Перейти к содержанию

Нагрузочная способность (fan-out)

Нагрузочная способность показывает, сколько входов других элементов можно подключить к одному выходу без выхода уровней за допустимые пределы. Для серии 74HC TI и onsemi указывают 10 нагрузок LSTTL.

Обновлено Редакция GAW

Нагрузочная способность (fan-out, коэффициент разветвления по выходу) — число входов, которое может питать один выход логического элемента так, чтобы уровни нуля и единицы оставались в допустимых пределах. Её определяют по токам: сколько тока может отдать или принять выход при гарантированных уровнях и сколько потребляет каждый вход.

Для серии 74HC TI и onsemi указывают нагрузочную способность в 10 входов LSTTL — маломощной ТТЛ-логики, с которой КМОП-серию часто совмещали. Гарантии выхода 74HC при питании 4,5 В по даташиту TI:

Ток выходаЕдиницаНоль
20 мкАне ниже 4,4 Вне выше 0,1 В
4 мАне ниже 3,98 Вне выше 0,26 В

Входы КМОП по постоянному току почти не нагружают выход — у них есть только ток утечки. Поэтому для чисто КМОП-схем ограничением становится не ток, а ёмкость: каждый вход добавляет несколько пикофарад, а TI гарантирует параметры 74HC00 при нагрузке до 50 пФ; фронты затягиваются, и растёт задержка распространения.

Похожее понятие есть в интерфейсах: в RS-485 нагрузку приёмников считают в единичных нагрузках. А совместимость уровней разных семейств логики — в статье «Логические уровни». Параметры выходов 74HC — в карточке 74HC00 и 74HC14.

Частые вопросы

Сколько входов можно подключить к выходу 74HC?

По TI и onsemi — до 10 входов серии LSTTL с гарантией уровней. Входы КМОП почти не потребляют постоянного тока — даташит указывает для них только ток утечки, — поэтому по постоянному току их можно подключить намного больше; ограничением становится ёмкость, которая замедляет фронты: TI гарантирует параметры 74HC00 при нагрузке до 50 пФ.

Как посчитать нагрузочную способность самому?

Разделить допустимый ток выхода на входной ток нагрузки — отдельно для нуля и для единицы — и взять меньшее. Для выхода 74HC даташит гарантирует уровни при 4 мА; если вход нагрузки берёт 0,4 мА, выйдет 10 входов.

Что будет при перегрузке выхода?

Уровни выйдут за пределы: единица опустится, ноль поднимется, и вход следующего элемента может не распознать сигнал. Кроме того, растут задержка и нагрев. Для разводки сигнала на много входов ставят буфер.

Источники

  1. Texas Instruments. SNx4HC00 Quadruple 2-Input NAND Gates (SCLS181H, revised August 2021) — серия 74HC поддерживает нагрузку до 10 входов LSTTL; выход 4 мА при 4,5 В: единица не ниже 3,98 В, ноль не выше 0,26 В; при 20 мкА — 4,4 и 0,1 В; нагрузка до 50 пФ
  2. onsemi. MC74HC14A, MC74HCT14A: Hex Schmitt-Trigger Inverter (MC74HC14A/D, Rev. 17, September 2026) — нагрузочная способность выхода — 10 нагрузок LSTTL; выходы совместимы с КМОП, NMOS и ТТЛ

Нашли ошибку?

Смотрите также