74HCT245PW

El 74HCT245PW de Nexperia es un transceptor de bus bidireccional octal (8 bits) con salidas de 3 estados no inversoras, diseñado para la comunicación bidireccional asíncrona entre buses de datos. Es uno de los dispositivos lógicos estándar más utilizados en el diseño de sistemas digitales, sirviendo como interfaz principal entre procesadores, memoria y dispositivos periféricos en arquitecturas de bus compartido.

El 74HCT245 pertenece a la familia 74HC/HCT de dispositivos CMOS de puerta de silicio de alta velocidad. La variante HCT presenta niveles de tensión de entrada compatibles con TTL (VIH mínimo 2,0 V a VCC=4,5 V), lo que la hace ideal para la interconexión entre familias lógicas TTL y CMOS. Esta compatibilidad permite que el 74HCT245 acepte señales de microprocesadores de nivel TTL, ASIC y FPGA, a la vez que controla cargas de nivel CMOS, sin necesidad de circuitos externos de cambio de nivel.

El dispositivo proporciona dos entradas de control que gestionan el funcionamiento del bus. La entrada de habilitación de salida (OE), activa BAJA, controla si las salidas están activas o en estado de alta impedancia. Cuando OE está en ALTO, todas las salidas asumen una condición de alta impedancia (3 estados), desconectando efectivamente el dispositivo de ambos buses. Esto permite que varios dispositivos 74HCT245 compartan el mismo bus en una configuración cableada-OR sin contención de bus. La entrada de dirección (DIR) determina la dirección del flujo de datos: cuando DIR está BAJO, los datos fluyen del bus A al bus B; cuando DIR está ALTO, los datos fluyen del bus B al bus A.

La capacidad de salida de 3 estados es esencial para los sistemas orientados a bus. En un sistema de microprocesador típico, varios dispositivos (memoria, controladores de E/S, controladores DMA) comparten un bus de datos común. Sólo un dispositivo puede manejar el bus en un momento dado. Las salidas de 3 estados del 74HCT245 permiten desconectar eléctricamente un dispositivo del bus cuando no está conduciendo datos activamente, evitando la contención del bus y la corrupción de la señal.

La característica no inversora significa que los datos pasan a través del transceptor sin inversión: un ALTO en la entrada aparece como un ALTO en la salida. Esto simplifica el diseño del sistema al eliminar la necesidad de tener en cuenta la inversión de la señal en la lógica de interfaz del bus. Para aplicaciones que requieren inversión, el 74HCT640 (versión inversora) está disponible con la misma disposición de patillas.

El retardo de propagación típico de 10 ns a VCC=5 V hace que el 74HCT245 sea adecuado para sistemas de bus de velocidad moderada. La capacidad de accionamiento de salida de más/menos 6 mA a 5 V puede accionar directamente líneas de bus o hasta 15 cargas LSTTL, lo que proporciona una salida en abanico adecuada para la mayoría de las aplicaciones. El diseño de salida equilibrada garantiza tiempos de subida y bajada simétricos, minimizando la desviación de la señal en el bus.

El encapsulado TSSOP-20 (PW) ofrece una huella compacta en comparación con el encapsulado tradicional SOIC-20 (D), lo que lo hace adecuado para diseños con limitaciones de espacio, como equipos portátiles y placas de circuitos densos. El paso de patillas de 0,65 mm es compatible con los procesos estándar de fabricación de placas de circuito impreso.

El dispositivo incluye diodos de sujeción de entrada positiva en todas las entradas, que limitan las excursiones de tensión negativa por debajo de GND. Esto permite el uso de resistencias limitadoras de corriente para interconectar entradas a tensiones superiores a VCC, lo que permite la conexión directa a señales de bus de mayor tensión sin sufrir daños. El rendimiento de latch-up supera los 100 mA según JESD78 Clase II, lo que garantiza un funcionamiento robusto en entornos eléctricamente ruidosos.

El 74HCT245 forma parte de una amplia familia de transceptores de bus con diversas configuraciones. Entre los dispositivos relacionados se incluyen el 74HC245 (niveles de entrada CMOS, rango VCC más amplio de 2-6V), 74LVC245 (voltaje más bajo, 1,65-3,6V), 74LVT245 (2,7-3,6V con accionamiento más alto) y 74ABT245 (5V con accionamiento muy alto). El 74HCT245 es ideal para sistemas de 5 V que necesitan entradas compatibles TTL con salidas CMOS.

