74HC573PW

مزلاج 74HC573PW من Nexperia عبارة عن مزلاج شفاف ثماني (8 بت) من النوع D مع مخرجات ثلاثية الحالات، موجود في حزمة TSSOP ذات 20 سنًا. إنها واحدة من أكثر أجهزة مزلاج الناقل استخدامًا على نطاق واسع في تصميم النظام الرقمي، خاصةً لإلغاء إرسال العنوان/ناقل البيانات في المعالجات الدقيقة والمتحكم الدقيق.

يتطابق 74HC573 من الناحية الوظيفية مع 74HC373، ولكن مع دبوس مختلف يضع جميع مدخلات البيانات على جانب واحد من الحزمة وجميع المخرجات على الجانب الآخر. يبسط تخطيط الدبوس المتدفق هذا بشكل كبير تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور للتصاميم الموجهة للناقل، حيث يتدفق ناقل البيانات من اليسار إلى اليمين (أو من الأعلى إلى الأسفل) عبر المزلاج. على النقيض من ذلك، يحتوي 74HC373 على مدخلات ومخرجات متداخلة، مما يجعل توجيه الناقل أكثر تعقيدًا.

يوفر الجهاز وظيفتي تحكم: تمكين المزلاج (LE) وتمكين الإخراج (OE). يتحكم دبوس LE فيما إذا كانت المزالج شفافة (تمرير بيانات الإدخال إلى المخرجات) أو معلقة (تعليق آخر البيانات). يتحكم دبوس تمكين المخرجات (OE) فيما إذا كانت المخرجات نشطة (تمرير بيانات الإدخال إلى الناقل) أو في حالة المعاوقة العالية (مفصولة عن الناقل). يعمل هذان التحكمان بشكل مستقل: يؤثر OE فقط على المخازن المؤقتة للإخراج، وليس على حالة المزلاج الداخلي، لذلك يتم الاحتفاظ بالبيانات المعلقة، حتى عندما يتم تعطيل المخرجات.

تشغيل المزلاج الشفاف: عندما تكون LE مرتفعة، يمر كل مدخل D مباشرةً عبر المزلاج الخاص به إلى مخرج Q المقابل. يُقال إن المزلاج ‘شفاف’ لأن الخرج يتبع المدخلات مع تأخير الانتشار فقط (حوالي 14 نانو ثانية عند VCC=4.5 فولت). يتم استخدام هذا الوضع خلال الوقت الذي يقود فيه المعالج الدقيق ناقل العنوان/البيانات ببيانات صالحة. عندما تنتقل LE من HIGH إلى LOW، يتم التقاط البيانات الموجودة في المدخلات D في لحظة الحافة الهابطة (مخروط) ويتم الاحتفاظ بها في المخرجات Q. يصبح المزلاج بعد ذلك معتمًا - لا تؤثر التغييرات على المدخلات D على المخرجات Q حتى يصبح LE مرتفعًا مرة أخرى.

التحكم في الإخراج ذو 3 حالات: يتحكم دبوس OE في المخازن المؤقتة للإخراج بشكل مستقل عن حالة المزلاج. عندما يكون OE منخفضًا (نشطًا)، تدفع المخرجات الناقل بالبيانات المبطنة. عندما يكون دبوس OE مرتفع، تدخل جميع المخرجات في حالة المعاوقة العالية (Hi-Z)، مما يؤدي إلى فصل الجهاز عن الناقل بشكل فعال. وهذا يسمح لأجهزة متعددة بمشاركة ناقل إخراج مشترك دون تنازع. تستمر المزلاج الداخلي في الاحتفاظ ببياناته حتى عندما تكون المخرجات معطلة، بحيث تكون البيانات متاحة على الفور عندما تنخفض OE مرة أخرى.

