Перейти к содержанию

74HC245 — восьмиразрядный шинный приёмопередатчик с третьим состоянием

74HC245 — восемь двунаправленных буферов с общим выводом направления DIR и общим разрешением OE: микросхема соединяет две восьмиразрядные шины и в любой момент может их развязать. Разбираем по даташиту TI выводы и таблицу режимов, входные пороги и выходные токи при 2, 4,5 и 6 В, задержки, порядок переключения направления, почему 74HC245 не преобразует уровни 3,3 → 5 В и сколько светодиодов можно повесить на выходы.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

74HC245 (у TI — SN74HC245) — восемь пар неинвертирующих буферов, включённых навстречу друг другу между выводами A1–A8 и B1–B8. Какой из буферов пары работает, решает общий вывод DIR, а вывод OE (активный ноль) может отключить все выходы сразу и перевести их в третье состояние. Это классический «шинный формирователь»: развязка шины данных микропроцессора, усиление линий на длинном шлейфе, отключение части схемы от общей шины. В отличие от регистров 74HC573 и 74HC595, он ничего не запоминает — выход повторяет вход с задержкой около 15 нс. Как читать пороги КМОП-логики, объясняет статья «Логические уровни».

Коротко

  • Функция — 8 двунаправленных каналов A ↔ B, направление задаёт DIR, OE = 1 отключает обе стороны.
  • Питание — 2–6 В (номинал 5 В), ток покоя до 80 мкА при 6 В во всём диапазоне −40…+85 °C.
  • Пороги входа — единица от 3,15 В и ноль до 1,35 В при VCC = 4,5 В; напряжение входа не выше VCC.
  • Выход — уровни гарантированы при ±6 мА (4,5 В) и ±7,8 мА (6 В); предел 35 мА на вывод и 70 мА на корпус.
  • Скорость — tpd 15 нс тип., до 26 нс при 4,5 В, 50 пФ и −40…+85 °C.
  • Корпуса — PDIP-20 (N), SOIC-20 (DW), SSOP-20 (DB), SO-20 (NS), TSSOP-20 (PW).

Выводы

74HC245, вид сверху: 1 DIR, 2 A1, 3 A2, 4 A3, 5 A4, 6 A5, 7 A6, 8 A7, 9 A8, 10 GND, 11 B8, 12 B7, 13 B6, 14 B5, 15 B4, 16 B3, 17 B2, 18 B1, 19 OE (инверсный), 20 VCC74HC2451DIR2A13A24A35A46A57A68A79A810GND11B812B713B614B515B416B317B218B119/OE20VCCвид сверху
SN74HC245 в корпусах PDIP-20, SOIC-20, SSOP-20 и TSSOP-20, вид сверху (рис. 5-1 даташита)
Вывод N, DW, DB, NS, PWОбозначениеНазначение
1DIRнаправление: 1 — с A на B, 0 — с B на A
2–9A1–A8шина A, вход или выход
10GNDобщий провод
11–18B8–B1шина B: B1 на выводе 18, B8 — на 11
19OE (инверсный)разрешение выходов: 0 — работают, 1 — обе стороны в третьем состоянии
20VCCпитание 2–6 В

Канал n — пара An и Bn, и в корпусе они стоят напротив друг друга: A1 (2) — B1 (18), A8 (9) — B8 (11). Такая «шинная» расстановка позволяет развести восемь линий на плате без пересечений. Корпус TSSOP-20 у TI описан чертежом PW0020A — тем же, что на нашей странице корпуса. Для SSOP-20 и широкого SOIC-20 наши страницы составлены по чертежам Microchip (C04-072B, C04-094), а у TI свои чертежи — DB0020A и DW0020A; класс корпуса и шаг выводов те же, но размеры с допусками сверяют по даташиту TI. Чертежа PDIP-20 (N) в приложении к этому даташиту нет; наша страница PDIP-20 — по чертежу Microchip C04-019B.