El 74HCT245PW funciona como un transceptor de bus bidireccional de 8 bits que utiliza dos conjuntos de búferes de 3 estados controlados por las entradas OE y DIR.

Arquitectura interna: El dispositivo contiene 16 buffers de 3 estados organizados en 8 pares. Cada par conecta una línea del bus A a una línea del bus B. Un búfer de cada par conduce de A a B, y el otro conduce de B a A. Las entradas de control OE y DIR seleccionan qué conjunto de búferes está habilitado, o si todos los búferes están deshabilitados.

Lógica de control: La lógica de control decodifica las entradas OE y DIR de la siguiente manera:
1. OE=ALTA, DIR=X: Todas las salidas están en la condición de alta impedancia (3 estados). Los pines de bus A y B están desconectados de la circuitería interna. Esto permite a otros dispositivos manejar el bus sin contención.
2. OE=LOW, DIR=LOW: Los buffers A-to-B están habilitados. Los datos presentes en los pines A0-A7 se transmiten a través de los buffers no inversores a los pines B0-B7. Los pines del bus A se configuran como entradas y los pines del bus B como salidas.
3. OE=LOW, DIR=HIGH: Los buffers B-to-A están habilitados. Los datos presentes en los pines B0-B7 se transmiten a través de los buffers no inversores a los pines A0-A7. Los pines del bus B se configuran como entradas y los pines del bus A como salidas.

Etapa de salida de 3 estados: Cada búfer de salida tiene una etapa de salida de 3 estados formada por un transistor PMOS pull-up y un transistor NMOS pull-down en una configuración push-pull, más un circuito de desactivación que apaga ambos transistores. Cuando la salida está activa, un transistor está encendido y el otro apagado, conduciendo la salida a ALTO o BAJO. Cuando la salida está en el estado de alta impedancia, ambos transistores están apagados, y el pin de salida presenta una impedancia muy alta al bus (sólo fluye corriente de fuga). El circuito de habilitación de salida asegura que la transición de deshabilitación se produzca limpiamente, con la salida pasando a alta impedancia antes de que cualquier otro dispositivo comience a conducir el bus.

Etapa de entrada compatible con TTL (HCT): La variante HCT utiliza una etapa de entrada modificada que responde a niveles de tensión TTL. En CMOS estándar (HC), el umbral de conmutación de entrada es aproximadamente VCC/2 (2,5 V a 5 V). En la variante HCT, el umbral de conmutación se desplaza más abajo hasta aproximadamente 1,4V, igualando la especificación TTL. Esto se consigue ajustando la relación P/N del inversor de entrada y añadiendo un circuito de cambio de nivel. La entrada HCT acepta VIH tan bajo como 2,0V (frente a 3,5V para HC a 5V) y VIL tan alto como 0,8V, directamente compatible con las especificaciones de salida TTL (VOH min 2,4V, VOL max 0,4V).

Prevención de retención de bus: En sistemas con múltiples transceptores de bus, la señal OE se utiliza para asegurar que sólo un dispositivo conduce el bus en cualquier momento. El controlador de bus suele utilizar lógica de decodificación de direcciones para generar señales OE individuales para cada transceptor. El tiempo de apagado del 74HCT245 (típicamente 10ns) asegura que el controlador actual libera el bus lo suficientemente rápido para que el siguiente controlador tome el relevo sin un tiempo muerto significativo.

Disipación de potencia: El consumo de energía estático de la variante HCT es superior al de la variante HC debido a la corriente continua adicional que consume la etapa de entrada compatible con TTL cuando se acciona con señales de nivel TTL. La corriente de alimentación adicional es de aproximadamente 400uA por entrada a VCC=4,5V a 5,5V cuando se utiliza con VIH=VCC-2,1V. El consumo dinámico viene determinado por la capacidad de carga y la frecuencia de conmutación: PD = CPD x VCC al cuadrado x fi x N, donde CPD es la capacitancia de disipación de potencia por buffer.