74HC595 — сдвиговый регистр с защёлкой

74HC595 превращает три вывода микроконтроллера в восемь выходов, а цепочка микросхем — в сколько угодно. Внутри — сдвиговый регистр, защёлка и выходы с третьим состоянием. Разбираем по даташитам onsemi и TI выводы, временную диаграмму, подключение по SPI, каскадирование и ограничения по току и уровням.

Обновлено 16 октября 2026 г.Редакция GAW

Содержание

Распиновка
Как работает
Подключение по SPI
Каскадирование
Нагрузка и питание
Уровни 3,3 и 5 В

74HC595 состоит из трёх частей: 8-битного сдвигового регистра, 8-битной защёлки (регистра хранения) и восьми выходов с третьим состоянием. Данные вдвигаются в регистр по одному биту, а на выходы попадают только по отдельной команде — поэтому во время передачи выходы не дёргаются. onsemi прямо пишет, что микросхема подключается к SPI микроконтроллера напрямую.

Коротко

Питание — 2–6 В (74HC595), 4,5–5,5 В (74HCT595).
Выходы — 8 параллельных с третьим состоянием и последовательный QH' для каскада.
Частота сдвига — до 30 МГц при 4,5 В, 15 МГц при 3 В, 6 МГц при 2 В (25 °C).
Ток выхода — уровни гарантированы при 6 мА; предельно 35 мА на вывод и 70–75 мА на корпус.
Входы — при 4,5 В единица от 3,15 В у HC и от 2,0 В у HCT.
Корпуса — SOIC-16, TSSOP-16, QFN16 (onsemi); PDIP, SOIC, SSOP, TSSOP (TI).

Распиновка

74HC595 в корпусе DIP-16, SOIC-16 или TSSOP-16, вид сверху; названия выводов — по TI

Вывод	TI	onsemi	Назначение
14	SER	A	последовательный вход данных
11	SRCLK	Shift Clock	тактовый вход сдвигового регистра — сдвиг по нарастающему фронту
12	RCLK	Latch Clock	тактовый вход защёлки — перенос в защёлку по нарастающему фронту
13	OE	Output Enable	разрешение выходов, активный низкий: в единице выходы QA–QH отключены (третье состояние)
10	SRCLR	Reset	асинхронный сброс сдвигового регистра, активный низкий; защёлку не сбрасывает
15, 1–7	QA–QH	QA–QH	параллельные выходы защёлки
9	QH'	SQH	последовательный выход — последний разряд сдвигового регистра, без третьего состояния
16, 8	VCC, GND	VCC, GND	питание

Выход QA вынесен на вывод 15, а QB–QH — на выводы 1–7: при разводке платы это удобно, но в коде легко ошибиться с порядком битов.

Как работает

Сдвиг. По каждому нарастающему фронту SRCLK бит с SER записывается в первый разряд, а остальные сдвигаются на один. Через восемь тактов в регистре целый байт; первый переданный бит оказывается в разряде QH.
Защёлка. Нарастающий фронт RCLK копирует содержимое сдвигового регистра в защёлку, и выходы QA–QH меняются одновременно.
Выходы. Пока OE в нуле, выходы показывают содержимое защёлки; единица на OE переводит их в третье состояние. На QH' это не влияет.

Временные требования при 4,5 В и 25 °C: данные на SER должны установиться за 10 нс до фронта SRCLK и держаться 5 нс после; длительность импульсов SRCLK и RCLK — не меньше 10 нс; между последним фронтом SRCLK и фронтом RCLK — не меньше 15 нс. Задержка от RCLK до выходов — до 28 нс.

Подключение по SPI

74HC595	Микроконтроллер
SER	MOSI
SRCLK	SCK
RCLK	любой вывод (или CS)
OE	общий провод либо вывод ШИМ
SRCLR	плюс питания либо вывод для сброса

Данные фиксируются по нарастающему фронту SRCLK, поэтому подходит SPI в режиме 0. Чтобы первый бит попал на QH, байт передают старшим битом вперёд — тогда старший бит окажется на QH, младший — на QA. Подать на OE сигнал ШИМ — простой способ регулировать яркость всех светодиодов сразу. Временную диаграмму посылки можно построить в калькуляторе кадра SPI.

Каскадирование

Выход QH' каждой микросхемы соединяют со входом SER следующей, SRCLK и RCLK — общие для всех. N микросхем образуют регистр на 8 · N бит: за одну посылку передают N байт, и первым уходит байт для самой дальней микросхемы цепочки. Один импульс RCLK обновляет все выходы одновременно. При 30 МГц на сдвиг одного байта нужно около 0,27 мкс, так что даже длинная цепочка обновляется за микросекунды.

