74HC74 — два D-триггера с асинхронными установкой и сбросом

Выводы

Второй триггер зеркален первому: его выводы идут от 13 к 8 в том же порядке — CLR, D, CLK, PRE, Q, Q̄. Корпус SOIC-14 по таблице на с. 1 — 8,70 × 3,90 мм (номинальный размер тела), TSSOP-14 — 5,00 × 4,40 мм, PDIP-14 — 19,30 × 6,40 мм. По перечню исполнений от 18.09.2026 исполнения SN74HC74D, DT, PW и PWT сняты с производства, SOIC и TSSOP заказывают на катушках (SN74HC74DR, SN74HC74PWR); SN74HC74N в DIP выпускается. Маркировка — HC74, у DIP — SN74HC74N. Та же микросхема у onsemi — MC74HC74A (MC74HC74A/D Rev. 16): выводы совпадают, рабочая температура шире — −55…+125 °C, такт при 4,5 В — до 24 МГц при температуре до 85 °C. Там же описан MC74HCT74A с питанием 4,5–5,5 В и единицей на входе от 2,0 В — он принимает сигналы 3,3-вольтовой логики.

Таблица состояний

Асинхронные входы старше такта: пока PRE или CLR в нуле, фронты на CLK игнорируются. Сочетание PRE = CLR = 0 даёт единицу на обоих выходах, но TI отмечает в примечании к табл. 8-1, что это состояние не сохраняется после возврата PRE и CLR в единицу. В рабочем режиме оба входа подключают к VCC — напрямую или через подтяжку, если ими иногда управляют.

Параметры

Условия — SN74HC74, −40…+85 °C, нагрузка 50 пФ, если не указано иное (разд. 6.3–6.11).

При 25 °C запасы шире: такт до 31 МГц при 4,5 В, задержка CLK → Q — 20 нс типично и до 35 нс, PRE или CLR → Q — до 46 нс. Ток входа — до ±1 мкА, ток покоя ICC — до 4 мкА при 25 °C и до 40 мкА при −40…+85 °C (6 В), ёмкость входа — до 10 пФ, ёмкость рассеяния Cpd — 35 пФ на триггер.

Предельные режимы (разд. 6.1): питание от −0,5 до 7 В, ток защитных диодов входа и выхода ±20 мА, ток выхода ±25 мА, ток через VCC или GND ±50 мА, температура кристалла до 150 °C. Тепловое сопротивление кристалл — среда (разд. 6.4): 133,6 °C/Вт у SOIC-14, 107,7 у SSOP-14, 61,9 у PDIP-14, 122,6 у SO-14 и 151,7 °C/Вт у TSSOP-14. В ревизии F TI увеличила эти значения для SOIC (было 86), SSOP, SO и TSSOP и уменьшила для DIP (было 80).

Тайминги: установка и удержание

Триггер правильно запоминает D, только если вход стабилен в окне вокруг фронта такта: не меньше времени установки tsu до фронта и не меньше времени удержания th после него. У 74HC74 удержание равно нулю, а установка при 4,5 В — 25 нс во всём диапазоне температур. Если D меняется внутри этого окна — например, асинхронная кнопка или сигнал из другого тактового домена, — выход может на время оказаться в промежуточном состоянии: это метастабильность. Наш вывод: асинхронный сигнал пропускают через два последовательно включённых триггера, которые тактуются одним тактом, — второй получает уже установившийся уровень. 74HC74 содержит ровно два триггера для такой цепочки.

Наш расчёт для последовательных триггеров на одном такте: задержка CLK → Q первого (не меньше нуля) плюс задержки проводов должна быть больше удержания второго — при th = 0 это выполняется всегда. Наибольшая частота такта тоже нормирована: 25 МГц при 4,5 В и −40…+85 °C.

Типовые схемы

Делитель на 2 и на 4. Выход Q̄ соединяют с D, такт — на CLK, PRE и CLR — на VCC. Каждый нарастающий фронт переключает Q, на выходе меандр с половинной частотой. Выход Q первого триггера подают на CLK второго, у которого Q̄ тоже соединён с D, — получается деление на 4. Наш расчёт: при такте 25 МГц (предел при 4,5 В) первый выход даёт 12,5 МГц, второй — 6,25 МГц, причём фронт второго выхода запаздывает относительно такта на сумму двух задержек CLK → Q — до 88 нс при 4,5 В и −40…+85 °C.

Кнопка с фиксацией. Пример TI (разд. 9.1, рис. 9-1): кнопка с RC-цепью подавления дребезга идёт через буфер с триггером Шмитта — например, 74HC14 или SN74LVC1G14 — на CLK; Q̄ соединён с D. Каждое нажатие переключает выход. RC-цепь на входе CLR даёт сброс при включении: пока конденсатор заряжается, CLR держится в нуле, и выход всегда стартует с нуля. Номиналы резисторов и конденсаторов TI не приводит.

Питание и неиспользуемые выводы

TI рекомендует конденсатор 0,1 мкФ у вывода VCC, при необходимости параллельно с 1 мкФ (разд. 10). Неиспользуемые входы, в том числе PRE и CLR, подключают к VCC или к общему проводу, а если вход используется не всегда — через подтяжку, обычно 10 кОм (разд. 9.2.1.2); свободный вход КМОП не оставляют. Неиспользуемые выходы оставляют свободными. Ёмкость нагрузки TI советует не больше 70 пФ (разд. 9.2.2), а сопротивление нагрузки — не меньше VCC / 25 мА; наш расчёт: при 5 В это 200 Ом.

74HC74 и CD4013

Значения CD4013 — по его карточке на сайте (даташит TI SCHS023E). Наш вывод: для логики 3,3–5 В рядом с микроконтроллером удобнее 74HC74, для аналоговых узлов с питанием 9–15 В — CD4013. Взаимозаменяемы они только по функции.

Расхождения в документации

• Чужое название в рабочих условиях. В разд. 6.3 строки температурного диапазона подписаны «SN54HC00» и «SN74HC00» — название другой микросхемы.
• Ток выхода для SN74 и SN54. В разд. 6.5 уровни SN74HC74 3,98/3,84 В и 0,26/0,33 В заданы при токе 4 мА (5,2 мА при 6 В), а в разд. 6.6 те же самые числа у SN54HC74 — при 6 мА (7,8 мА при 6 В).
• Ток покоя. У SN74HC74 ICC — до 4 мкА при 25 °C и до 40 мкА при −40…+85 °C, а у SN54HC74 в соседней таблице — 2 и 20 мкА при тех же температурах (40 мкА — только при −55…+125 °C).
• Единицы в таблице SN54. В разд. 6.8 частота такта указана в наносекундах, а время удержания — в мегагерцах.
• Предел питания у разных производителей. У TI питание SN74HC74 допускается до 7 В, у onsemi MC74HC74A — до 6,5 В; рабочий диапазон у обоих 2–6 В.
• Ёмкость нагрузки. Разд. 8.3.1 ссылается на «наибольшую нагрузку из разд. 6.9», но в разд. 6.9 её нет; схема измерений (рис. 7-1) — 50 пФ, а разд. 9.2.2 советует не больше 70 пФ.