簡(jiǎn)介
74LS153是一款廣泛應(yīng)用于數(shù)字電路中的雙4選1數(shù)據(jù)選擇器/多路復(fù)用器器件，隸屬于TTL（Transistor-Transistor Logic）低功耗肖特基（Low-Power Schottky）系列。作為數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)器件，74LS153由于其高速、低功耗、引腳功能豐富、可靠性高等特點(diǎn)而得到了廣泛認(rèn)可。在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中，無(wú)論是簡(jiǎn)單的信號(hào)路由還是復(fù)雜的數(shù)字邏輯系統(tǒng)，74LS153都能作為關(guān)鍵的多路選擇器元件，為工程師在信號(hào)切換、多信號(hào)處理、數(shù)據(jù)路徑控制等方面提供了方便。本文將從背景概述、引腳功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理、邏輯功能、性能參數(shù)、特性優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用領(lǐng)域、與其他器件比較、使用注意事項(xiàng)、設(shè)計(jì)示例等多個(gè)角度，對(duì)74LS153進(jìn)行詳盡的闡述，幫助讀者充分了解并掌握該器件的基礎(chǔ)知識(shí)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

74LS系列及74LS153概述
在數(shù)字集成電路的發(fā)展歷史中，TTL系列曾占據(jù)主流地位。其中，TTL低功耗肖特基（LS）家族相較于傳統(tǒng)TTL具有功耗更低、速度更快、噪聲裕度更大等優(yōu)勢(shì)，因此被廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。74LS系列產(chǎn)品涵蓋了基本門(mén)電路、多路選擇器、觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、寄存器等多種邏輯功能模塊，滿足工程師在不同場(chǎng)合的設(shè)計(jì)需求。
74LS153便是TTL LS系列中的一款典型雙4選1數(shù)據(jù)選擇器／多路復(fù)用器集成電路。所謂“4選1”，意味著每個(gè)數(shù)據(jù)選擇器有四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端，通過(guò)兩個(gè)地址選擇信號(hào)（通常標(biāo)記為S0、S1）和一個(gè)使能信號(hào)（Enable）來(lái)選擇四路輸入中的一路輸出。如圖所示，74LS153內(nèi)部集成了兩個(gè)相互獨(dú)立的4選1選擇器單元，每個(gè)單元分別對(duì)應(yīng)一組數(shù)據(jù)輸入、地址線、使能控制以及輸出端口。因其結(jié)構(gòu)緊湊、功能完善，74LS153被大量應(yīng)用于數(shù)據(jù)總線驅(qū)動(dòng)、信號(hào)路由控制、并行數(shù)據(jù)通路切換等場(chǎng)合。隨著數(shù)字系統(tǒng)規(guī)模日趨復(fù)雜，對(duì)多路復(fù)用、數(shù)據(jù)總線管理的需求也越來(lái)越高，74LS153以其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、使用靈活、成本低廉等特點(diǎn)成為了工程師們必備的基礎(chǔ)器件之一。

74LS153的引腳功能與封裝類型
74LS153通常以16引腳雙列直插（DIP-16）或相應(yīng)的表面貼裝（SOIC-16）封裝形式出現(xiàn)，引腳分布及功能如下：