إزالة ازدواجية ناقل المعالجات الدقيقة: يتمثل التطبيق الأساسي للموديل 74HC573 في إزالة ازدواجية ناقل العنوان/البيانات المدمج الذي تستخدمه العديد من المعالجات الدقيقة ووحدات التحكم الدقيقة. في هذه الأنظمة، تحمل الدبابيس المادية نفسها معلومات العنوان والبيانات على مراحل ساعة مختلفة. يلتقط 74HC573 العنوان أثناء مرحلة العنوان (LE = مرتفع، ثم يتحول LE إلى منخفض للتثبيت)، ويبقى العنوان المعلق ثابتًا على المخرجات أثناء انتقال الناقل إلى مرحلة البيانات. يسمح ذلك للنظام باستخدام العنوان لفك تشفير الذاكرة بينما يكون ناقل البيانات متاحًا لعمليات القراءة/الكتابة.

يستخدم 74HC573 أيضًا بشكل شائع كموسع منفذ إخراج. يقوم المتحكم الدقيق بكتابة البيانات إلى المزلاج عن طريق قيادة المدخلات D ونبض LE. ثم تقوم البيانات المغلقة بتشغيل الأجهزة الطرفية الخارجية (المصابيح والمرحلات والشاشات) بشكل مستقل عن حالة ناقل المتحكم الدقيق. يمكن استخدام دبوس OE لتمكين/تعطيل مخرجات المنفذ حسب الحاجة.

يعمل متغير 74HC على نطاق إمداد كامل من 2.0 فولت إلى 6.0 فولت مع مستويات مدخلات CMOS، بينما يعمل متغير 74HCT عند 4.5 فولت إلى 5.5 فولت مع مستويات مدخلات متوافقة مع TTL. يُفضل متغير HCT عند التوصيل البيني مع منطق TTL أو CMOS بجهد 5 فولت، بينما يُستخدم متغير HC للتطبيقات ذات الجهد المنخفض.

تسمح ثنائيات مشبك الإدخال على جميع المدخلات بالتوصيل مع الفولتية الزائدة عن VCC من خلال مقاومات الحد من التيار. هذه الميزة مفيدة في الأنظمة ذات الجهد المختلط حيث قد تأتي إشارات الإدخال من مجال جهد أعلى. ويتجاوز أداء المزلاج 100 مللي أمبير لكل JESD 78 من الفئة الثانية من المستوى B، مما يضمن التشغيل الموثوق به في البيئات الكهربائية القاسية.

يعمل الموديل 74HC573PW على شكل 8 مزاليج شفافة مستقلة من النوع D مع مدخلات تحكم مشتركة ومخازن مؤقتة ثلاثية الحالات للإخراج.

خلية مزلاج شفافة: تتكون كل خلية من خلايا المزلاج الثمانية من مدخل بيانات (D)، وبوابة نقل، وعاكس تغذية مرتجعة، وعاكس تغذية مرتجعة، ومخزن مؤقت للخرج. عندما تكون LE عالية، تقوم بوابة النقل بتوصيل دخل D بعقدة المزلاج، ويحافظ عاكس التغذية الراجعة على المستوى المنطقي. يقوم المخزن المؤقت للخرج بتشغيل خرج Q بالقيمة عند عقدة المزلاج. في هذه الحالة الشفافة، يتبع خرج Q دخل D مع تأخير انتشار تحدده بوابة الإرسال وتأخير المخزن المؤقت للإخراج (14 نانو ثانية تقريبًا عند VCC=4.5 فولت).

تشغيل المزلاج: عند انتقال LE من مستوى عالٍ إلى منخفض، تنفتح بوابة النقل، مما يؤدي إلى فصل المدخل D عن عقدة المزلاج. يحافظ عاكس التغذية الراجعة بعد ذلك على المستوى المنطقي الأخير عند عقدة المزلاج إلى أجل غير مسمى (طالما أن الطاقة مستمرة). يستمر خرج Q في دفع القيمة المبطنة. معلمة التوقيت الحرجة هي وقت إعداد البيانات (tsu، عادةً 3-5 نانو ثانية): يجب أن يكون مدخل D مستقرًا لمدة لا تقل عن tsu قبل الحافة الهابطة ل LE لضمان التقاط البيانات بشكل صحيح. عادةً ما يكون وقت الاحتفاظ بالبيانات (tsu) 1-2 نانو ثانية بعد حافة سقوط LE.