Таблица режимов

OEDIRЧто происходит
00данные идут с шины B на шину A
01данные идут с шины A на шину B
1любойразвязка: выходы обеих сторон в третьем состоянии

Наш вывод о порядке переключения: если сменить DIR при OE = 0, на несколько наносекунд выходы обеих сторон могут оказаться включены навстречу внешним драйверам — это конфликт на шине, о котором TI предупреждает в разд. 9.2.1. Надёжная последовательность — OE в единицу, смена DIR, выдержка не меньше tdis (до 50 нс при 4,5 В), затем OE в ноль. Чтобы выходы были отключены при включении и выключении питания, TI советует подтянуть OE резистором к VCC (разд. 8.1); минимальное сопротивление определяет ток, который может принять драйвер, управляющий OE.

Параметры

Условия — SN74HC245, −40…+85 °C, если не указано иное (разд. 6.3–6.7).

ПараметрМин.Тип.Макс.Условия
Питание VCC2 В5 В6 Впредел 7 В
Единица на входе VIH1,5 / 3,15 / 4,2 В——VCC = 2 / 4,5 / 6 В
Ноль на входе VIL——0,5 / 1,35 / 1,8 ВVCC = 2 / 4,5 / 6 В
Длительность фронта входа——1000 / 500 / 400 нсVCC = 2 / 4,5 / 6 В
Единица на выходе VOH3,84 В4,3 В—VCC = 4,5 В, −6 мА; тип. при 25 °C
То же5,34 В5,8 В—VCC = 6 В, −7,8 мА
Ноль на выходе VOL—0,17 В0,33 ВVCC = 4,5 В, 6 мА; тип. при 25 °C
То же—0,15 В0,33 ВVCC = 6 В, 7,8 мА
Утечка выхода в третьем состоянии IOZ—±0,01 мкА±5 мкАVCC = 6 В; тип. при 25 °C
Ток входа DIR, OE—±0,1 нА±1000 нАVCC = 6 В
Ток потребления ICC——8 / 80 мкА25 °C / −40…+85 °C, VCC = 6 В, IO = 0
Ёмкость входа DIR, OE—3 пФ10 пФ2–6 В
Задержка A ↔ B tpd—15 нс21 / 26 нс4,5 В, 50 пФ; 25 °C / −40…+85 °C
То же—18 нс27 / 34 нс4,5 В, 150 пФ
Включение по OE ten—23 нс46 / 58 нс4,5 В, 50 пФ
Отключение по OE tdis—25 нс40 / 50 нс4,5 В, 50 пФ
Фронт выхода tt—8 нс12 / 15 нс4,5 В, 50 пФ
Ёмкость рассеяния Cpd—40 пФ—на канал, без нагрузки, 25 °C

Предельные режимы (разд. 6.1): VCC от −0,5 до 7 В, ток защитных диодов входа и выхода ±20 мА, ток выхода ±35 мА, ток через VCC или GND ±70 мА, кристалл до 150 °C. Защита от электростатики — ±3000 В по модели тела человека и ±1000 В по модели заряженного устройства. Тепловое сопротивление кристалл — среда: 57,0 °C/Вт у PDIP-20, 77,0 у SOIC-20, 74,1 у SO-20, 92,1 у SSOP-20 и 99,7 °C/Вт у TSSOP-20. Военный вариант SN54HC245 работает при −55…+125 °C с более широкими пределами, например ICC до 160 мкА.

Уровни входа у HC привязаны к питанию, а напряжение на входе и выходе по рабочим условиям — от 0 до VCC. Медленный фронт (дольше 500 нс при 4,5 В) запрещён: вход долго проходит область переключения, ток растёт, выход может дребезжать. Для медленных сигналов TI отсылает к микросхемам с триггером Шмитта — например, 74HC14 или SN74LVC1G14.

Почему 74HC245 не преобразует 3,3 → 5 В

Частый вопрос — можно ли поставить 74HC245 между микроконтроллером на 3,3 В и 5-вольтовой периферией. Сторона A и сторона B питаются от одного VCC, так что разных уровней у них нет: микросхема только повторяет сигнал с уровнями своего питания. Остаётся вопрос, поймёт ли 74HC245 при VCC = 5 В единицу 3,3 В.

