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hc245的芯片资料引脚功能图

来源:
2025-07-17
类别:基础知识
eye 1
文章创建人 拍明芯城

74HC245 芯片资料及引脚功能详细介绍

1. 概述


74HC245 是一款高速 CMOS 八路双向总线收发器,具有三态输出。它设计用于异步双向数据传输。该器件可用于隔离数据总线,或在需要双向缓冲的场合。其主要特点是提供非反相传输,也就是说,输入数据在输出端保持相同的逻辑状态。

该芯片具有两个控制输入:方向控制 (DIR)输出使能 (OE)。通过这两个引脚的组合,可以控制数据流的方向以及输出缓冲器的激活与禁用。这种灵活性使得 74HC245 在微控制器、存储器和外设之间的数据交换中发挥着关键作用。它属于 74HC 系列,意味着它采用高速 CMOS 技术制造,具有低功耗和高速运行的优点,同时保持了 TTL 兼容的输入和输出电平,使其能够方便地与各种数字逻辑系列集成。

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在现代电子设计中,数据总线的完整性和稳定性至关重要。74HC245 作为一个缓冲器和收发器,能够有效地驱动高电容负载,减少总线上的噪声,并提供电流驱动能力,确保数据在较长距离或多个设备之间传输时信号的完整性。此外,它的三态输出特性允许在多点总线系统中,不参与通信的设备将总线置于高阻态,从而避免总线冲突。这种特性在共享总线的系统中尤为重要,例如微处理器系统中的数据总线,其中多个外设可能需要访问相同的总线。


2. 芯片特性


74HC245 具备一系列优良特性,使其成为数字电路设计中的首选组件:

  • 八路双向数据传输: 芯片内部包含八个独立的收发通道,可以同时处理八位并行数据。这意味着它可以作为一个完整的字节总线收发器,非常适合处理 8 位微控制器系统中的数据。这种并行处理能力大大提高了数据传输效率。

  • 三态输出: 每个输出引脚都具有三态功能——高电平、低电平和高阻态。在高阻态下,输出引脚呈现高阻抗,基本上与电路断开,不汲取或提供电流,从而允许其他设备驱动总线而不会发生冲突。这对于共享总线的应用至关重要,例如在多路复用总线或多主设备总线系统中。当芯片的输出使能 (OE) 引脚被禁用时,所有输出都进入高阻态。

  • 高速 CMOS 技术: 采用先进的硅栅 CMOS 技术制造,确保了高速度运行和低静态功耗。与传统的 TTL 器件相比,HC 系列芯片在功耗方面有显著优势,这对于电池供电或功耗敏感的应用尤其重要。同时,它的传播延迟时间非常短,能够满足高速数据传输的需求。

  • 宽工作电压范围: 通常支持 2V 至 6V 的宽电源电压范围。这使得它可以在各种电源电压下工作,从低功耗的便携设备到标准的 5V 逻辑系统,都能够灵活应用。这种宽电压兼容性增强了其在不同系统中的适应性。

  • 低功耗: CMOS 技术固有的低功耗特性使其在静态状态下功耗极低,即使在高速运行时,动态功耗也相对较低。这有助于延长电池寿命并降低系统的热量产生。

  • TTL 兼容输入/输出: 虽然是 CMOS 器件,但其输入和输出电平与 TTL 标准兼容,可以直接与 TTL 逻辑系列器件接口,无需额外的电平转换电路。这大大简化了混合逻辑系统的设计和集成。

  • 高输出驱动能力: 能够驱动相对较大的电流,通常可以驱动多个 TTL 负载,使其在驱动总线或连接到多个输入端时表现良好。

  • 抗噪声能力强: CMOS 技术使得芯片具有较高的抗噪声能力,能够更好地抵抗外部干扰,确保数据传输的可靠性。

  • 多种封装形式: 通常提供多种标准封装,如 DIP(双列直插式封装)、SOP(小外形封装)、TSSOP(薄型收缩型小外形封装)等,以适应不同的 PCB 布局和空间限制。