مخزن الإخراج العازل ذو 3 حالات: يتكون كل مخزن مؤقت للإخراج من زوج من MOSFETs MOSFETs التكميلية (سحب القناة P وسحب القناة N) التي يمكن تمكينها أو تعطيلها بواسطة عنصر تحكم OE. عندما تكون OE منخفضة (تمكين الإخراج)، يعمل المخزن المؤقت بشكل طبيعي، مما يؤدي إلى ارتفاع أو انخفاض الإخراج بناءً على بيانات المزلاج. عندما تكون OE عالية (تم تعطيل الخرج)، يتم إيقاف تشغيل كل من MOSFETs، مما يضع الخرج في حالة المعاوقة العالية. تكون مقاومة الخرج في حالة Hi-Z عادةً >1Gohm، مما يؤدي إلى فصل الجهاز عن الناقل بشكل فعال. لا يؤثر عنصر التحكم في OE على عقدة المزلاج الداخلية - يتم الاحتفاظ بالبيانات المبطنة بغض النظر عن حالة OE.

استقلالية التحكم: عناصر التحكم في LE و OE مستقلة تمامًا. ويعني ذلك: (1) يمكن تحديث المزلاج (تبديل LE) أثناء تعطيل المخرجات (OE=عالي)، مما يسمح بتحميل الجهاز مسبقًا بالبيانات قبل تمكين المخرجات. (2) يمكن تعطيل المخرجات (OE=عالي) بينما تحتفظ المزلاج ببياناتها الحالية، مما يسمح للأجهزة الأخرى بتشغيل الناقل. (3) يمكن تشغيل كلا عنصري التحكم في وقت واحد إذا رغبت في ذلك، على الرغم من أنه يجب توخي الحذر لتلبية متطلبات التوقيت لالتقاط البيانات.

دبابيس التدفق من خلال: ترتب حزمة TSSOP-20 الدبابيس بحيث تكون جميع مدخلات البيانات (D0-D7) على جانب واحد (الدبابيس 2-9) وجميع مخرجات البيانات (Q0-Q7) على الجانب الآخر (الدبابيس 12-19). تكون دبابيس التحكم (OE عند السن 1، LE عند السن 11) ودبابيس الطاقة (VCC عند السن 20، GND عند السن 10) في الأطراف. يسمح هذا الترتيب التدفقي بوضع الجهاز بين ناقلين بأقل قدر من التعقيد في التوجيه - يدخل ناقل الإدخال من جانب، ويخرج ناقل الإخراج من الجانب الآخر، وتأتي إشارات التحكم من الأطراف.

تنفيذ CMOS: يستخدم الجهاز تقنية CMOS ذات البوابة السيليكونية مع قنوات N وقنوات P MOSFET التكميلية. يوفر تطبيق CMOS ما يلي: (1) تبديد طاقة ساكنة منعدم تقريبًا (يتدفق تيار التسرب فقط عندما تكون المدخلات مستقرة والجهاز لا يقوم بالتبديل)؛ (2) تأرجح الخرج من سكة إلى سكة (VOL بالقرب من 0 فولت، VOH بالقرب من VCC)؛ (3) قدرة محرك إخراج متماثل (+/- 7.8 مللي أمبير مصدر ومشتت عند VCC=4.5 فولت)؛ (4) مناعة عالية ضد الضوضاء بسبب عتبات المدخلات الواسعة (حوالي 30-70% من VCC لمتغير HC).

تجنب تنازع الناقل: عندما تتشارك أجهزة متعددة ذات 3 حالات في ناقل مشترك، يجب أن يقوم جهاز واحد فقط بقيادة الناقل في أي وقت. يحدث التنازع على الناقل عندما يحاول جهازان أو أكثر قيادة الناقل إلى مستويات منطقية مختلفة في نفس الوقت، مما قد يتسبب في تدفق تيار زائد وتلف مخازن الإخراج المؤقتة. يجب أن يتأكد مصمم النظام من أن إشارات OE لجميع الأجهزة الموجودة على الناقل متنافية. تتمثل إحدى التقنيات الشائعة في استخدام وحدة فك تشفير (مثل 74HC238) لتوليد إشارات التشغيل الخارجي، مما يضمن تمكين جهاز واحد فقط في كل مرة.