• 引腳1 (1C0): 第一個(gè)多路復(fù)用器的第0路數(shù)據(jù)輸入端

• 引腳2 (1C1): 第一個(gè)多路復(fù)用器的第1路數(shù)據(jù)輸入端

• 引腳3 (1C2): 第一個(gè)多路復(fù)用器的第2路數(shù)據(jù)輸入端

• 引腳4 (1C3): 第一個(gè)多路復(fù)用器的第3路數(shù)據(jù)輸入端

• 引腳5 (1S1): 第一個(gè)多路復(fù)用器的高位地址選擇輸入

• 引腳6 (1S0): 第一個(gè)多路復(fù)用器的低位地址選擇輸入

• 引腳7 (1G*): 第一個(gè)多路復(fù)用器的使能控制輸入（低電平有效）

• 引腳8 (GND): 邏輯地（0V）

• 引腳9 (2G*): 第二個(gè)多路復(fù)用器的使能控制輸入（低電平有效）

• 引腳10 (2S0): 第二個(gè)多路復(fù)用器的低位地址選擇輸入

• 引腳11 (2S1): 第二個(gè)多路復(fù)用器的高位地址選擇輸入

• 引腳12 (2C3): 第二個(gè)多路復(fù)用器的第3路數(shù)據(jù)輸入端

• 引腳13 (2C2): 第二個(gè)多路復(fù)用器的第2路數(shù)據(jù)輸入端

• 引腳14 (2C1): 第二個(gè)多路復(fù)用器的第1路數(shù)據(jù)輸入端

• 引腳15 (2C0): 第二個(gè)多路復(fù)用器的第0路數(shù)據(jù)輸入端

• 引腳16 (VCC): 邏輯電源正（+5V）

引腳分布呈現(xiàn)左右對(duì)稱布局，左半?yún)^(qū)主要對(duì)應(yīng)第一個(gè)多路復(fù)用器（1C0、1C1、1C2、1C3、1S1、1S0、1G*），右半?yún)^(qū)為第二個(gè)多路復(fù)用器（2G*、2S0、2S1、2C3、2C2、2C1、2C0），其中第8引腳為地（GND），第16引腳為+5V電源。常見(jiàn)封裝形式包括DIP-16、SOIC-16，二者在引腳排列和功能上完全一致，僅針對(duì)安裝方式及封裝尺寸有所差異。

74LS153的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理
從電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)看，74LS153每個(gè)4選1單元主要包含四個(gè)與門(mén)、兩個(gè)或門(mén)以及一個(gè)輸出緩沖器和一個(gè)使能控制器。具體原理可概括如下：
當(dāng)使能端（G*）為低電平時(shí)，多路復(fù)用器被激活。隨后，高位地址選擇信號(hào)（S1）和低位地址選擇信號(hào)（S0）同時(shí)提供給邏輯譯碼器，該譯碼器根據(jù)S1、S0的組合狀態(tài)（00、01、10、11）分別使相應(yīng)的與門(mén)通過(guò)，從而將對(duì)應(yīng)的輸入數(shù)據(jù)（C0、C1、C2、C3）傳遞到輸出端。當(dāng)使能端G*為高電平時(shí)，輸出端無(wú)論地址如何變化，都會(huì)保持禁用狀態(tài)，一般輸出為高阻抗／高電平或固定邏輯電平，具體取決于器件內(nèi)部設(shè)計(jì)。以第一個(gè)多路復(fù)用器為例，當(dāng)1G* = 0（有效），且1S1S0 = 10時(shí)，與門(mén)對(duì)應(yīng)第2路輸入（1C2）導(dǎo)通，輸出1Y輸出第2路數(shù)據(jù)；如果1G* = 1，則無(wú)論地址如何變化，1Y保持?jǐn)嚅_(kāi)或輸出固定。第二個(gè)多路復(fù)用器同理。

在實(shí)際器件中，內(nèi)部電路采用TTL低功耗肖特基工藝，集成了若干個(gè)高速肖特基二極管以及雙極晶體管，使得器件具備較快的開(kāi)關(guān)速度以及較低的靜態(tài)功耗。圖示內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖中，可以看到每個(gè)與門(mén)的輸入端分別連接到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入和譯碼輸出，譯碼電路通過(guò)S1、S0產(chǎn)生四路互斥的控制信號(hào)，確保僅有一路數(shù)據(jù)輸入能通過(guò)與門(mén)。同時(shí)，輸出端有一個(gè)推挽緩沖器，用于驅(qū)動(dòng)后級(jí)負(fù)載，保證輸出邏輯電平的完整性與動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。由于內(nèi)部實(shí)現(xiàn)中對(duì)信號(hào)進(jìn)行充分隔離和緩沖，74LS153在不增加外圍負(fù)載的情況下，能夠穩(wěn)定輸出所選通路的數(shù)據(jù)，滿足中、低速數(shù)字系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)切換與路由的需求。

