德州仪器SN74HC74N D型触发器中文资料

一、型号与类型

德州仪器（TI）生产的SN74HC74N是一款具有清零和预置功能的双路负边沿触发式D型触发器。在数字电路设计中，D型触发器是一种重要的时序逻辑元件，能够存储一位二进制数据，并在时钟信号的特定沿（上升沿或下降沿）触发时更新其状态。SN74HC74N具体属于74HC系列，该系列以其高速、低功耗和宽工作电压范围等特点在数字电子领域广泛应用。该型号采用PDIP（双列直插式封装），共有14个引脚，便于在电路板上进行安装和连接。

　　厂商名称：TI德州仪器

　　元件分类：触发器

　　中文描述： 具有清零和预置端的双路负边沿触发式D型触发器，14引脚，PDIP封装

　　英文描述： Dual D-Type Positive-Edge-Triggered Flip-Flops With Clear and Preset

　　数据手册：https://www.iczoom.com/data/k01-341642-SN74HC74N.html

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　　SN74HC74N概述

　　SN74HC74N是具有清晰和预置功能的双D型正沿触发触发器。预设（PRE）或清除（CLR）输入上的低电平设置或重置输出，而与其他输入的电平无关。当PRE和CLR处于非活动状态（高电平）时，满足建立时间要求的数据（D）输入上的数据将在时钟（CLK）脉冲的上升沿传输到输出。时钟触发发生在电压电平上，与CLK的上升时间没有直接关系。在保持时间间隔之后，可以更改D输入端的数据，而不会影响输出端的电平。

　　宽工作电压范围

　　输出可驱动多达10个LSTTL负载

　　低功耗

　　15ns典型TPD

　　5V时±4mA输出驱动

　　应用

　　工业，通信与网络

　　SN74HC74N中文参数

　　SN74HC74N引脚图

二、工作原理

SN74HC74N的工作原理基于D型触发器的基本概念。D型触发器具有一个数据输入端（D）、一个时钟输入端（CLK）、一个清零端（CLR）、一个预置端（PRE）、以及两个互补的输出端（Q和Q'）。当CLR或PRE端接收到低电平信号时，触发器会立即被清零或预置到相应的状态，而与D端和CLK端的信号无关。在CLR和PRE都处于高电平（非活动状态）时，D端的数据会在CLK的上升沿被捕获并传输到输出端Q，同时Q'输出端的状态与Q相反。

具体来说，当CLR为低电平时，无论D和PRE的状态如何，Q都会被置为0，Q'为1，实现清零功能。同样，当PRE为低电平时，Q会被置为1，Q'为0，实现预置功能。在CLR和PRE都未激活的情况下，D端的数据会在CLK的上升沿被锁存到Q端，这种特性使得D型触发器非常适合用于同步时序电路设计。

三、特点

1. 双路触发器：SN74HC74N内部集成了两个独立的D型触发器，可以在单个封装内实现更复杂的逻辑功能，减少电路板上所需的元件数量。

2. 清零和预置功能：通过CLR和PRE引脚，用户可以在任何时刻对触发器进行清零或预置操作，为电路设计提供了更多的灵活性和控制能力。

3. 宽工作电压范围：该触发器支持2V至6V的工作电压范围，能够适应多种电源环境，提高了设计的通用性和兼容性。

4. 低功耗：采用CMOS技术，具有较低的静态功耗，适用于电池供电的设备或需要低功耗运行的场景。

5. 高速性能：具有快速的切换时间（典型值15ns），适合高速运作的电路，能够提升系统的整体性能。

6. 强抗干扰能力：边沿触发方式使得触发器对时钟信号的噪声和抖动具有较强的抵抗能力，提高了系统的稳定性和可靠性。

7. 多种封装形式：虽然本文主要讨论的是PDIP封装的SN74HC74N，但德州仪器还提供了其他封装形式（如SOIC、SSOP等），以满足不同应用场景的需求。

四、应用

SN74HC74N由于其卓越的性能和广泛的应用场景，在数字电路设计中扮演着重要角色。以下是一些典型的应用示例：

1. 时钟信号处理：SN74HC74N可用于时钟信号的边缘检测，通过捕获时钟信号的上升沿来同步数据信号，实现数据的准确传输和存储。

2. 数据存储与转换：利用D型触发器的数据保持功能，SN74HC74N可以存储一位的二进制数据，直到被重置。这在需要临时保留数据或状态的电路设计中非常有用，如计数器、寄存器等。

3. 频率分频：在数字时钟系统中，SN74HC74N可用于构建分频器，将输入的高频时钟信号分频为较低频率的输出，以满足不同设备对时钟频率的需求。

4. 序列生成与控制：在复杂的逻辑电路中，SN74HC74N可以用来生成和控制信号序列，实现特定的逻辑功能，如序列探测器、状态机等。

5. 系统复位设计：利用SN74HC74N的清零和预置功能，可以实现系统的安全启动和停止操作，确保系统在电源打开或意外故障后能够恢复到安全状态。

五、参数

以下是SN74HC74N的一些关键参数：

• 电源电压：2V至6V

• 最大工作频率：60MHz（取决于电源电压和负载条件）

• 典型传播延迟时间：15ns（@5V, CL=50pF）

• 最大传播延迟时间：30ns（@6V, CL=50pF）

• 输出高电平电压（VOH）：典型值约为电源电压的90%（最小值取决于电源电压）

• 输出低电平电压（VOL）：典型值约为0.1V（最大值取决于电源电压）

• 输入高电平电压（VIH）：最小值为电源电压的70%（对于Vcc=2V至6V）

• 输入低电平电压（VIL）：最大值为电源电压的30%（对于Vcc=2V至6V）

• 输入电流（IIL/IIH）：在规定的输入电压范围内，输入电流应保持在较低水平，以避免功耗过大或影响其他电路性能。

• 静态功耗（PD）：在典型工作条件下，静态功耗非常低，适合低功耗应用。

• 封装形式：PDIP（双列直插式封装），引脚数为14。

• 工作温度范围：通常为-40°C至+85°C（商业级），也有工业级或军用级版本，工作温度范围更广。

• 存储温度范围：-65°C至+150°C，确保芯片在存储和运输过程中不受温度影响而损坏。

六、设计注意事项

1. 电源稳定性：确保为SN74HC74N提供稳定的工作电压，避免电压波动对触发器性能的影响。

2. 去耦电容：在电源引脚附近添加适当的去耦电容，以减少电源噪声对触发器内部电路的影响。

3. 输入保护：为了防止外部电路对触发器输入端的意外损坏，可以在输入端添加限流电阻或二极管等保护元件。

4. 时钟信号质量：确保时钟信号具有清晰的上升沿和下降沿，减少时钟抖动和噪声，以保证触发器的准确触发。

5. 负载匹配：在设计输出电路时，注意匹配触发器的输出驱动能力和负载的输入电容，以避免信号波形畸变或传播延迟增加。

6. 布局与布线：合理的布局和布线对于减少电磁干扰（EMI）和信号串扰至关重要，确保触发器在复杂电路环境中仍能正常工作。

七、总结

德州仪器SN74HC74N是一款功能强大、性能优越的双路负边沿触发式D型触发器，具有清零和预置功能，广泛应用于数字电路设计的各个领域。其高速、低功耗、宽工作电压范围等特点，使得它在多种应用场景下都能表现出色。通过深入了解SN74HC74N的工作原理、特点、应用和参数，设计师可以更好地利用这一元件，构建出高效、可靠的数字电路系统。在设计过程中，注意遵循相关的设计注意事项，以确保触发器能够稳定、可靠地工作，为整个系统的性能提供有力保障。