SN74LVC1G14 — одиночный инвертор с триггером Шмитта от TI

Выводы

У корпусов SOT-23-5 (DBV) и SC70-5 (DCK) вывод 1 свободен, вход A — средний вывод на стороне с тремя выводами, выход Y (вывод 4) стоит напротив GND (вывод 3), а питание (вывод 5) — напротив свободного вывода 1. Выводы N.C. можно соединять с чем угодно, включая землю, а шар DNU корпуса YZP — ни с чем; паять к плате нужно и те и другие (примечания к табл. 4-1). Наши страницы SOT-23-5 и SC70-5 составлены по чертежам Microchip (C04-091 и C04-061), у TI свои чертежи DBV0005A и DCK0005A с той же расстановкой и шагом выводов 0,95 и 0,65 мм; размеры с допусками сверяют по приложению к даташиту. Безвыводной USON-6 (DRY) — 1,45 × 1,00 мм, у него питание на выводе 6, а не 5; ещё меньше X2SON — DSF (1,00 × 1,00 мм) и DPW (0,80 × 0,80 мм).

Параметры

Условия — −40…+85 °C, если не указано иное (разд. 5.3–5.8).

Все типовые значения — при 3,3 В и 25 °C. Предельные режимы (разд. 5.1): VCC и вход от −0,5 до 6,5 В, выход в активном состоянии — до VCC + 0,5 В, ток защитных диодов −50 мА, ток выхода ±50 мА, ток через VCC или GND ±100 мА, кристалл до 150 °C. Защита от электростатики — 2000 В по модели тела человека, 1000 В по модели заряженного устройства и 200 В по модели машины. Тепловое сопротивление кристалл — среда: 357,1 °C/Вт у SOT-23-5, 371,0 у SC70-5, 296,2 у SOT-5X3, 369,6 у USON-6, 522,9 у X2SON-5 и 146,2–168,2 °C/Вт у DSBGA.

Пороги переключения

Значения VT− — для всех корпусов, кроме DPW; у X2SON-5 (DPW) обе границы нижнего порога на 0,05 В выше (разд. 5.5). Гистерезис нормирован отдельной строкой, а не как разность границ: при 1,65 В разность «худших» порогов 0,79 − 0,62 = 0,17 В, а гарантированный гистерезис — от 0,37 В, потому что пороги у одного экземпляра смещаются вместе. Таблица выше — для −40…+85 °C; в диапазоне −40…+125 °C верхние границы VT− немного выше: 0,64 В при 1,65 В, 0,89 В при 2,3 В и 1,16 В при 3 В (при 4,5 и 5,5 В — те же 1,79 и 2,29 В). Для промежуточного питания TI предлагает линейную интерполяцию (рис. 7-2). Наш расчёт для 3,3 В: VT+ = 1,63–2,04 В, VT− = 0,95–1,27 В. Как гистерезис реализуют на компараторе, показывает калькулятор гистерезиса.

Наш расчёт: антидребезг кнопки

TI предлагает схему рис. 7-1: резистор R1 от питания к кнопке, кнопка на землю, от точки их соединения — резистор R2 на вход A и конденсатор C1 со входа на землю. При нажатии C1 разряжается через R2, при отпускании заряжается через R1 + R2. Номиналов в даташите нет, поэтому пример — наш.

Возьмём VCC = 3,3 В, R1 = R2 = 10 кОм, C1 = 1 мкФ. Напряжение на конденсаторе меняется по экспоненте с постоянной времени τ, и выход переключается, когда оно пересекает порог:

• Нажатие. τ = R2 · C1 = 10 мс, вход падает от 3,3 В до VT−: t = τ · ln(3,3 / VT−). При VT− от 1,27 до 0,95 В — от 9,5 до 12,4 мс.
• Отпускание. τ = (R1 + R2) · C1 = 20 мс, вход растёт от нуля до VT+: t = τ · ln(3,3 / (3,3 − VT+)). При VT+ от 1,63 до 2,04 В — от 13,6 до 19,3 мс.

Короткие отскоки контактов не успевают перезарядить конденсатор до противоположного порога, а гистерезис не даёт выходу дрожать, пока напряжение медленно проходит область переключения. Пересчитать время для своих номиналов можно в калькуляторе «Заряд конденсатора».

Ограничение сверху на R2 задаёт ток входа: до ±5 мкА по таблице 5.5. На 10 кОм это до 0,05 В, а на 100 кОм — уже до 0,5 В, сопоставимо с гистерезисом при 3 В. Наш вывод: R2 — единицы и десятки килоом, нужную задержку набирают ёмкостью. TI также предупреждает, что медленный фронт на входе увеличивает динамический ток (разд. 6.3.2); для кнопки это единичные события и на потреблении не сказывается.

Согласование 5 В и 3,3 В

Вход LVC1G14 выдерживает 5,5 В независимо от питания (разд. 5.3 и 6.3.5) — это свойство входов, допускающих 5 В. При VCC = 3,3 В микросхема принимает 5-вольтовый сигнал и выдаёт инвертированный сигнал с уровнями 3,3 В; при отключённом питании вход и выход переходят в высокоимпедансное состояние с утечкой до ±10 мкА, так что 5-вольтовая сторона не запитает 3,3-вольтовую через защитные диоды (разд. 6.3.4).

Обратное направление — 3,3 В на вход при VCC = 5 В. Наш расчёт: интерполяция между строками 4,5 и 5,5 В даёт при 5 В верхний порог VT+ до 3,04 В. Выход 3,3-вольтового микроконтроллера (3,3 В без нагрузки) превышает его на 0,26 В — работает, но запас невелик; при питании 4,5 В запас 0,56 В. Наш вывод: для одной линии вроде сброса или разрешения SN74LVC1G14 — компактный инвертирующий преобразователь уровня; для шин данных лучше специализированные TXB0104 и TXS0108E.

SN74LVC1G14 и 74HC14

Наш вывод: у LVC1G14 пороги гораздо плотнее — разброс VT+ 0,58 В против 1,58 В у HC14, поэтому время срабатывания RC-цепи предсказуемее. 74HC14 выгоднее, когда нужно несколько инверторов сразу, например RC-генератор и формирователь в одном корпусе; схемы на нём и на CD4093 разобраны в соседних карточках. Быстрый выход LVC1G14 с фронтами в единицы наносекунд на длинной дорожке даёт звон — TI советует учитывать нагрузку и трассировку (разд. 6.3.1, 7.2.1), а при питании ставить конденсатор 0,1 мкФ у вывода VCC (разд. 7.3).

Расхождения в документации

• Подписи VOH. В таблице 5.5 условия для VOH записаны как «IOL = −100 µA … −32 mA», хотя речь идёт о вытекающем токе IOH.
• Ссылка на таблицу. Разд. 7.2.2 отсылает за порогами VT+ и VT− к таблице рабочих условий, но в разд. 5.3 их нет — они только в таблице электрических характеристик 5.5.
• Корпус DRY в тепловой таблице. Табл. 5.4 подписывает DRY (SON) как «5 PINS», тогда как это шестивыводной USON-6; корпуса DSF (X2SON-6) в тепловой таблице нет вовсе.
• Логическая схема YZP. Рис. 6-1 указывает номера выводов 2 и 4 для корпусов DBV, DCK, DRL, DRY, DPW и YZP, но у YZP вход и выход — шары B1 и C2.
• Два чертежа DRY. В приложении даны чертежи DRY0006A и DRY0006B для одного корпуса USON-6; какой относится к конкретному заказному номеру, видно только из таблицы заказа.