邏輯功能與真值表
74LS153的核心功能是將四路數(shù)據(jù)之一通過(guò)地址譯碼后輸出，或者在使能端禁用時(shí)無(wú)輸出。該功能可以用如下真值表表示（以第一個(gè)多路復(fù)用器為例，第二個(gè)相同）：

從上表可見(jiàn)，當(dāng)使能端G*為低電平時(shí)，地址信號(hào)S1、S0的不同組合選擇不同的C輸入，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)多路復(fù)用功能。當(dāng)使能端G*為高電平時(shí)，無(wú)論地址信號(hào)如何變化，輸出端Y始終處于禁用狀態(tài)。第二個(gè)多路復(fù)用器（2G*、2S1、2S0、2C0、2C1、2C2、2C3、2Y）功能與第一個(gè)多路復(fù)用器完全相同，獨(dú)立工作。

74LS153的電氣特性與參數(shù)
74LS153的基本電氣參數(shù)如下（典型值及極限值具體參數(shù)以官方數(shù)據(jù)手冊(cè)為準(zhǔn)，下文僅作示例說(shuō)明）：

電源電壓（VCC）

• 工作電壓范圍：4.75V ~ 5.25V

• 推薦工作電壓：5V

輸入電平

• 高電平輸入電壓（VIH）：≥2.0V

• 低電平輸入電壓（VIL）：≤0.8V

輸出電平

• 高電平輸出電壓（VOH，IOH = –400μA）：≥2.7V

• 低電平輸出電壓（VOL，IOL = 8mA）：≤0.5V

靜態(tài)電流

• 平均輸入電流（II，VI = 5V）：最大40μA

• 平均輸出關(guān)斷電流：最大0.1μA

• 靜態(tài)電源電流（ICC，無(wú)負(fù)載）：典型19mA，最大片內(nèi)溫度變化相關(guān)

動(dòng)態(tài)特性

• 傳播延遲時(shí)間：tPLH / tPHL（C0→Y0/1C1→Y0、C2→Y1/C3→Y1）在CL = 50pF時(shí)，典型7ns ~ 12ns，最大15ns

• 地址到輸出傳播延遲：S→Y 典型10ns ~ 15ns

• 使能到輸出禁用/有效時(shí)間：G*→Y 禁用/有效 典型12ns ~ 16ns

負(fù)載能力

• 最大輸出驅(qū)動(dòng)能力：可驅(qū)動(dòng)TTL輸入10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)門(mén)負(fù)載（扇入 = 10）

• 建議輸出負(fù)載電容：≤50pF

工作溫度范圍

• 商用級(jí)：0℃ ~ 70℃

• 工業(yè)級(jí)：–40℃ ~ +85℃

以上電氣參數(shù)使74LS153能夠在常規(guī)TTL環(huán)境下穩(wěn)定工作，并承擔(dān)中等規(guī)模負(fù)載的輸出需求。由于采用低功耗肖特基技術(shù)，靜態(tài)功耗較傳統(tǒng)TTL有所降低，適合大規(guī)模集成設(shè)計(jì)中的功耗考慮。

特性與優(yōu)勢(shì)
74LS153憑借其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝特色，表現(xiàn)出多種顯著優(yōu)勢(shì)：

1. 雙通道獨(dú)立工作
   74LS153集成了兩個(gè)互相獨(dú)立的4選1多路復(fù)用器，每一路有各自的地址選擇信號(hào)和使能端，可在同一芯片上同時(shí)完成兩組不同信號(hào)的多路切換，節(jié)省PCB空間并簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)布局。

2. 高速響應(yīng)
   采用LS低功耗肖特基工藝，74LS153擁有典型傳播延遲時(shí)間較短（約10ns左右）的特點(diǎn)，適用于時(shí)序要求較高的數(shù)字電路領(lǐng)域，能夠保證信號(hào)切換的快速響應(yīng)。

