74HCT245PW

إن 74HCT245PW من Nexperia هو جهاز إرسال واستقبال ثنائي الاتجاه ثنائي الاتجاه ثماني (8 بت) مع مخرجات ثلاثية الحالات غير مقلوبة، مصمم للاتصال ثنائي الاتجاه غير المتزامن بين ناقلات البيانات. وهو أحد الأجهزة المنطقية القياسية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في تصميم النظام الرقمي، حيث يعمل كواجهة أساسية بين المعالجات والذاكرة والأجهزة الطرفية في بنى الناقل المشتركة.

ينتمي الطراز 74HCT245 إلى عائلة 74HC/HCT من أجهزة CMOS ذات البوابة السيليكونية عالية السرعة. يتميز متغير HCT بمستويات جهد دخل متوافقة مع TTL (VIH بحد أدنى 2.0 فولت عند VCC=4.5 فولت)، مما يجعله مثاليًا للربط بين عائلات منطق TTL و CMOS. يسمح هذا التوافق للموديل 74HCT245 بقبول الإشارات من المعالجات الدقيقة على مستوى TTL، وASICs، وFPGAs أثناء قيادة الأحمال على مستوى CMOS، دون الحاجة إلى دارات خارجية لتحويل المستوى.

يوفر الجهاز مدخلي تحكم يديران تشغيل الناقل. يتحكم مدخل تمكين الإخراج (OE)، النشط منخفض، فيما إذا كانت المخرجات نشطة أو في حالة المعاوقة العالية. عندما يكون OE مرتفعًا، تفترض جميع المخرجات حالة المعاوقة العالية (3 حالات)، مما يؤدي إلى فصل الجهاز عن كلا الناقلتين بشكل فعال. يسمح ذلك لعدة أجهزة 74HCT245 بمشاركة نفس الناقل في تكوين ناقل سلكي-أو دون تنازع في الناقل. يحدد مدخل الاتجاه (DIR) اتجاه تدفق البيانات: عندما يكون DIR منخفضًا، تتدفق البيانات من الناقل A إلى الناقل B؛ وعندما يكون DIR مرتفعًا، تتدفق البيانات من الناقل B إلى الناقل A.

تُعد إمكانية الإخراج ثلاثي الحالات ضرورية للأنظمة الموجهة للناقل. في نظام معالج دقيق نموذجي، تشترك أجهزة متعددة (ذاكرة، وحدات تحكم الإدخال/الإخراج، وحدات تحكم DMA) في ناقل بيانات مشترك. يمكن لجهاز واحد فقط قيادة الناقل في أي وقت معين. تسمح المخرجات ثلاثية الحالات للمخرجات 74HCT245 بفصل الجهاز كهربائياً عن الناقل عندما لا يقود البيانات بنشاط، مما يمنع تنازع الناقل وتلف الإشارة.

وتعني خاصية عدم الانعكاس أن البيانات تمر عبر جهاز الإرسال والاستقبال دون انعكاس: حيث تظهر الإشارة HIGH على المدخلات على أنها HIGH على المخرجات. وهذا يبسط تصميم النظام من خلال التخلص من الحاجة إلى حساب انعكاس الإشارة في منطق واجهة الناقل. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب انعكاس الإشارة، يتوفر 74HCT640 (الإصدار المعكوس) في نفس الشكل.

إن تأخير الانتشار الذي يبلغ 10 نانومتر في VCC=5 فولت يجعل 74HCT245 مناسباً لأنظمة الناقل معتدلة السرعة. يمكن لقدرة محرك الإخراج التي تبلغ 6 مللي أمبير زائد/ناقص 6 مللي أمبير عند 5 فولت أن تدفع خطوط الناقل مباشرةً أو ما يصل إلى 15 حملاً من أحمال LSTTL، مما يوفر مروحة كافية لمعظم التطبيقات. يضمن تصميم الخرج المتوازن أوقات ارتفاع وانخفاض متناظرة، مما يقلل من انحراف الإشارة على الناقل.

توفر حزمة TSSOP-20 (PW) بصمة مدمجة مقارنةً بحزمة SOIC-20 (D) التقليدية، مما يجعلها مناسبة للتصميمات ذات المساحة المحدودة مثل المعدات المحمولة ولوحات الدوائر الكهربائية الكثيفة. تتوافق درجة الدبوس 0.65 مم مع عمليات تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور القياسية.

يشتمل الجهاز على ثنائيات مشبك إدخال موجبة على جميع المدخلات، والتي تحد من انحرافات الجهد السالب تحت GND. يتيح ذلك استخدام مقاومات الحد من التيار لربط المدخلات بجهد كهربي يزيد عن VCC، مما يتيح الاتصال المباشر بإشارات ناقل الجهد العالي دون تلف. يتجاوز أداء المزلاج 100 مللي أمبير في الفئة الثانية من JESD78، مما يضمن التشغيل القوي في البيئات الصاخبة كهربائياً.

يعد 74HCT245 جزءًا من عائلة كبيرة من أجهزة إرسال واستقبال الناقل بتكوينات مختلفة. تشمل الأجهزة ذات الصلة 74HC245 (مستويات مدخلات CMOS، نطاق VCC أوسع من 2-6 فولت)، 74LVC245 (جهد منخفض، 1.65-3.6 فولت)، 74LVT245 (2.7-3.6 فولت مع محرك أعلى)، و 74ABT245 (5 فولت مع محرك عالي جدًا). يحتل الموديل 74HCT245 المكان المثالي لأنظمة 5 فولت التي تحتاج إلى مدخلات متوافقة مع TTL مع مخرجات على مستوى CMOS.

