74LS157 四路二选一数据选择器：引脚图与功能详解

74LS157是一款常用的TTL（晶体管-晶体管逻辑）集成电路，属于数据选择器（Data Selector）或多路复用器（Multiplexer）家族。它能够根据控制信号的选择，从两组输入数据中选择一组输出。这种芯片在数字系统中应用广泛，例如数据路由、并行到串行转换、逻辑函数生成等。

一、 引脚图概述

74LS157通常采用16引脚的双列直插式封装（DIP）。理解其引脚排列是正确使用该芯片的基础。以下是其引脚图的概览及其典型功能：

• 1、 引脚功能速览

74LS157本质上是四个独立的二选一数据选择器集成在一个芯片中，它们共享一个共同的选择控制端（S）和一个共同的选通/使能端（G）。

• 1、 核心功能：数据选择

74LS157的核心功能是根据选择控制信号S的状态，从两组输入数据中选择一组数据输出。具体来说：

• 当**S引脚为低电平（S = L）**时，A组输入端（A1、A2、A3、A4）的数据会被选通到对应的输出端（Y1、Y2、Y3、Y4）。此时，输出端反映的是A组输入的数据状态，即：Yn=An。

• 当**S引脚为高电平（S = H）**时，B组输入端（B1、B2、B3、B4）的数据会被选通到对应的输出端（Y1、Y2、Y3、Y4）。此时，输出端反映的是B组输入的数据状态，即：Yn=Bn。

这种并行选择的能力使得74LS157非常适合在需要动态切换数据源的场合使用。

• 2、 使能/选通控制

除了数据选择功能，74LS157还具有一个低电平有效的选通/使能输入端$overline{G}$。

• 当**$overline{G}$引脚为低电平（$overline{G}$ = L）**时，芯片处于使能状态，数据选择器正常工作，输出Yn的值由S和A/B输入决定。

• 当**$overline{G}$引脚为高电平（$overline{G}$ = H）**时，芯片被禁用，无论S和A/B输入如何，所有输出Yn都将被强制为低电平（Yn = L）。这个功能在需要关闭输出或进行多路复用扩展时非常有用，可以避免不必要的信号干扰。

这种使能功能允许设计者在系统层面控制数据流，例如在总线仲裁或分时复用系统中。

• 3、 逻辑真值表

为了更直观地理解74LS157的工作原理，我们可以列出其逻辑真值表。由于四路数据选择器的行为是并行的且一致的，我们可以以单路为例进行说明。

• 注：X表示不关心（Don't Care），即该输入状态对输出没有影响。

三、 内部逻辑结构

从内部逻辑上看，74LS157可以被视为由四个独立的2输入与门、一个共同的S信号反相器、一个共同的使能与非门以及四个2输入或门构成。

每个数据通道（例如，An,Bn,Yn）都包含一个将An与S的反相信号相“与”的门，以及一个将Bn与S信号相“与”的门。这两个与门的输出再通过一个或门连接到Yn。最终，$overline{G}信号会作为共同的使能控制信号，通常通过一个与非门来控制所有输出的有效性。当overline{G}$为高时，该与非门的输出将使得所有内部选通路径被阻塞，从而强制输出为低。

四、 典型应用场景

74LS157作为一种基础逻辑器件，在数字电路设计中有广泛的应用。

• 1、 数据路由与选择

这是74LS157最直接的应用。例如，在一个系统中，处理器可能需要从两个不同的传感器（或存储区域）读取数据。通过使用74LS157，处理器可以通过控制S引脚来选择读取哪个传感器的数据。

• 2、 并行到串行转换（简易多路复用）

虽然更复杂的并行到串行转换通常使用移位寄存器，但74LS157可以在简单的场合实现类似功能。例如，可以周期性地改变S信号的状态，从而依次选择并输出A组或B组中的某一位数据。

• 3、 逻辑函数生成

74LS157也可以用于实现特定的布尔逻辑函数。通过将适当的逻辑电平（0或1）连接到A组和B组输入，并利用S作为变量，可以构造出各种组合逻辑。例如，如果An=0且Bn=1，那么Yn=S。

• 4、 扩展多路复用能力

当需要更多输入选择时，可以使用多个74LS157芯片进行级联。例如，两个74LS157可以用来构建一个八选一的数据选择器，通过控制它们的使能端和S端来实现。一个芯片的输出可以作为另一个芯片的输入，或者通过外部逻辑来控制多个芯片的使能。

• 5、 信号隔离与控制

通过控制$overline{G}$引脚，可以在需要时完全隔离或使能输出信号。这在调试、测试或系统部分功能暂时不工作时非常有用。

五、 使用注意事项

在使用74LS157或其他LS系列芯片时，需要注意以下几点：

• 电源电压： 74LS系列芯片的标准工作电压为+5V。超出此范围可能会导致芯片损坏或工作不稳定。

• 输入/输出电流： 了解其输入和输出的电流特性，以确保与连接的器件兼容，避免出现驱动能力不足或过载的情况。

• 扇出能力： 74LS系列芯片的输出驱动能力有限。连接过多的负载可能会导致输出电平异常。

• 静态功耗： 相比CMOS逻辑芯片，TTL芯片通常有更高的静态功耗，但在高速应用中表现良好。

• 未用引脚处理： 对于未使用的输入引脚，建议连接到确定的逻辑电平（VCC或GND），以避免浮空导致的噪声干扰或不确定状态。未使用的输出引脚通常可以悬空。

• 抗干扰： 在设计电路时，应考虑电源去耦电容的使用，以减少电源噪声对芯片工作的影响。

六、 总结

74LS157作为一款经典的四路二选一数据选择器，以其简洁的引脚配置和强大的数据路由功能，在数字电子领域占据着重要的地位。无论是初学者进行逻辑门实验，还是工程师设计复杂的数字系统，74LS157都是一个值得信赖且应用广泛的器件。理解其引脚功能、逻辑真值表和应用场景，是进行有效数字电路设计的关键一步。通过熟练掌握这类基础芯片，能够为构建更复杂、更高效的数字系统打下坚实的基础。