3. 較低功耗
   相對(duì)于傳統(tǒng)TTL系列，LS系列在靜態(tài)電流方面有所降低，74LS153在無(wú)負(fù)載時(shí)靜態(tài)電流典型約19mA（兩個(gè)通道同時(shí)工作時(shí)），有助于降低整體系統(tǒng)功耗。

4. 容錯(cuò)與保護(hù)功能
   器件內(nèi)部對(duì)輸入信號(hào)具備良好抗干擾能力，對(duì)于輸入尖峰、電壓抖動(dòng)具有一定容忍度；同時(shí)輸出具推挽結(jié)構(gòu)，具備短路保護(hù)及熱穩(wěn)定機(jī)制。在正常工作狀態(tài)下，器件可靠性高。

5. 扇入扇出能力強(qiáng)
   輸出可驅(qū)動(dòng)多達(dá)10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)TTL輸入負(fù)載，適用于多級(jí)邏輯級(jí)聯(lián)及信號(hào)分發(fā)應(yīng)用。對(duì)于中小規(guī)模數(shù)字系統(tǒng)中，74LS153可以作為橋接器件，實(shí)現(xiàn)信號(hào)分配與數(shù)據(jù)路徑選擇。

6. 通用性與靈活性
   74LS153的兩個(gè)通道相互獨(dú)立，可根據(jù)需要配置為并行或者串行使用，支持級(jí)聯(lián)擴(kuò)展。多個(gè)74LS153可通過(guò)地址使能邏輯組合，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的多路選擇；同時(shí)支持并聯(lián)輸出結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力。

7. 封裝多樣化
   常見(jiàn)有DIP-16、SOIC-16兩種封裝，可滿足插板式原型設(shè)計(jì)與SMT表面貼裝生產(chǎn)兩種不同制造需求，靈活性高。

應(yīng)用領(lǐng)域與應(yīng)用電路示例
由于74LS153具備高速度、低功耗、獨(dú)立雙通道等特點(diǎn)，在現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有著廣泛的應(yīng)用：

• 數(shù)據(jù)通路選擇與信號(hào)路由
  在CPU與外設(shè)數(shù)據(jù)總線之間，需要對(duì)多路并行數(shù)據(jù)進(jìn)行切換分發(fā)，74LS153可作為總線切換器，根據(jù)地址信號(hào)選擇不同外設(shè)的數(shù)據(jù)路徑，提高靈活性并降低系統(tǒng)復(fù)雜度。

• 多路輸入采集與信號(hào)復(fù)用
  在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，需要對(duì)多路輸入（如傳感器信號(hào)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)）進(jìn)行輪詢采樣，借助74LS153可以將多個(gè)模擬開(kāi)關(guān)或數(shù)字信號(hào)復(fù)用到單一路徑，減少AD轉(zhuǎn)換器或處理器I/O口占用。

• 邏輯功能實(shí)現(xiàn)與簡(jiǎn)化
  在有限門(mén)電路資源的場(chǎng)景下，74LS153可直接替代多個(gè)門(mén)電路，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的邏輯判決、譯碼與數(shù)據(jù)選擇，降低器件數(shù)量，提高設(shè)計(jì)效率。

• 控制信號(hào)切換與狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)
  在有限的控制引腳資源下，通過(guò)多路復(fù)用器實(shí)現(xiàn)多狀態(tài)控制信號(hào)的輸出，有利于縮小PCB面積與接口數(shù)量。

• 可編程邏輯與測(cè)試平臺(tái)
  在實(shí)驗(yàn)室教學(xué)與可編程邏輯設(shè)備中，74LS153常作為示教示例，幫助學(xué)生理解多路復(fù)用器原理。設(shè)計(jì)者也可利用其作為測(cè)試平臺(tái)的一部分，對(duì)其他芯片的輸入進(jìn)行有序切換。