Наш расчёт: таблица 6.3 даёт VIH = 3,15 В при VCC = 4,5 В и 4,2 В при 6 В; для 5 В значения нет. Линейная интерполяция между этими точками — 3,15 + (4,2 − 3,15) · 0,5 / 1,5 = 3,5 В, то есть единица 3,3 В на входе не гарантирована. Даже при VCC = 4,5 В запас — 0,15 В, и его съедает падение на выходе микроконтроллера под нагрузкой. В обратную сторону 5 В на вход 74HC245 с питанием 3,3 В подавать нельзя: напряжение входа ограничено VCC, а выше открываются защитные диоды (ток до ±20 мА по предельным режимам).

Наш вывод: 74HC245 — буфер внутри одного уровня питания. Если сигнал идёт только вверх, 3,3 → 5 В, достаточно буфера с входами ТТЛ — например, 74AHCT125 с единицей от 2 В. Для двунаправленного согласования 3,3 и 5 В, когда сигнал идёт в обе стороны, нужны микросхемы с двумя питаниями — TXB0104 для двухтактных линий или TXS0108E для линий с подтяжками; обзор способов — в схеме «Преобразователь уровней».

Светодиоды на выходах: ток вывода и ток корпуса

Выход 74HC245 — двухтактный, ток он и отдаёт, и принимает. Гарантированные уровни даны при 6 мА (VCC = 4,5 В) и 7,8 мА (6 В); при большем токе напряжение на выходе дальше от шины питания, но микросхема не повреждается до предела 35 мА. Отдельно ограничен общий ток через выводы VCC и GND — 70 мА. Подробнее о том, как выходы отдают и принимают ток, — в статье «Втекающий и вытекающий ток».

Наш расчёт для красного светодиода (прямое напряжение примем 2 В) с катодом на выходе и анодом через резистор к 5 В: R = (5 − 2 − 0,33) / 6 мА ≈ 445 Ом, ближайший номинал 470 Ом даёт ток около 5,7 мА. Восемь таких светодиодов, горящих одновременно, — 45 мА через вывод GND, это меньше 70 мА. Если поднять ток до 10 мА на канал, восемь каналов дают 80 мА — больше предела, хотя каждый вывод в отдельности не нагружен и на треть. Подобрать резистор можно в калькуляторе «Резистор для светодиода».

В разд. 9.2.2 TI называет иные числа — не больше 25 мА на выход и 75 мА на корпус; см. «Расхождения в документации». Наш вывод: считать по таблице предельных режимов, то есть 70 мА на корпус, и держать запас.

74HC245 и 74HC573

Параметр74HC24574HC573
Функциядвунаправленный буферзащёлка на 8 бит, только A → Q
Хранит данныенетда, при LE = 0
УправлениеDIR и OELE и OE
Расстановка выводовDIR, A1–A8, GND, B8–B1, OE, VCCOE, D1–D8, GND, LE, Q8–Q1, VCC
Задержка при 4,5 В, 50 пФ15 нс тип., до 26 нсD → Q 26 нс тип., до 44 нс
Выход, ток покоя±6 мА при 4,5 В, ICC до 80 мкАте же

Обе микросхемы — из одного семейства HC, с одинаковыми уровнями и токами. Наш вывод: 74HC245 выбирают, когда сигнал идёт в обе стороны или нужен только буфер; 74HC573 — когда данные надо удержать на выходах, например при разделении мультиплексированной шины адреса и данных.

Питание и неиспользуемые выводы

TI рекомендует керамический конденсатор 0,1 мкФ у вывода VCC, при необходимости параллельно с 1 мкФ (разд. 10). Все неиспользуемые входы подключают к VCC или GND. Для приёмопередатчика это касается и выводов A и B неиспользуемых каналов: единица на OE отключает только выходную часть, входы остаются включёнными (разд. 11.1). Почему свободный вход опасен для КМОП, объясняет статья глоссария.