这些特性共同决定了 74HC245 在数字系统中的广泛应用,包括微处理器接口、数据通信、外设连接、存储器扩展以及任何需要双向数据缓冲和隔离的场合。它的可靠性、灵活性和高性能使其成为工程师设计各种数字电路时的常用选择。


3. 引脚功能图及详细描述


为了更好地理解 74HC245 的工作原理,我们首先来看其典型的 20 引脚封装引脚功能图。

       +---U---+
A1  1  |       | 20 VCC
A2  2  |       | 19 B1
A3  3  |       | 18 B2
A4  4  |       | 17 B3
A5  5  |       | 16 B4
A6  6  |       | 15 B5
A7  7  |       | 14 B6
A8  8  |       | 13 B7
GND 9  |       | 12 B8
OE 10 |       | 11 DIR
      +-------+

引脚描述:

  1. A1 - A8 (引脚 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8): 这些是 A 端口的数据输入/输出引脚。它们是双向的,可以作为输入或输出,具体取决于 DIR 引脚的逻辑状态。在 DIR 为高电平时,A 端口作为输入;在 DIR 为低电平时,A 端口作为输出。这些引脚用于连接系统中的一个总线或一组并行信号线。每个引脚都对应 B 端口的一个引脚,形成一对传输通道。

  2. B1 - B8 (引脚 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12): 这些是 B 端口的数据输入/输出引脚。与 A 端口类似,它们也是双向的,可以作为输入或输出,具体取决于 DIR 引脚的逻辑状态。在 DIR 为高电平时,B 端口作为输出;在 DIR 为低电平时,B 端口作为输入。这些引脚用于连接系统中的另一个总线或另一组并行信号线。A 端口和 B 端口之间的数据传输方向由 DIR 引脚控制。

  3. GND (引脚 9): 接地引脚。所有数字逻辑电路都需要一个共同的参考地。这个引脚应该连接到电路的负电源端或系统地。确保良好的接地连接对于芯片的稳定工作和抗噪声能力至关重要。

  4. OE (Output Enable, 引脚 10): 输出使能引脚。这是一个低电平有效(_OE)的控制输入。当 OE 为低电平(逻辑 0)时,芯片的输出(无论是 A 端口还是 B 端口,取决于 DIR 的状态)被使能,数据可以正常传输。当 OE 为高电平(逻辑 1)时,芯片的所有输出都进入高阻态。这意味着它们与总线断开,不会影响总线上的信号。在多主设备或共享总线系统中,当 74HC245 不被用于传输数据时,将 OE 置高可以避免总线冲突。

  5. DIR (Direction, 引脚 11): 方向控制引脚。这是一个逻辑电平控制输入,用于确定数据流的方向。

    • 当 DIR 为高电平(逻辑 1)时,数据从 A 端口流向 B 端口 (A rightarrow B)。此时,A 端口作为输入,B 端口作为输出。

    • 当 DIR 为低电平(逻辑 0)时,数据从 B 端口流向 A 端口 (B rightarrow A)。此时,B 端口作为输入,A 端口作为输出。 这个引脚的选择性使得 74HC245 能够在不同设备之间实现灵活的双向通信,而无需改变硬件连接。

  6. VCC (引脚 20): 电源电压引脚。该引脚提供芯片所需的正电源电压。根据 74HC245 的规格,VCC 通常可以在 2V 到 6V 之间。为了确保芯片的稳定工作,VCC 引脚附近应放置一个去耦电容(通常为 0.1 muF),以滤除电源噪声并提供瞬时电流。


4. 功能表


下表总结了 74HC245 的主要操作模式,展示了 OE 和 DIR 引脚如何控制数据流的方向和输出状态:

OE (Output Enable)DIR (Direction)操作模式A 端口B 端口
H (高电平)X (任意)输出禁用 (高阻态)高阻态高阻态
L (低电平)L (低电平)B 端口数据传输到 A 端口输出输入
L (低电平)H (高电平)A 端口数据传输到 B 端口输入输出


解释:

  • 当 OE 为高电平(H)时,无论 DIR 引脚处于何种状态(X,即任意),74HC245 的所有 A 端口和 B 端口都处于高阻态。这意味着芯片的输出被禁用,与连接的总线断开,不传递任何数据。这在多点总线系统中非常有用,当该芯片不参与数据传输时,可以将其输出置于高阻态,从而允许其他设备使用总线而不发生冲突。

  • 当 OE 为低电平(L)时,芯片的输出被使能,数据传输功能激活。此时,DIR 引脚的状态决定了数据流的方向:

    • 如果 DIR 为低电平(L),数据将从 B 端口流向 A 端口(B rightarrow A)。这意味着 B 端口作为输入端接收数据,而 A 端口作为输出端输出数据。例如,如果 B 端口连接到微处理器的外部数据总线,而 A 端口连接到某个外设,那么微处理器可以通过 B 端口向该外设写入数据。

    • 如果 DIR 为高电平(H),数据将从 A 端口流向 B 端口(A rightarrow B)。这意味着 A 端口作为输入端接收数据,而 B 端口作为输出端输出数据。继续上面的例子,如果微处理器需要从外设读取数据,可以通过 A 端口从外设接收数据,并通过 B 端口输出到微处理器的内部总线。

通过灵活地控制 OE 和 DIR 引脚,设计人员可以精确地控制 74HC245 在数字系统中的数据流。这种精确控制对于管理复杂的数据总线系统和避免数据冲突至关重要。


5. 内部逻辑框图


74HC245 的内部结构可以简化为一个由八个相同的双向收发单元组成的阵列。每个单元都包含输入缓冲器、输出缓冲器和三态控制逻辑。

从概念上讲,每个通道(例如 A1 和 B1)之间都有一个通路。这条通路的打开和方向由 DIR 和 OE 引脚共同控制。

一个简化的内部逻辑框图如下所示:

+-------------------------------------------------+
|                                                 |
|   +---------------------------------------+     |
|   |        DIR (方向控制)               |     |
|   |         +-----------------------+     |     |
|   |         |                       |     |     |
|   |         |      方向控制逻辑     |     |     |
|   |         |                       |     |     |
|   |         +-----------+-----------+     |     |
|   |                     |                   |     |
|   |                     |                   |     |
|   |        OE (输出使能)              |     |
|   |         +-----------------------+     |     |
|   |         |                       |     |     |
|   |         |      三态控制逻辑     |     |     |
|   |         |                       |     |     |
|   |         +-----------+-----------+     |     |
|   |                     |                   |     |
|   |   +-----+   +-------+-------+   +-----+   |
|   |   |     |   |               |   |     |   |
|   |   |     |<--|  收发单元 (x8)  |-->|     |   |
|   |   | A1  |---|               |---| B1  |   |
|   |   | ... |   |  (包含输入/    |   | ... |   |
|   |   | A8  |---|  输出缓冲器)    |---| B8  |   |
|   |   |     |   |               |   |     |   |
|   |   +-----+   +-------+-------+   +-----+   |
|   |                     |                   |     |
|   +---------------------+-------------------+     |
|                                                 |
+-------------------------------------------------+

详细说明:

  • 方向控制逻辑 (DIR): 这个模块根据 DIR 引脚的逻辑状态生成内部控制信号,这些信号将控制每个收发单元中的数据通路方向。如果 DIR 为高,则打开从 A 到 B 的通路;如果 DIR 为低,则打开从 B 到 A 的通路。

  • 三态控制逻辑 (OE): 这个模块根据 OE 引脚的逻辑状态生成内部控制信号,这些信号将控制每个收发单元的输出缓冲器。如果 OE 为高,则所有输出缓冲器都进入高阻态;如果 OE 为低,则输出缓冲器正常工作,传递数据。

  • 收发单元 (x8): 芯片内部有八个独立的收发单元,每个单元对应一对 A 和 B 引脚(A1-B1, A2-B2, ..., A8-B8)。每个收发单元都包含:

    • 输入缓冲器: 接收来自输入端的信号,并将其适当整形,以确保信号的完整性并隔离输入负载。

    • 输出缓冲器: 驱动输出端的信号。这些缓冲器是三态的,由三态控制逻辑控制其开启或关闭状态。它们通常具有较高的电流驱动能力,以便能够驱动总线上的多个设备。

    • 数据通路: 在输入缓冲器和输出缓冲器之间建立的路径。该路径的建立和方向由方向控制逻辑决定。

这种模块化设计使得 74HC245 能够高效地处理并行数据,并提供精确的控制功能。每个数据通道都是独立的,确保了八位数据的同步传输。


6. 电气特性


了解 74HC245 的电气特性对于正确设计和使用该芯片至关重要。这些特性通常包括电源电压、输入/输出电压、电流、传播延迟时间以及功耗等。

6.1 绝对最大额定值 (Absolute Maximum Ratings)

这些值是芯片在不造成永久性损坏的情况下可以承受的极限。在任何情况下,都不能超过这些额定值。长时间在最大额定值附近操作可能会影响芯片的可靠性。

  • 电源电压 (VCC): -0.5V to +7V

  • 输入电压 (VI): -0.5V to VCC + 0.5V

  • 输出电压 (VO): -0.5V to VCC + 0.5V (在输出使能时)

  • 输入钳位电流 (IIK): pm20 mA (当 VI < -0.5V 或 VI > VCC + 0.5V 时)

  • 输出钳位电流 (IOK): pm20 mA (当 VO < -0.5V 或 VO > VCC + 0.5V 时)

  • 连续输出电流 (IO): pm35 mA (每个输出)

  • VCC 或 GND 上的连续电流 (ICC, IGND): pm70 mA

  • 存储温度范围 (TSTG): -65°C to +150°C

6.2 推荐工作条件 (Recommended Operating Conditions)

这些是芯片设计用于正常和可靠运行的范围。

  • 电源电压 (VCC): 2.0V to 6.0V

  • 输入高电平电压 (VIH):

    • 当 VCC = 2.0V 时: 1.5V (min)

    • 当 VCC = 4.5V 时: 3.15V (min)

    • 当 VCC = 6.0V 时: 4.2V (min)

  • 输入低电平电压 (VIL):

    • 当 VCC = 2.0V 时: 0.5V (max)

    • 当 VCC = 4.5V 时: 1.35V (max)

    • 当 VCC = 6.0V 时: 1.8V (max)

  • 工作环境温度 (TA): -40°C to +85°C

6.3 静态电气特性 (DC Electrical Characteristics)

这些特性描述了芯片在稳定状态下的电气行为。

  • 静态电源电流 (ICC): 通常在 20 muA (max) 左右。这表明芯片在不进行数据传输时的极低功耗。

  • 输出高电平电压 (VOH):

    • 当 VCC = 2.0V, IO = -4 mA 时: 1.9V (min)

    • 当 VCC = 4.5V, IO = -4 mA 时: 4.4V (min)

    • 当 VCC = 6.0V, IO = -4 mA 时: 5.9V (min)

    • 这表示在高负载情况下,输出仍然能维持接近 VCC 的高电平。

  • 输出低电平电压 (VOL):

    • 当 VCC = 2.0V, IO = 4 mA 时: 0.1V (max)

    • 当 VCC = 4.5V, IO = 4 mA 时: 0.1V (max)

    • 当 VCC = 6.0V, IO = 4 mA 时: 0.1V (max)

    • 这表示在驱动负载时,输出能维持接近 GND 的低电平。

  • 输入电流 (II): pm0.1 muA (max)。CMOS 器件的输入阻抗非常高,因此输入电流极小。

6.4 动态电气特性 (AC Electrical Characteristics)

这些特性描述了芯片在瞬态变化时的行为,例如传播延迟和切换时间。

  • 传播延迟时间 (tPD): 从输入信号变化到输出信号变化的延迟时间。

    • 当 VCC = 2.0V, CL = 50 pF 时: 15 ns (max)

    • 当 VCC = 4.5V, CL = 50 pF 时: 8 ns (max)

    • 当 VCC = 6.0V, CL = 50 pF 时: 6 ns (max)

    • 这些值表明 74HC245 具有较快的传输速度,尤其是在较高的 VCC 下。

    • A 到 B 或 B 到 A (tPLH, tPHL):

