深入解析MC14538B：雙精度可重觸發(fā)/可復(fù)位單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器是一種常用的電路元件，可產(chǎn)生精確的脈沖信號(hào)。今天我們要探討的是安森美（onsemi）的MC14538B，一款雙精度可重觸發(fā)/可復(fù)位單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，它在諸多應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮著重要作用。

文件下載：NLV14538BDG.pdf

一、MC14538B概述

MC14538B是一款雙精度可重觸發(fā)/可復(fù)位單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，它可以從輸入脈沖的任一邊沿觸發(fā)，能在很寬的寬度范圍內(nèi)產(chǎn)生精確的輸出脈沖。其輸出脈沖寬度由外部定時(shí)組件 $C{X}$ 和 $R{X}$ 決定，計(jì)算公式為 $T = R{X} cdot C{X}$（秒）。該器件有SOIC - 16、SOIC - 16WB、TSSOP - 16等多種封裝形式，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

二、產(chǎn)品特點(diǎn)

1. 輸入特性：A觸發(fā)輸入允許無(wú)限的上升和下降時(shí)間，并且具有鎖存觸發(fā)輸入和獨(dú)立的鎖存復(fù)位輸入。
2. 脈沖寬度范圍：脈沖寬度范圍為10μs到10s，能滿(mǎn)足多種不同的定時(shí)需求。
3. 工作電壓：工作電壓范圍為3.0Vdc到18Vdc，具有較寬的電壓適應(yīng)性。
4. 觸發(fā)方式：可從正邊沿（A輸入）或負(fù)邊沿（B輸入）觸發(fā)，增加了使用的靈活性。
5. 驅(qū)動(dòng)能力：在額定溫度范圍內(nèi)，能夠驅(qū)動(dòng)兩個(gè)低功率TTL負(fù)載或一個(gè)低功率肖特基TTL負(fù)載。
6. 兼容性：引腳與MC14528B和CD4528B（CD4098）兼容，方便工程師進(jìn)行替換和升級(jí)。
7. 環(huán)保特性：這些器件無(wú)鉛且符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，符合環(huán)保要求。

三、主要參數(shù)

（一）最大額定值

在實(shí)際使用中，應(yīng)力超過(guò)最大額定值可能會(huì)損壞器件，影響其功能和可靠性。因此，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，一定要確保各項(xiàng)參數(shù)在額定范圍內(nèi)。

（二）電氣特性

電氣特性表詳細(xì)列出了不同電源電壓和溫度條件下，輸出電壓、輸入電壓、輸入電流、輸入電容、靜態(tài)電流等參數(shù)的取值范圍。例如，在電源電壓為5.0V、10V、15V時(shí)，輸出電壓“0”電平的典型值分別為0.05V、0.05V、0.05V；“1”電平的典型值分別為4.95V、9.95V、14.95V。這些參數(shù)為工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了重要的參考依據(jù)。

（三）開(kāi)關(guān)特性

開(kāi)關(guān)特性主要包括輸出上升時(shí)間、輸出下降時(shí)間、傳播延遲時(shí)間、輸入上升和下降時(shí)間、輸入脈沖寬度、重觸發(fā)時(shí)間、輸出脈沖寬度等。這些特性在不同的電源電壓下有不同的表現(xiàn)，且公式是在25°C的典型條件下給出的。例如，輸出上升時(shí)間 $t{TLH}$ 與負(fù)載電容 $C{L}$ 有關(guān)，不同電源電壓下有不同的計(jì)算公式。

四、工作原理

（一）觸發(fā)操作

在輸入觸發(fā)發(fā)生前，單穩(wěn)態(tài)處于靜止?fàn)顟B(tài)，Q輸出為低電平，定時(shí)電容 $C{X}$ 完全充電到 $V{DD}$。當(dāng)觸發(fā)輸入A從 $V{ss}$ 變?yōu)?$V{DD}$（同時(shí)輸入B和復(fù)位保持在 $V{DD}$）時(shí)，識(shí)別到有效觸發(fā)，比較器C1和N溝道晶體管N1導(dǎo)通，輸出鎖存器置位。隨著晶體管N1導(dǎo)通，電容 $C{X}$ 迅速向 $V{ss}$ 放電，直到達(dá)到 $V{ref1}$。此時(shí)，比較器C1狀態(tài)改變，晶體管N1關(guān)閉，比較器C2導(dǎo)通。晶體管N1關(guān)閉后，電容 $C{X}$ 通過(guò)定時(shí)電阻 $R{X}$ 向 $V{DD}$ 充電。當(dāng) $C{X}$ 兩端的電壓等于 $V_{ref2}$ 時(shí)，比較器C2狀態(tài)改變，輸出鎖存器復(fù)位（Q變?yōu)榈碗娖剑?，同時(shí)禁用比較器C2，定時(shí)周期結(jié)束，單穩(wěn)態(tài)回到靜止?fàn)顟B(tài)，等待下一次觸發(fā)。