يعمل الموديل 74HCT245PW كجهاز إرسال واستقبال ثنائي الاتجاه ثنائي الاتجاه للناقل ثنائي الاتجاه مكون من مجموعتين من المخازن المؤقتة ثلاثية الحالات التي يتم التحكم فيها بواسطة مدخلات OE و DIR.

البنية الداخلية: يحتوي الجهاز على 16 مخزنًا مؤقتًا ثلاثي الحالات منظمًا على شكل 8 أزواج. يربط كل زوج خط ناقل A بخط ناقل B واحد. يقوم أحد المخازن المؤقتة في كل زوج بالتشغيل من A إلى B، ويقوم الآخر بالتشغيل من B إلى A. يقوم مدخلي التحكم OE و DIR بتحديد مجموعة المخازن المؤقتة التي تم تمكينها، أو ما إذا كانت جميع المخازن المؤقتة معطلة.

منطق التحكم: يقوم منطق التحكم بفك تشفير مدخلات OE و DIR على النحو التالي:
1. OE=عال، DIR=X: جميع المخرجات في حالة مقاومة عالية (3 حالات). يتم فصل كل من دبابيس الناقل A و B بشكل فعال عن الدوائر الداخلية. وهذا يسمح للأجهزة الأخرى بتشغيل الناقل دون تزاحم.
2. OE=LOW، DIR=LOW: يتم تمكين المخازن المؤقتة من A إلى B. يتم نقل البيانات الموجودة على دبابيس A0-A7 من خلال المخازن المؤقتة غير المقلوبة إلى دبابيس B0-B7. يتم تكوين دبابيس الناقل A كمدخلات ودبابيس الناقل B كمخرجات.
3. OE=LOW، DIR=HIGH: يتم تمكين المخازن المؤقتة من B إلى A. يتم نقل البيانات الموجودة على دبابيس B0-B7 من خلال المخازن المؤقتة غير المقلوبة إلى دبابيس A0-A7. يتم تكوين دبابيس الناقل B كمدخلات ودبابيس الناقل A كمخرجات.

مرحلة خرج 3 حالات: يحتوي كل مخزن إخراج مؤقت على مرحلة إخراج ثلاثية الحالات تتكون من ترانزستور سحب PMOS وترانزستور سحب NMOS في تكوين دفع وسحب، بالإضافة إلى دائرة تعطيل تقوم بإيقاف تشغيل كلا الترانزستورين. عندما يكون الخرج نشطاً، يكون أحد الترانزستورات في وضع التشغيل والآخر في وضع الإيقاف، مما يؤدي إلى تشغيل الخرج في الوضع المرتفع أو المنخفض. عندما يكون الخرج في حالة المعاوقة العالية، يكون كلا الترانزستورين في وضع إيقاف التشغيل، ويكون دبوس الخرج في حالة مقاومة عالية جدًا للناقل (يتدفق تيار التسرب فقط). تضمن دارة تمكين الخرج أن يحدث انتقال التعطيل بشكل نظيف، مع انتقال الخرج إلى مقاومة عالية قبل أن يبدأ أي جهاز آخر في قيادة الناقل.

مرحلة الإدخال المتوافقة مع TTL (HCT): يستخدم متغير HCT مرحلة إدخال معدلة تستجيب لمستويات جهد TTL. في CMOS القياسي (HC)، تكون عتبة تبديل المدخلات تقريبًا VCC/2 (2.5 فولت عند 5 فولت). في متغير HCT، يتم إزاحة عتبة التحويل إلى 1.4 فولت تقريبًا، مما يطابق مواصفات TTL. يتم تحقيق ذلك عن طريق ضبط نسبة P/N لعاكس الإدخال وإضافة دائرة تحويل المستوى. ويقبل مدخل HCT قيمة VIH منخفضة تصل إلى 2.0 فولت (مقابل 3.5 فولت لـ HC عند 5 فولت) وVIL عالية تصل إلى 0.8 فولت، متوافقة مباشرة مع مواصفات خرج TTL (VOH بحد أدنى 2.4 فولت، VOL بحد أقصى 0.4 فولت).

منع التنازع على الناقل: في الأنظمة المزودة بأجهزة إرسال واستقبال ناقل متعددة، يتم استخدام إشارة OE لضمان تشغيل جهاز واحد فقط للناقل في أي وقت. تستخدم وحدة تحكم الناقل عادةً منطق فك تشفير العنوان لتوليد إشارات OE فردية لكل جهاز إرسال واستقبال. يضمن وقت إيقاف التشغيل الخاص بالموديل 74HCT245 (عادةً 10 نانومتر) أن يقوم المشغل الحالي بتحرير الناقل بسرعة كافية ليتولى المشغل التالي التشغيل دون وقت توقف كبير.

تبديد الطاقة: استهلاك الطاقة الساكنة لمتغير HCT أعلى من متغير HC بسبب تيار التيار المستمر الإضافي الذي تسحبه مرحلة الإدخال المتوافقة مع TTL عند تشغيلها بإشارات مستوى TTL. يبلغ تيار الإمداد الإضافي 400uA تقريبًا لكل مدخل عند VCC=4.5 فولت إلى 5.5 فولت عند تشغيله ب VIH=VCC-2.1 فولت. يتم تحديد استهلاك الطاقة الديناميكي من خلال سعة الحمل وتردد التحويل: PD = CPD = CPD × VCC تربيع × VCC تربيع × fi × N، حيث CPD هي سعة تبديد الطاقة لكل مخزن مؤقت.