  • 输出使能延迟 (tPZL, tPZH): 从 OE 变为低电平到输出从高阻态变为有效输出状态的延迟。

  • 输出禁用延迟 (tPLZ, tPHZ): 从 OE 变为高电平到输出从有效输出状态变为高阻态的延迟。

    • 这些延迟时间对于时序关键的应用非常重要,例如在总线切换或多路复用系统中。

  • 输入转换时间 (tT): 输入信号从低到高或从高到低的转换时间。通常为 6 ns (max)。

  • 最大时钟频率 (fMAX): 尽管 74HC245 不是一个时钟驱动的设备,但其延迟特性决定了它能够处理的最大数据速率。

这些电气特性是选择和应用 74HC245 的关键参数。它们帮助工程师确保芯片在特定设计要求下能够可靠地工作,并与其他组件正确接口。在设计电路时,必须参考具体制造商的数据手册以获取最准确和最新的参数。


7. 应用场景


74HC245 是一款极其通用的芯片,广泛应用于各种数字系统中,其双向、三态特性使其成为数据总线接口的理想选择。

  • 微处理器/微控制器总线接口: 这是 74HC245 最常见的应用之一。微处理器通常有地址总线、数据总线和控制总线。74HC245 可以作为数据总线上的收发器,实现微处理器与存储器(RAM、ROM)或外设(如并行端口、传感器接口、LCD 显示器控制器)之间的数据交换。通过 DIR 引脚控制数据的读写方向,OE 引脚控制总线驱动器的使能,可以有效地管理数据流并避免总线冲突。例如,在一个系统中,CPU 可能需要从一个传感器读取数据,然后将处理后的数据写入一个显示器。74HC245 可以用于缓冲和控制数据在这两个方向上的流动。

  • 数据缓冲器和隔离器: 当一个设备需要驱动高电容负载或较长的数据线时,74HC245 可以提供必要的电流驱动能力,以确保信号的完整性。同时,它还可以作为隔离器,将总线的不同部分隔离开来,减少噪声传播,并在需要时允许部分总线处于高阻态,从而简化调试和故障排除。在复杂的系统板上,不同的模块可能需要共享数据总线,而 74HC245 可以作为这些模块之间的缓冲器,确保信号的强度和时序。

  • 电平转换: 虽然 74HC245 主要是用于总线收发,但它也可以在一定程度上实现逻辑电平转换。例如,如果 VCC 设置为 5V,并且输入信号是 3.3V CMOS 电平(满足 VIH 阈值),则输出将是 5V CMOS 电平。这在混合电压系统中非常有用,例如当一个 3.3V 微控制器需要与一个 5V 外设通信时。然而,需要注意的是,它不是专用的电平转换器,其转换能力受限于输入电压范围和 VCC 的设置。

  • 多路复用/解多路复用: 尽管不是严格意义上的多路复用器,但通过其三态输出特性,74HC245 可以在共享总线系统中实现伪多路复用。例如,在多个设备连接到同一组数据线的场景中,只有被使能的 74HC245 才能将数据放到总线上,其他未被选中的芯片则处于高阻态,从而避免总线竞争。这种能力在扩展系统总线时非常有用。

  • 并行通信接口: 在需要并行数据传输的场合,如连接到打印机端口、旧式外部存储设备或自定义硬件接口时,74HC245 可以作为有效的接口芯片,管理数据的双向流动。它能够一次性处理 8 位数据,非常适合字节宽度的数据总线。

  • 信号同步和整形: 在某些情况下,数据信号在传输过程中可能会发生畸变或衰减。74HC245 内部的缓冲器可以对信号进行整形,恢复其正确的逻辑电平,并在一定程度上提高信号的上升沿和下降沿速度,从而提高系统的时序裕度。

  • 存储器扩展: 在需要扩展微处理器系统中的存储器时,74HC245 可以用于缓冲数据总线,使其能够驱动更多的存储器芯片,同时保持信号的完整性。

  • 通用数据总线应用: 任何需要对 8 位并行数据进行双向传输、隔离或缓冲的数字电路系统,都可以考虑使用 74HC245。它提供了一种简单而可靠的解决方案来管理数据流和确保总线稳定性。

