，但又要足够短，确保输出脉冲在下次触发事件之前完成。建议将输出脉冲设置为比输出系统所需的最小值长10%。
• 推荐输入条件：由于 (bar{A}) 、B和 (CLR) 输入采用了施密特触发电路，允许使用缓慢或嘈杂的输入信号。同时，输入信号必须满足推荐工作条件中规定的高电平和低电平要求。
• 推荐输出条件：负载电流不得超过绝对最大额定值中列出的值。

7. 应用曲线

通过观察不同电源电压和外部电容、电阻条件下的输出脉冲持续时间曲线，可以更好地选择合适的参数，以满足实际应用的需求。  

四、电源供应建议

电源电压可以在绝对最大额定值规定的最小值和最大值之间选择。每个 (V{CC}) 端子都必须连接一个良好的旁路电容器，以防止电源干扰。对于单电源设备，TI推荐使用0.1µF的电容器；如果有多个 (V{CC}) 端子，则每个电源端子推荐使用0.01µF或0.022µF的电容器。可以将多个旁路电容器并联使用，以抑制不同频率的噪声，常见的组合是0.1µF和1µF的电容器并联。旁路电容器应尽可能靠近电源端子安装，以获得最佳效果。

五、布局建议

（一）布局准则

在使用多位逻辑设备时，输入信号绝不能浮空。在许多情况下，数字逻辑设备的某些功能或部分功能可能未被使用，例如，只使用了三输入与门的两个输入，或只使用了四个缓冲门中的三个。这些未使用的输入引脚不能悬空，因为外部连接的未定义电压会导致设备处于未定义的工作状态。所有未使用的数字逻辑设备输入都必须连接到高电平或低电平偏置，以防止浮空。具体应施加的逻辑电平取决于设备的功能，通常将它们连接到GND或 (V_{CC}) ，选择更合理或更方便的连接方式。一般来说，输出浮空是可以接受的，除非该设备是收发器。

（二）布局示例

 

六、设备和文档支持

（一）文档支持

相关文档可以参考《Implications of Slow or Floating CMOS Inputs, SCBA004》。

（二）相关链接

可以通过以下链接快速访问技术文档、支持和社区资源、工具和软件以及样品购买等信息：	PARTS	PRODUCT FOLDER	SAMPLE & BUY	TECHNICAL DOCUMENTS	TOOLS & SOFTWARE	SUPPORT & COMMUNITY
SN54LV123A	Click here	Click here	Click here	Click here	Click here
SN74LV123A	Click here	Click here	Click here	Click here	Click here

（三）社区资源

可以访问TI E2E™在线社区（e2e.ti.com），与其他工程师进行交流和合作，分享知识、探索想法并解决问题。同时，TI的设计支持页面可以帮助您快速找到有用的E2E论坛、设计支持工具和技术支持联系方式。

（四）商标说明

E2E是德州仪器的商标，其他商标归各自所有者所有。

（五）静电放电注意事项

这些设备的内置ESD保护有限，在存储或处理时，应将引脚短接在一起或将设备放置在导电泡沫中，以防止MOS栅极受到静电损坏。

（六）术语表

可以参考《SLYZ022 - TI Glossary》，其中列出并解释了相关的术语、首字母缩写词和定义。

七、机械、封装和订购信息

SN74LV123A提供多种封装选项，如SOIC、SSOP、SO、TSSOP和VQFN等，每种封装都有不同的尺寸、引脚数量、包装数量、环保计划、引脚镀层/球材料、MSL峰值温度、工作温度和设备标记等信息。具体信息可以参考PACKAGE OPTION ADDENDUM部分。

此外，文档还提供了TAPE AND REEL INFORMATION、TAPE AND REEL BOX DIMENSIONS、TUBE等包装材料信息，以及各种封装的机械数据、焊盘图案数据等详细内容，方便工程师进行设计和生产。

总的来说，SNx4LV123A双可重触发单稳态多谐振荡器具有丰富的功能和广泛的应用场景，通过合理的设计和布局，可以在各种电子设备中发挥重要作用。希望本文对您在使用该系列产品时有所帮助，如果您在设计过程中遇到任何问题，欢迎在评论区留言讨论。