Расхождения в документации

  • Типовая схема и пороги. Рис. 9-1 показывает микроконтроллер на 3,3 В, подключённый к 74HC245 с питанием 5 В, тогда как таблица 6.3 гарантирует единицу только от 3,15 В при VCC = 4,5 В и от 4,2 В при 6 В; значения для 5 В нет, интерполяция даёт около 3,5 В.
  • Ток корпуса. Разд. 9.2.2 допускает 25 мА на выход и 75 мА на весь корпус, а предельные режимы (разд. 6.1) — ±35 мА на выход и ±70 мА через VCC или GND: рекомендация на корпус выше абсолютного предела.
  • Тип выводов DIR и OE. В таблице выводов (с. 3) DIR и OE обозначены как I/O, хотя это только входы — так их описывает и таблица 6.5 (ток входа DIR, OE).
  • Корпус DGV. Рис. 5-1 упоминает корпус DGV (TVSOP), которого нет в таблице корпусов на с. 1.
  • Графики. Рис. 6-1 и 6-2 одинаковые и подписаны одинаково («TPD vs VCC at 25°C»), без указания нагрузки.
  • Длина PDIP-20. На с. 1 корпус N — 24,33 × 6,35 мм, а в даташите SN74HC573A (SCLS147G) тот же корпус N указан как 25,40 × 6,35 мм.

Аналоги и замены

Каждая пара сверена по даташитам обоих производителей: выводы, корпус, предельные напряжения и токи. Значения — из документов, указанных под таблицей; столбец «У замены» показывает, лучше или хуже параметр у замены.

74HC245 → SN74HCT245 (Texas Instruments)

Совместим по выводам — тот же корпус и выводы, но часть параметров отличается — схему нужно проверить. Сравнение в корпусе SOIC-20, PDIP-20, TSSOP-20.

Выводы и выходы совпадают; SN74HCT245 ставят вместо 74HC245 на 5-вольтовую шину, когда сигналы приходят от 3,3-вольтовой или ТТЛ-логики.

Параметр74HC245SN74HCT245У замены
Выводы (SOIC-20, PDIP-20, TSSOP-20)1 DIR, 2–9 A1–A8, 10 GND, 11–18 B8–B1, 19 OE, 20 VCC1 DIR, 2–9 A1–A8, 10 GND, 11–18 B8–B1, 19 OE, 20 VCCтак же
КорпусаSOIC-20, SSOP-20, PDIP-20, TSSOP-20SOIC-20, SSOP-20, PDIP-20, SO-20, TSSOP-20так же
Напряжение питания2–6 В4,5–5,5 Вхуже
Пороги входа при 4,5 В, VIH / VILот 3,15 / до 1,35 Вот 2 / до 0,8 В (ТТЛ-уровни)иначе
Выходной ток при 4,5 В (VOH от 3,84 В)6 мА6 мАтак же
Выходной ток, предельный±35 мА±35 мАтак же
Рабочая температура SN74…−40…85 °C−40…85 °Cтак же

Что проверить при замене

  • Питание SN74HCT245 — только 4,5–5,5 В против 2–6 В у 74HC245: в схемах на 3,3 В и ниже замена не работает.
  • Входы SN74HCT245 имеют ТТЛ-пороги (1 — от 2 В, 0 — до 0,8 В при 4,5–5,5 В), у 74HC245 при 4,5 В — от 3,15 и до 1,35 В: SN74HCT245 надёжно принимает сигнал 3,3-вольтового МК при питании 5 В, но запас помехоустойчивости по нулю меньше.

Источники: Texas Instruments. SNx4HC245 Octal Bus Transceivers With 3-State Outputs (SCLS131F, revised August 2022) — разд. 5 (рис. 5-1, выводы), 6.1, 6.3 (рекомендуемые условия), 6.5 (характеристики); Texas Instruments. SNx4HCT245 Octal Bus Transceivers With 3-State Outputs (SCLS020H, revised December 2022) — табл. «Pin Functions», разд. 6.1, 6.3, 6.5.

