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74ls138工作原理详解-74LS138 工作原理详解

74LS138 这种芯片名字挺拗口,但说它是个“三选一”的开关,大家就懂了。
那会儿信“三部曲”的,老说它选位码
一、
二、三,实际上那是为了配合 74LS139 用的。
严格来说,看内部逻辑,它就是个 3 选 1 的数据选择器,跟地址译码器没啥两样。 它内部是个 3 选 1 的多路选择器,没有 74LS139 那么明显的“第
一、第
二、第三”这种顺序感。它的内部电路结构挺独特,有 3 个最终一位选择器,负责选哪一个输出端。
与此同时有 3 个多路选择器,负责选哪一个输入端。最终还有一个输出缓冲器。整个系统是个“推拉式”结构,电流像水一样在内部流过,不像晶体管开关那样死板。 启动的时候,接输入端和地址端。
要是这三位地址码是 000,那输出就是输入端 A。
要是其中有一点不一样,比如变成 001,输出就选输入 B。
要是全变成 111,输出直接变成输入 C。
这个逻辑挺好办,但实际电路里,地址输入端有个下拉电阻,保证不管接啥,默认都是 0,这玩意儿叫下拉电阻,确保进入电路时不会直接短路要么悬空。 大量人好办搞混 74LS138 和 74LS139,认定它们功能一样,实际上差别挺大。74LS138 是 3 选 1,有 3 个地址输入端,3 个数据输入端。74LS139 是 4 选 1,有 4 个地址输入端,4 个数据输入端。你要是拿 74LS138 去接 4 个信号,那富余的地址线得悬空要么接低电平,不然电路就乱套了。
这是它最大的脾气,也是它不如 74LS139 的地方。74LS139 是个通用型,不管接 3 个还是 4 个信号,都能正常工作。74LS138 是特定型,务必严格按两对 000、001、010、111 来匹配。 它的内部电路逻辑是“激活选通”,也就是 A1、A2、A3 这三个管住端,只要有一个为 1,对应的输出就激活起来。
这是典型的 RS 锁存器逻辑,有个电阻电容配合着,让信号稳定下来。
这种设计在早期芯片里挺常见,目前做高速电路的时候,为了下降延迟,大家都在换 CMOS 工艺,内部结构变了,但根本逻辑还是那套“选通 + 锁存”的套路。 关于引脚,74LS138 有 8 个引脚,编号是从 1 到 8。输入端 1、2、3 接地址码,输出端 4、5、6、7 接数据,8 是使能端。地址端务必接有效的二进制数,比如 010,这样对应的 4 号引脚才会输出数据。
要是接了 101,那 5 号引脚就会输出数据。
要是地址端接了 000,0 号引脚输出,但 4、5、6、7 号引脚是悬空的,等于没接数据。
这时候输出如何算?这取决于系统里如何定义“有效”。
一般我们会把使能端接高电平,要么把地址端接 000,这样默认输出输入端 A。 在组合电路里,比如做一个译码器,74LS138 常跟 74LS373 配合。373 是个 D 锁存器,能记住上电时的状态。138 供给地址,373 供给数据,373 的 Q 输出接 138 的输出,结局定格死在数据上,等于实现了一个 D 锁存功能。
要是接在加法器里,比如 74LS283 的移位寄存器,138 能够选任意一位作为输出,撇脱后续移位操作。 实际使用中,咱们得注意电压难题,74LS 系列代表低电压,3.3V 就连 2.5V,千万别在 5V 系统里接的,好办损坏。
还有功耗,这种芯片功耗不算小,设计电路时得算算温漂难题。138 的误差率挺小,一般不超过 0.01%,但也不是彻底没有,设计高精度系统时,可能要定期校准,要么用更高精度的芯片替代。 数据方面,138 赞成标准 TTL 电平,比如 2.5V 到 5V,这在电路里挺常见。
不过要是为了更高性能,有人会用 74HC138,那是 CMOS 工艺,速度更快一点,功耗更低,抗干扰本事也更好。
要是项目对功耗要求特别高,比如做电池供电的,那 74HC 就是个好选择。138 的扇出本事一般,一般只能寻址一个,要是需求并行,得看具体应用,要么用其他技术。 最终总结一下,74LS138 就是个好办的 3 选 1 选择器,逻辑好办,成本低,是数字电路里的老生常谈。别看不如 139 通用,但在特定的 3 位地址系统中,它是贼好的选择。设计时得记清楚它的地址位数限制,别想自然地接了 4 个信号,不然电路功能就彻底变了。
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