Нагрузка и питание

Параметр	Значение	Условия
Выход в нуле	не выше 0,26 В	6 мА, 4,5 В, 25 °C
Выход в единице	не ниже 3,98 В	6 мА, 4,5 В, 25 °C
Ток одного выхода	до 35 мА	предельный
Ток через выводы питания	до 70 мА (TI), 75 мА (onsemi)	предельный, на корпус
Ток покоя	до 4 мкА	6 В, 25 °C
Ёмкость C_PD	300 пФ	для расчёта динамической мощности

Динамическая мощность — P = C_PD · V_CC² · f: при 5 В и частоте 1 МГц это 300 пФ · 25 В² · 1 МГц = 7,5 мВт. Неиспользуемые входы onsemi требует подключать к общему проводу или питанию, неиспользуемые выходы — оставлять свободными. У вывода питания ставят конденсатор 0,1 мкФ, как на типовой схеме TI.

Светодиоды подключают через резисторы на несколько миллиампер — суммарный ток восьми выходов не должен превышать предел корпуса. Для реле, двигателей и мощных светодиодов выходы 74HC595 управляют ключами: транзисторами или сборкой ULN2003. Семисегментные индикаторы и динамическая индикация с регистрами — в статье «Семисегментные индикаторы».

Уровни 3,3 и 5 В

Пороги входов 74HC привязаны к питанию: при 4,5 В единица — от 3,15 В, при 3 В — от 2,1 В. Если 74HC595 питается от 5 В, а управляется микроконтроллером на 3,3 В, гарантированной единицы нет. Решения — питать регистр от 3,3 В (тогда и выходы будут 3,3 В), взять 74HCT595 с порогом 2,0 В или поставить согласователь уровней. Подробнее — в статье «Логические уровни».

Частые вопросы

Как подключить 74HC595 к Arduino или микроконтроллеру?

Три линии: данные SER — к MOSI, тактовый SRCLK — к SCK, защёлка RCLK — к любому выводу. Вывод OE подключают к общему проводу (выходы всегда включены) или к выводу с ШИМ для регулировки яркости, SRCLR — к плюсу питания. Байт передают по SPI в режиме 0 или программно, затем короткий импульс на RCLK переносит его на выходы.

Как соединить несколько 74HC595 цепочкой?

Выход QH' (вывод 9) первой микросхемы соединяют со входом SER (вывод 14) следующей, а SRCLK и RCLK всех микросхем — параллельно. За одну посылку передают столько байт, сколько микросхем, причём первым уходит байт для последней микросхемы в цепочке. Импульс на RCLK обновляет выходы всех микросхем одновременно.

Можно ли подключать светодиоды прямо к выходам 74HC595?

Да, через резисторы, но с малым током. Уровни выходов гарантированы при 6 мА, предельный ток вывода — 35 мА, а через выводы питания — не больше 70 мА по TI и 75 мА по onsemi на весь корпус. Восемь светодиодов по 8 мА — уже 64 мА, это предел. Для большего тока ставят транзисторы или сборку ULN2003.

Работает ли 74HC595 от 3,3 В?

Да, серия HC работает от 2 до 6 В, но при 3 В предельная частота сдвига падает до 15 МГц. Если 74HC595 питается от 5 В, а сигналы приходят от микроконтроллера на 3,3 В, его вход может не распознать единицу: при 4,5 В нужен уровень не ниже 3,15 В. В этом случае берут 74HCT595 с порогом 2,0 В.

Источники

onsemi. MC74HC595A, MC74HCT595A: 8-Bit Serial-Input/Serial or Parallel-Output Shift Register with Latched 3-State Outputs (MC74HC595A/D, Rev. 27, February 2025) — рис. 1 — выводы; с. 3 — предельные режимы и рабочие условия; с. 4 — DC характеристики HC; с. 5–6 — AC характеристики и временные требования; с. 10 — таблица функций и описание выводов
Texas Instruments. SN54HC595, SN74HC595 8-Bit Shift Registers With 3-State Output Registers (SCLS041J, revised October 2021) — табл. 5-1 — обозначения SER, SRCLK, RCLK, OE, SRCLR, QH'; предельный ток выхода 35 мА и 70 мА через выводы питания; типовая схема с конденсатором 0,1 мкФ

Нашли ошибку?