干货分享 | 逻辑器件10问10答,你能答对几个?(附:应用手册下载)
来源:安世半导体 发布时间:2021-11-03 分享至微信

尽管逻辑器件自工程师还在使用计算尺时已经大量涌现,但逻辑器件如今仍是许多嵌入式设计的主要器件。因为现在的系统需要比过去更加小巧、节能和更加便携,如今的设计师需要使用的逻辑器件比以往更多。

下文列出了有关逻辑器件的10个常见问题,试试看,你能答对几个?


01

逻辑器件的最大工作频率是多少?

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同步逻辑器件(与时钟有关)的数据手册提供了最大工作频率(例如,74HC165 在特定电压/驱动电流下的额定最大频率为 56 MHz)。异步逻辑器件的数据手册(通用门,与时钟无关)通常不提供此数据。通常,在 PCB 的容性负载和外部电路成为限制因素之前,逻辑器件的时钟频率可以达到约 100 MHz。大多数器件均具有 IBIS 模型,可在特定用户频率下进行器件仿真。


02

各种逻辑系列的输出驱动是多少?

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Nexperia 逻辑器件的输出驱动能力在 3 mA(HEF 系列)和100 mA (NPIC)之间。有关各系列输出驱动电流的完整表格,请参见《逻辑器件应用手册》附录。


03

施密特触发器和施密特触发器“动作”输入之间有什么区别?

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施密特触发器为输入信号增加了迟滞,以减少在转换点附近产生的噪声的影响。“真正的”施密特触发器将在数据手册中列出两个转换阈值,即 Vt+(低电平至高电平转换)和 Vt-(高电平至低电平转换)。施密特触发器功能允许输入信号具有较长的转换时间。没有最大输入转换下降和上升速率(∆t/∆V)。

施密特触发器“动作”输入将具有数据手册中未指定的较小的磁滞(无 Vt+/Vt- 列表),对于输入信号(如标准逻辑输入)有最大转换下降和上升速率要求。

标准(非施密特或任何其他类型)输入的每伏特上升时间最大值为 10–20 ns。施密特触发器“动作”输入的每伏特上升时间最大值则为 20–100 ns。“真正的”施密特触发器器件的每伏特上升时间基本上为不受限。


04

如果逻辑门高于或低于最高额定温度会怎样?

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逻辑器件的操作应限制在数据手册的额定范围内(大多数器件为 Ta = -40℃ 至+125℃)。

超过此额定值进行操作可能会超出最高结温(+150℃)并影响使用寿命或导致器件损坏。低于此额定值进行操作可能会导致器件无法遵守数据手册中有关电源/电压/时序的规格(由温度降低产生的导通电阻引起)。


05

逻辑门的工作寿命是多长?

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工作寿命是衡量器件在偏置(通电)条件下可运行时间的度量。逻辑器件没有特定的设计使用寿命,3,040亿小时的 MTBF 计算值(74AUP1G08GM)意味着逻辑门可以“永远”持续运行。实际应用表明,连续上电运行超过 50 年的器件未见任何退化迹象。


06

我可以将开漏输出上拉至高于 VCC 吗?

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有关 Vo 规范,请查阅数据手册。例如,74HC06(带开漏输出的三路反相器)的 VCC 额定值为 2.0 V–6.0 V,相对于 VCC 的 Vo 为 0V。但是,74LVC1G06(带开漏输出的单路反相器)的 VCC 范围为1.65 V–5.5 V,Vo 范围为 0 V–5.5V。HC 系列的输出不能超过 VCC,但是 LVC 版本的输出可以。


07

金线和铜线键合有什么区别?

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过去,集成电路在封装引线框架和芯片之间使用金焊线。这是因为金线非常易于连接至芯片焊盘。铜超声波焊接方面的近期创新,使铜线键合成为可能。除了可大幅降低焊线成本以外,铜实际上是比金更好的导体(铜的导电率= 58 Ωm−1,金的导电率= 45 Ωm−1)。


08

我可以使用逻辑门驱动其余电路的 VCC 吗?它可以对 VCC 电容进行放电吗?

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必须始终注意供电逻辑门的输出驱动能力。请参见附录中逻辑器件系列的输出驱动能力列表。由于接收逻辑门将提供一个 VCC 至地的去耦电容,因此必须在计算中加入电容的瞬间充电电流。


09

当VCC = 0 V时,可以向输入/输出端提供信号电压吗?

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旧款逻辑器件系列可能会消耗过多的功率,甚至可能“反向驱动”该器件(从输入/输出引脚泄漏到 VCC 电源轨的功率足以使逻辑器件意外通电)。新款逻辑器件系列(LVC、AUP、AXP、LV-A等)提供称为“Ioff”的功能,可在 VCC = 0 时将输出引脚与逻辑器件的内部电路隔离。输入端的过压容限功能可使输入端在无电源电压时保持高阻抗。在这种情况下,从输入到VCC轨之间没有二极管路径(请参见逻辑器件系列章节中的输入级原理图)。


10

我可以直接用逻辑门驱动LED吗?

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这将视具体情况而定。LED 消耗的驱动电流从几毫安到几安培。逻辑器件系列的驱动范围从几毫安到 24 mA(LVC系列),甚至是 100 mA(NPIC系列)。必须始终确认逻辑器件系列的输出驱动器与 LED 的驱动器要求兼容。


以上10个问题没有难倒你?别急,还有呢!


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