以下示例電路展示了74LS153在數(shù)據(jù)總線切換場(chǎng)景中的應(yīng)用：

1. 雙通道數(shù)據(jù)通路切換電路

• 電路組成：74LS153、地址寄存器、數(shù)據(jù)信號(hào)源（如RAM、ROM或外設(shè)）

• 工作原理：根據(jù)地址寄存器輸出的兩個(gè)選擇信號(hào)，控制74LS153的1S1、1S0和2S1、2S0，在兩路總線之間切換數(shù)據(jù)；使能端1G*或2G*可由系統(tǒng)總線控制邏輯進(jìn)行開(kāi)啟或關(guān)閉，用于同步控制何時(shí)切換。

2. 多路傳感器數(shù)據(jù)采集電路

• 電路組成：多路傳感器信號(hào)源（如溫度、壓力、濕度傳感器）、74LS153、單片機(jī)ADC輸入

• 工作原理：?jiǎn)纹瑱C(jī)通過(guò)GPIO產(chǎn)生地址信號(hào)S1、S0和使能信號(hào)G*，控制74LS153在四個(gè)傳感器信號(hào)之間切換，將所需傳感器的信號(hào)送至ADC端口進(jìn)行采樣，實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集。

• 注意事項(xiàng)：由于傳感器輸出多為模擬信號(hào)，需要在74LS153和ADC之間加上模擬開(kāi)關(guān)或射極跟隨器以保證模擬信號(hào)的完整性；同時(shí)，由于74LS153為數(shù)字TTL器件，直接驅(qū)動(dòng)模擬信號(hào)可能導(dǎo)致失真。

3. 虛擬按鍵掃描電路

• 電路組成：矩陣鍵盤(pán)按鍵陣列、74LS153、單片機(jī)I/O口

• 工作原理：將矩陣鍵盤(pán)的行線連接至74LS153的C0~C3輸入端，將74LS153輸出端連接至單片機(jī)的輸入口；單片機(jī)輪詢地址選擇信號(hào)，對(duì)鍵盤(pán)行進(jìn)行掃描，實(shí)現(xiàn)多路虛擬按鍵檢測(cè)，減少I/O口占用。

以上電路示例突出了74LS153在數(shù)據(jù)路由與多路復(fù)用方面的高效實(shí)用性。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，還可在74LS153前后添加一至二級(jí)緩沖器、濾波電路或電平轉(zhuǎn)換電路，以提高信號(hào)質(zhì)量或適配不同電壓標(biāo)準(zhǔn)。

與其他多路復(fù)用器芯片的比較
在市場(chǎng)上，多路復(fù)用器（Mux）器件種類繁多，既有TTL系列，也有CMOS系列。下面將74LS153與幾種常見(jiàn)多路復(fù)用器芯片進(jìn)行比較：

1. 74LS153 vs 74LS152

• 功能區(qū)別：74LS153為雙4選1多路復(fù)用器，有兩個(gè)獨(dú)立通道；而74LS152為單8選1多路復(fù)用器，僅有一個(gè)通道但輸入數(shù)更多（8路）。

• 速度與功耗：同樣為T(mén)TL LS系列，二者在速度與功耗方面差異較??；但74LS152由于內(nèi)部譯碼邏輯更復(fù)雜，傳播延遲略微增加（約12ns ~ 18ns）。

• 應(yīng)用場(chǎng)景：若設(shè)計(jì)需要在同一芯片上實(shí)現(xiàn)兩個(gè)獨(dú)立的4路切換，74LS153更為合適；若需要切換8路輸入信號(hào)且僅需一個(gè)通道，則74LS152能節(jié)省器件數(shù)量。

2. 74LS153 vs 74HC153

• 工藝區(qū)別：74HC153屬于HC（High-speed CMOS）系列，采用CMOS工藝；74LS153為T(mén)TL低功耗肖特基工藝。

• 電氣特性：74HC153工作電壓范圍較寬（2V ~ 6V），靜態(tài)功耗極低；74LS153工作電壓僅限于5V ±5%，靜態(tài)功耗相對(duì)較高。