Частые вопросы

Как задать направление передачи у 74HC245?

Выводом DIR (1): при OE = 0 ноль на DIR передаёт данные с шины B на шину A, единица — с A на B. Единица на OE (19) отключает выходы обеих сторон, шины развязаны. Если направление меняется во время работы, сначала переводят OE в единицу, меняют DIR и только потом снова разрешают выходы — так две стороны не успеют одновременно тянуть одну линию.

Можно ли поднять уровень 3,3 В до 5 В через 74HC245?

Не гарантированно. При питании 4,5 В вход видит единицу от 3,15 В, при 6 В — от 4,2 В; для 5 В TI значения не даёт, а линейная интерполяция (наш расчёт) даёт около 3,5 В — выше 3,3 В. В обратную сторону нельзя совсем: напряжение на входе не должно превышать VCC. Для согласования 3,3 и 5 В берут преобразователи вроде TXB0104 или TXS0108E.

Сколько светодиодов можно подключить к выходам 74HC245?

Уровни выходов гарантированы при 6 мА (VCC = 4,5 В), предел — 35 мА на вывод и 70 мА через выводы питания и земли. Восемь светодиодов по 8 мА дают 64 мА — ещё в пределах, по 10 мА — уже 80 мА, больше допустимого (наш расчёт). Разумный режим — 5–6 мА на светодиод с резистором около 470 Ом при 5 В.

Что делать с неиспользуемыми выводами 74HC245?

Подключить к VCC или земле. TI отдельно предупреждает: у приёмопередатчика единица на OE отключает только выходы, входная часть остаётся работать, поэтому выводы A и B неиспользуемых каналов нельзя оставлять свободными даже при запрещённых выходах. Свободный КМОП-вход дрейфует к середине питания и вызывает лишний ток и случайные переключения.

Источники

  1. Texas Instruments. SNx4HC245 Octal Bus Transceivers With 3-State Outputs (SCLS131F, December 1982, revised August 2022) — с. 1 — свойства, корпуса и размеры; с. 3 — рис. 5-1 и таблица выводов; с. 4 — разд. 6.1 (VCC до 7 В, ±20, ±35 и ±70 мА), 6.2 (ESD ±3000 и ±1000 В), 6.3 (2–6 В, VIH и VIL при 2, 4,5 и 6 В, фронт входа 1000/500/400 нс); с. 5 — разд. 6.4 (RθJA по корпусам) и 6.5 (VOH, VOL при 20 мкА, 6 и 7,8 мА, II, IOZ, ICC, Ci); с. 6 — разд. 6.6 и 6.7 (tpd, ten, tdis, tt при 50 и 150 пФ); с. 7 — Cpd 40 пФ, рис. 6-1 и 6-2; с. 9 — разд. 8.1 (подтяжка OE к VCC), табл. 8-1; с. 10 — рис. 9-1, разд. 9.2.1–9.2.2 (25 мА на выход и 75 мА на корпус); с. 12 — разд. 10–11 (конденсатор 0,1 мкФ, входы приёмопередатчика нельзя оставлять свободными); приложение — чертежи PW0020A, DB0020A, DW0020A
  2. Texas Instruments. SNx4HC573A Octal Transparent D-Type Latches With 3-State Outputs (SCLS147G, December 1982, revised April 2022) — для сравнения: с. 1 — размеры корпусов (N — 25,40 мм); с. 3 — выводы; с. 5 — те же уровни выходов и ICC; с. 7 — tpd D → Q 26/35/44 нс при 4,5 В
  3. Texas Instruments. SNx4AHCT125 Quadruple Bus Buffer Gates With 3-State Outputs (SCLS264R, December 1995, revised February 2024) — для сравнения: разд. 5.2 — питание 4,5–5,5 В, единица на входе от 2 В (входы, совместимые с ТТЛ)

Нашли ошибку?

Смотрите также