总而言之,74HC245 的多功能性、易用性和高可靠性使其成为数字电路设计工具箱中不可或缺的一部分。它在实现系统互连、提高信号质量和管理数据流方面发挥着至关重要的作用。


8. 设计考虑与注意事项


在使用 74HC245 芯片进行电路设计时,需要考虑一些关键因素,以确保其正常、稳定和可靠地工作。

  • 电源去耦: 这是任何数字 IC 设计中最基本的原则之一。在 74HC245 的 VCC 和 GND 引脚之间,应尽可能靠近芯片放置一个 0.1 muF 的陶瓷去耦电容。这个电容的作用是提供瞬时电流,以应对芯片内部逻辑门切换时所需的电流突变,同时滤除电源线上的高频噪声。如果没有足够的去耦,可能会导致电源电压波动,从而影响芯片的稳定性和可靠性,甚至引发错误的逻辑状态。对于包含多个数字 IC 的复杂系统,可能还需要在电源入口处放置一个较大的电解电容(例如 10 muF 或 100 muF)来提供更低频率的滤波。

  • 输入/输出终端电阻: 在某些高速或长距离数据传输的场景中,为了抑制信号反射和振铃,可能需要在数据线上添加终端电阻。对于 74HC245 这样具有较强驱动能力的芯片,特别是当总线长度较长或连接的设备较多时,终端电阻可以有效改善信号质量。常见的终端方式包括串联终端或并联终端(如戴维南终端)。具体电阻值应根据传输线特性阻抗和系统需求进行计算和仿真。

  • DIR 和 OE 引脚控制:

    • DIR (方向控制): 必须在数据传输之前设置好 DIR 引脚的状态,并确保在数据传输过程中保持稳定。频繁或不当的 DIR 切换可能会导致数据错误。在大多数应用中,DIR 引脚通常由微控制器的 GPIO 口或其他控制逻辑驱动。在总线切换方向时,应确保总线上没有数据正在传输,或者在数据线进入高阻态后再切换方向,以避免数据冲突或损坏。

    • OE (输出使能): 同样,OE 引脚的控制也至关重要。当 74HC245 的输出处于高阻态时,可以防止其与总线上的其他驱动器发生冲突。在多主设备总线系统中,确保在不需要驱动总线时将 OE 置高是避免总线竞争的关键。在启动或初始化时,通常建议将 OE 置高,以确保所有总线驱动器都处于高阻态,直到系统准备好进行数据传输。在数据传输完成后,或在切换到另一个总线主设备之前,也应将 OE 置高。

  • 接地和布线: 良好的接地平面是数字电路稳定运行的基石。所有地引脚都应该连接到低阻抗的共同地平面。数据线应尽可能短且平行布线,以减少串扰。避免在数据线下方割裂地平面,因为这会破坏信号回流路径,导致信号完整性问题。对于高速信号,差分布线或阻抗控制布线可能需要进一步考虑。

  • 扇出能力: 尽管 74HC245 具有较高的输出驱动能力,但每个输出引脚能够驱动的负载数量(扇出)是有限的。在设计时,应参考数据手册中提供的输出电流规格,并确保每个输出所连接的设备输入电流总和不超过芯片的最大输出电流。过载输出会导致输出电平不稳定,传播延迟增加,甚至可能永久性损坏芯片。

  • ESD 保护: 静电放电 (ESD) 对 CMOS 器件具有潜在的破坏性。虽然 74HC245 内部通常集成有 ESD 保护二极管,但在处理芯片时仍应遵循防静电措施,例如佩戴防静电手环、使用防静电台垫等。在 PCB 设计中,也可以考虑在外部添加额外的 ESD 保护器件,特别是在面对外部连接器或易受静电影响的接口处。