（二）重觸發(fā)操作

如果在Q輸出返回靜止（零）狀態(tài)之前，先出現(xiàn)一個(gè)有效觸發(fā)，接著又出現(xiàn)另一個(gè)有效觸發(fā)，MC14538B就會(huì)被重觸發(fā)。在定時(shí)節(jié)點(diǎn)（引腳2或14）的電壓從 $V{ref1}$ 開(kāi)始上升但尚未達(dá)到 $V{ref2}$ 時(shí)的任何重觸發(fā)，都會(huì)導(dǎo)致輸出脈沖寬度T增加。當(dāng)啟動(dòng)有效重觸發(fā)時(shí)，$C{X}/R{X}$ 處的電壓將再次下降到 $V{ref1}$，然后沿著RC充電曲線(xiàn)向 $V{DD}$ 上升。Q輸出將保持高電平，直到最后一次有效重觸發(fā)后的時(shí)間T結(jié)束。

（三）復(fù)位操作

MC14538B可以在輸出脈沖產(chǎn)生期間進(jìn)行復(fù)位。在復(fù)位操作模式下，復(fù)位輸入上的輸入脈沖設(shè)置復(fù)位鎖存器，并通過(guò)導(dǎo)通晶體管P1使電容快速充電到 $V{DD}$。當(dāng)電容上的電壓達(dá)到 $V{ref2}$ 時(shí)，復(fù)位鎖存器將清除，并準(zhǔn)備接受下一個(gè)脈沖。如果復(fù)位輸入保持低電平，任何出現(xiàn)的觸發(fā)輸入都將被抑制，輸出鎖存器的Q和 $overline{Q}$ 輸出將不會(huì)改變。由于在檢測(cè)到復(fù)位輸入上的低電平時(shí)Q輸出被復(fù)位，因此輸出脈沖T可以顯著短于最小脈沖寬度規(guī)格。

五、應(yīng)用場(chǎng)景

（一）可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路

在需要對(duì)脈沖進(jìn)行擴(kuò)展或延長(zhǎng)的場(chǎng)景中，MC14538B的可重觸發(fā)功能可以發(fā)揮重要作用。例如，在一些信號(hào)處理電路中，當(dāng)輸入信號(hào)的脈沖寬度較短，而后續(xù)電路需要較長(zhǎng)的脈沖寬度時(shí)，可以使用MC14538B進(jìn)行脈沖擴(kuò)展。

（二）不可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路

在一些對(duì)脈沖寬度要求固定的場(chǎng)景中，可以將MC14538B配置為不可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路。例如，在定時(shí)控制電路中，精確控制某個(gè)設(shè)備的工作時(shí)間。

（三）其他應(yīng)用

還可以用于波形整形、脈沖計(jì)數(shù)等電路中，根據(jù)具體的需求進(jìn)行靈活配置。

六、使用注意事項(xiàng)

（一）溫度降額

對(duì)于“D/DW”封裝，從65°C到125°C，功率耗散以–7.0mW/°C的速率下降。在高溫環(huán)境下使用時(shí)，需要考慮溫度對(duì)器件性能的影響。

（二）電壓限制

雖然器件包含保護(hù)電路，但仍需避免向高阻抗電路施加高于最大額定電壓的電壓。為了正常工作，$V{in}$ 和 $V{out}$ 應(yīng)限制在 $V{SS} leq (V{in} 或 V{out}) leq V{DD}$ 的范圍內(nèi)。

（三）未使用引腳處理

未使用的輸入必須始終連接到適當(dāng)?shù)倪壿嬰妷弘娖剑ㄈ?$V{ss}$ 或 $V{DD}$），未使用的輸出必須保持開(kāi)路。

七、總結(jié)

MC14538B作為一款功能強(qiáng)大的雙精度可重觸發(fā)/可復(fù)位單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，具有寬脈沖寬度范圍、靈活的觸發(fā)方式、良好的驅(qū)動(dòng)能力和兼容性等優(yōu)點(diǎn)。在電子設(shè)計(jì)中，工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇外部定時(shí)組件 $C{X}$ 和 $R{X}$，充分發(fā)揮MC14538B的性能。同時(shí)，在使用過(guò)程中要注意各項(xiàng)參數(shù)的限制和使用注意事項(xiàng)，以確保電路的穩(wěn)定運(yùn)行。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類(lèi)似器件的使用問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。