تراشه 74VHC541

آی‌سی 74VHC541 یک بافر/درایور خط هشت‌گانه (octal buffer/line driver) با خروجی‌های سه‌حالته (3-state) است که از خانواده CMOS با سرعت بالا (Very High Speed CMOS) ساخته شده است. این آی‌سی توسط شرکت‌هایی مانند onsemi، Nexperia و Fairchild تولید می‌شود و برای کاربردهای دیجیتال که نیاز به بافرینگ سیگنال‌ها با سرعت بالا و مصرف کم دارند، طراحی شده است. در ادامه، به ترتیب به کاربردها، مقایسه با آی‌سی‌های مشابه، معرفی مشابه‌ها و مشخصات عملیاتی آن می‌پردازم.

کاربردها:

این آی‌سی عمدتاً برای بافرینگ و درایو کردن سیگنال‌ها در سیستم‌های دیجیتال استفاده می‌شود. برخی کاربردهای اصلی عبارتند از:

• درایورهای حافظه و آدرس (memory/address drivers): برای اتصال میکروپروسسورها به حافظه‌ها و افزایش چگالی برد PCB.
• درایورهای ساعت (clock drivers): برای توزیع سیگنال‌های ساعت با حداقل تأخیر.
• فرستنده/گیرنده‌های مبتنی بر باس (bus-oriented transmitters/receivers): در سیستم‌های باس مانند اتصال بین اجزای دیجیتال.
• رابط بین سیستم‌های با ولتاژ متفاوت، مانند 3V و 5V، یا سیستم‌های پشتیبان باتری.
• خروجی پورت‌های میکروکنترلرها برای ساده‌سازی布局 برد و کاهش نویز. این آی‌سی به دلیل خروجی‌های سه‌حالته، برای کاربردهایی که نیاز به کنترل جریان داده روی باس مشترک دارند، ایده‌آل است.

مقایسه با آی‌سی‌های مشابه:

74VHC541 از خانواده VHC است که سرعت بالا (مشابه TTL Schottky) را با مصرف کم CMOS ترکیب می‌کند. مقایسه با برخی مشابه‌ها:

• در مقایسه با 74HC541: VHC541 سریع‌تر است (تأخیر انتشار حدود 3.5 نانوثانیه در مقابل 10-15 نانوثانیه در HC) و نویز کمتری دارد، اما هر دو CMOS هستند. HC برای کاربردهای عمومی‌تر و ارزان‌تر مناسب است، در حالی که VHC برای سرعت بالاتر و مصرف کمتر (I_CC حداکثر 4 µA) ترجیح داده می‌شود.
• در مقایسه با 74VHCT541: هر دو مشابه هستند، اما VHCT ورودی‌های سازگار با TTL دارد (برای رابط با مدارهای TTL قدیمی)، در حالی که VHC ورودی‌های CMOS دارد. VHCT ولتاژ کاری محدودتری (4.5 تا 5.5 ولت) دارد، اما در سیستم‌های هیبریدی TTL/CMOS بهتر عمل می‌کند. VHC برای سیستم‌های تماماً CMOS با ولتاژ پایین‌تر (تا 2 ولت) مناسب‌تر است.
• در مقایسه با 74LVX541: LVX برای ولتاژهای پایین‌تر (تا 1.65 ولت) طراحی شده و تحمل ولتاژ ورودی بالاتری دارد، اما سرعت VHC بالاتر است. LVX برای کاربردهای کم‌مصرف باتری‌محور بهتر است، در حالی که VHC برای سرعت و عملکرد در 5 ولت ایده‌آل‌تر. به طور کلی، VHC541 تعادل خوبی بین سرعت، مصرف و ایمنی ورودی (power-down protection) ارائه می‌دهد، اما در کاربردهای با جریان بالا (بیش از ±8 میلی‌آمپر) ممکن است نیاز به درایورهای قوی‌تری مانند سری HCT یا LS باشد.

معرفی آی‌سی‌های مشابه:

آی‌سی‌های مشابه با 74VHC541 معمولاً octal buffer/line driverهای غیرمعکوس با خروجی سه‌حالته هستند. برخی از آن‌ها عبارتند از:

74HC541: نسخه استاندارد CMOS با سرعت کمتر، اما ارزان و سازگار پین‌به‌پین.

• 74VHCT541: نسخه TTL-compatible از همان خانواده، مناسب برای رابط با مدارهای قدیمی TTL.
• 74LVX541: از خانواده LVX، برای ولتاژهای پایین و تحمل ورودی بالا، ایده‌آل برای سیستم‌های 3.3 ولتی.
• 74HCT541: مشابه VHCT اما از خانواده HCT، با ورودی TTL و خروجی CMOS.
• SN74LVC541A: از Texas Instruments، با ویژگی‌های مشابه اما بهبودیافته برای ولتاژ پایین و سرعت بالا.
• CD74HC541: نسخه معادل از Harris/ Intersil، با عملکرد مشابه در کاربردهای عمومی. این آی‌سی‌ها اغلب پین‌به‌پین سازگار هستند و می‌توانند جایگزین یکدیگر شوند، بسته به نیاز به سرعت، ولتاژ یا سازگاری.

مشخصات عملیاتی:

این مشخصات بر اساس دیتاشیت‌های استاندارد (مانند onsemi و Nexperia) هستند و برای شرایط کاری توصیه‌شده (V_CC 2 تا 5.5 ولت، دمای -40 تا +85 درجه سانتی‌گراد) اعمال می‌شوند:

• ولتاژ تغذیه (V_CC): 2.0 تا 5.5 ولت (برای 74VHC541)، حداکثر مطلق 6.5 ولت.
• ولتاژ ورودی (V_IN): 0 تا 5.5 ولت، با تحمل ولتاژ بالاتر از V_CC (تا 6.5 ولت مطلق) و حفاظت در حالت خاموش.
• ولتاژ خروجی (V_OUT): 0 تا V_CC، با حالت سه‌حالته (high-impedance) کنترل‌شده توسط پین‌های OE1 و OE2 (فعال در سطح پایین).
• جریان خروجی (I_OUT): ±8 میلی‌آمپر тип در 5 ولت، حداکثر مطلق ±25 میلی‌آمپر.
• جریان مصرفی ساکن (I_CC): حداکثر 4 µA در 25 درجه، تا 40 µA در دمای بالا.
• سرعت (تأخیر انتشار t_PD): 3.5 نانوثانیه тип در V_CC=5V و بار 50 pF، حداکثر 5-7 نانوثانیه بسته به شرایط.
• زمان فعال/غیرفعال کردن خروجی (t_en/t_dis): حدود 3.5 تا 7.5 نانوثانیه.
• ظرفیت خازنی (C_PD): 10 pF тип.
• ایمنی نویز: V_NIH/V_NIL = 28% V_CC حداقل، با ورودی‌های Schmitt-trigger برای کاهش نویز.
• دمای کاری: -40 تا +85 درجه سانتی‌گراد (توصیه‌شده)، ذخیره‌سازی تا +150 درجه.
• پکیج: معمولاً TSSOP-20، SOIC-20 یا DHVQFN-20، با پین‌آوت flow-through (ورودی‌ها در یک سمت، خروجی‌ها در سمت مقابل).
• سایر ویژگی‌ها: سازگار با CMOS کم‌مصرف، ایمنی ESD بیش از 2000 ولت، و خروجی‌های غیرمعکوس.