  • 未使用的引脚处理: 对于未使用的输入引脚,不建议悬空(浮空),因为它们可能会捕获噪声,导致芯片功耗增加或行为异常。未使用的输入引脚应连接到 VCC(对于逻辑高电平)或 GND(对于逻辑低电平),具体取决于其逻辑功能。对于未使用的输出引脚,通常可以悬空,但如果它们是三态输出,理论上它们会处于高阻态,但这仍然不是最佳实践,如果可能,将其连接到电阻上拉或下拉到稳定状态会更好。

  • 热量管理: 尽管 74HC245 功耗较低,但在高频率、高负载或极端环境温度下运行时,仍需关注芯片的散热问题。确保芯片的工作环境温度在推荐范围内,并提供适当的散热条件,例如通过 PCB 铜面积散热。

通过遵循这些设计考虑和注意事项,可以最大程度地发挥 74HC245 的性能,并确保其在各种应用中的可靠运行。在任何具体设计中,查阅芯片制造商的最新数据手册是必不可少的,因为它提供了最精确和详细的规格信息。


9. 与其他同类芯片的比较


在数字总线收发器领域,除了 74HC245 之外,还有许多其他同类芯片,它们在特性、性能和应用上有所差异。理解这些差异有助于选择最适合特定应用需求的芯片。

  • 74LS245 (TTL 版本): 这是 74HC245 的 TTL 兼容低功耗肖特基版本。

    • 功耗: 74LS245 的功耗通常远高于 74HC245。LS 系列芯片使用双极晶体管,静态功耗较高。

    • 速度: 在某些传播延迟方面,LS 系列可能比 HC 系列稍慢或相当,具体取决于具体参数。

    • 输入/输出电平: 74LS245 的输入和输出电平是标准的 TTL 电平(例如 VIH = 2V, VIL = 0.8V)。虽然 74HC245 兼容 TTL,但其输入阈值和输出驱动能力更倾向于 CMOS 电平。

    • 抗噪声能力: CMOS (HC) 器件通常具有更好的抗噪声能力,因为它们的输入阈值位于电源轨的中间。

    • 应用: 74LS245 在早期的数字系统中应用广泛,而 74HC245 在现代设计中更受欢迎,尤其是在对功耗有要求、或需要与其他 CMOS 逻辑器件接口的场景。

  • 74ACT245 / 74AC245 (高级 CMOS/高性能 CMOS 版本): 这些是 74HC245 的更高性能版本,通常用于更高速度的应用。

    • 速度: AC 和 ACT 系列的传播延迟明显低于 HC 系列,能够支持更高的数据传输速率。它们是为需要更快的开关速度的系统而设计的。

    • 功耗: 静态功耗与 HC 系列相似,但在高频运行时,动态功耗会更高,因为它们切换速度更快。

    • 驱动能力: 通常具有比 HC 系列更强的输出驱动能力,能够驱动更大的负载。

    • 噪声: 更快的开关速度可能会导致更大的瞬态电流和 EMI(电磁干扰)问题,需要更仔细的 PCB 布局和去耦。

    • 应用: 适用于高性能计算、高速数据通信和任何对速度有严苛要求的应用。

  • LVC 系列(例如 74LVC245): LVC 系列是低压 CMOS 逻辑系列,设计用于在 1.8V、2.5V、3.3V 等更低电源电压下工作,并支持宽范围的输入电压电平转换。

    • 工作电压: LVC 系列的主要优势在于其支持更低的电源电压,这是现代低功耗、高性能系统发展的趋势。

    • 电平转换: 许多 LVC 器件具有电平转换能力,意味着它们可以在输入侧接收不同于 VCC 的电压,并在输出侧输出 VCC 电平的信号。例如,74LVC245 可以在 5V VCC 下接收 3.3V 输入信号并输出 5V 信号。这使其成为多电压系统中的理想选择。

    • 速度: 通常比 HC 系列更快,与 AC/ACT 系列相当,甚至更快。

    • 功耗: 在低电压下工作时,功耗非常低。

    • 应用: 广泛应用于需要低电压操作和电平转换的现代数字系统,如手机、平板电脑、高性能处理器接口等。

  • FX 系列 (例如 74CB3T3384): 这是另一种类型的总线开关,通常不是传统意义上的缓冲器或收发器,而是基于 FET 的模拟开关。

    • 工作原理: 它们不使用传统逻辑门进行缓冲,而是使用低电阻的 FET 开关来连接或断开总线。这意味着它们对信号没有逻辑电平的改变,只进行开关操作。

    • 双向性: 本身就是双向的,不需要 DIR 引脚。

    • 信号完整性: 具有非常低的“开”电阻,对信号的衰减和延迟影响极小,非常适合需要保持信号完整性的应用。

    • 电压支持: 许多总线开关支持宽范围的电压,有些甚至可以进行电压转换。

    • 应用: 适用于热插拔、电池供电系统中的功耗管理、或需要透明信号传输(例如模拟信号或特定数字协议)的场合。缺点是缺乏传统缓冲器的驱动能力和逻辑整形功能。

总结比较:

特性74LS24574HC24574AC/ACT24574LVC245总线开关 (如 74CB3T3384)
技术TTL高速 CMOS高性能 CMOS低压 CMOS基于 FET 的模拟开关
功耗中 (高频时高)极低
速度中等偏高很高很高透明传输,无逻辑延迟
工作电压5V2V-6V2V-6V1.8V-5.5V宽范围,支持电平转换
电平转换仅限有限 CMOS/TTL通常支持多电压电平转换是,透明
驱动能力较好弱,无缓冲
应用老式 TTL 系统大多数通用数字系统高速系统低压、多电压系统热插拔、信号完整性要求高

选择哪种 245 变体取决于具体的应用需求。如果追求低功耗和通用性,74HC245 是一个很好的平衡点。如果需要极高速度,则考虑 AC/ACT 系列。如果系统是低电压或混合电压设计,LVC 系列是理想选择。而如果需要透明地切换总线而无需任何缓冲或逻辑处理,总线开关则更合适。


10. 结论


74HC245 八路双向总线收发器是一款在数字电子设计中具有广泛应用的重要集成电路。其核心价值在于能够有效管理并行数据流,提供双向传输能力、三态输出控制和必要的缓冲功能。通过对其引脚功能、内部结构、电气特性和应用场景的深入理解,我们可以清晰地看到其在微处理器系统、数据通信、外设接口以及任何需要数据缓冲和隔离的场合所扮演的关键角色。

核心优势总结:

  • 双向数据传输: 74HC245 允许数据在两个方向上自由流动(A到B或B到A),并通过 DIR 引脚进行简单控制,极大地简化了双向总线的管理。

  • 三态输出: 允许芯片的输出在不需要时进入高阻态,有效地防止了总线竞争和数据冲突,这在多主设备或多路复用总线系统中至关重要。

  • 高性能与低功耗: 作为高速 CMOS 器件,它在保持相对较低功耗的同时,提供了快速的传播延迟时间,适用于各种速度要求的应用。

  • 广泛兼容性: 其 TTL 兼容的输入/输出电平使其能够无缝地与不同逻辑系列的器件集成。

  • 驱动能力: 能够驱动高电容负载和长数据线,确保了数据传输的信号完整性。

设计中的重要性:

在设计数字电路时,74HC245 提供了一种简洁而强大的解决方案,用于解决数据总线接口的复杂性。无论是用于隔离噪声、增强驱动能力,还是实现不同组件之间的数据通信,它都表现出色。其灵活性和可靠性使得工程师能够构建更加稳定、高效和可扩展的数字系统。

然而,像所有电子元件一样,74HC245 也需要正确的设计和应用考虑。电源去耦、适当的信号终端、以及对 DIR 和 OE 引脚的精确时序控制是确保其最佳性能和系统稳定性的关键。了解其与其他同类芯片(如 LS、AC/ACT、LVC 系列和总线开关)的差异,有助于根据具体的系统需求做出明智的芯片选择。

总之,74HC245 不仅仅是一个简单的逻辑门,它是一个功能强大的总线管理工具,是构建现代复杂数字系统的基石。掌握其特性和应用技巧,对于任何从事硬件开发的工程师而言,都是一项宝贵的技能。

责任编辑:David

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