• 速度比較：在相同電壓（5V）下，74HC153的傳播延遲典型值為10ns左右，與74LS153相當(dāng)；但74HC153的輸出驅(qū)動(dòng)能力略弱。

• 抗干擾與兼容性：TTL系列對(duì)噪聲具有更好的容忍度，易于與其他TTL器件級(jí)聯(lián)；CMOS系列對(duì)靜電敏感，需要額外的ESD保護(hù)。

• 選擇依據(jù)：若系統(tǒng)電源為3.3V或需要低功耗方案，優(yōu)先考慮74HC153；若系統(tǒng)主要為5V TTL/LS器件，且對(duì)抗干擾性能要求較高，可選擇74LS153。

3. 74LS153 vs CD4051

• 功能區(qū)別：CD4051為CMOS模擬多路復(fù)用器，可對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行切換；74LS153僅限于數(shù)字信號(hào)的多路切換。

• 信號(hào)類型：CD4051可傳輸–VCC至+VCC范圍內(nèi)的模擬信號(hào)（帶有限制），適用于低頻模擬切換；74LS153在切換模擬信號(hào)時(shí)會(huì)出現(xiàn)閾值失真，不建議用于高保真模擬信號(hào)。

• 速度與功耗：CD4051采用CMOS工藝，靜態(tài)功耗極低，但開(kāi)關(guān)速度較慢（典型約100ns）；74LS153速度更快，功耗相對(duì)更高。

• 應(yīng)用對(duì)比：對(duì)于需要切換模擬信號(hào)（如音頻、多路電壓采樣）的場(chǎng)合，選擇CD4051；對(duì)于純數(shù)字系統(tǒng)、高速邏輯切換，則選擇74LS153。

4. 74LS153 vs 74LS157

• 功能區(qū)別：74LS157為四路2選1數(shù)據(jù)選擇器，具有四組輸入對(duì)，每組有兩個(gè)輸入和一個(gè)輸出；而74LS153為雙4選1數(shù)據(jù)選擇器。

• 通道數(shù)量：74LS157每個(gè)通道只有兩路可供選擇，適合簡(jiǎn)單的2選1場(chǎng)合；74LS153每個(gè)通道擁有四路輸入，適合更大規(guī)模的路數(shù)選擇需求。

• 控制方式：74LS157通過(guò)單個(gè)地址選擇信號(hào)控制四個(gè)通道同步切換，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；74LS153使用兩個(gè)地址線控制一個(gè)通道，同時(shí)具有獨(dú)立的使能端。

• 應(yīng)用區(qū)別：對(duì)多個(gè)通道進(jìn)行相同條件下的2選1切換時(shí)可選用74LS157；若需要對(duì)單一通道做4選1切換并且需要獨(dú)立使能控制，則選用74LS153。

通過(guò)上述比較，可以看出不同多路復(fù)用器器件在功能、工藝、靜態(tài)功耗、速度、信號(hào)類型等方面各有側(cè)重。設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)電源電壓、被切換信號(hào)類型（數(shù)字／模擬）、速度要求、功耗預(yù)算、抗干擾需求等綜合因素，選擇最適合的多路復(fù)用器芯片。

使用注意事項(xiàng)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)
在實(shí)際電路設(shè)計(jì)與使用74LS153過(guò)程中，需要關(guān)注以下幾個(gè)關(guān)鍵要點(diǎn)，以確保器件穩(wěn)定、可靠地工作：

• 供電與接地
  確保VCC為穩(wěn)壓的5V直流電源，并與地（GND）形成良好的電源回路。推薦在VCC與GND之間并聯(lián)0.01μF～0.1μF陶瓷旁路電容，以濾除高頻噪聲，保證內(nèi)核邏輯穩(wěn)定。若系統(tǒng)電源噪聲較大，還可在近VCC腳處加入10μF左右電解電容做大體積旁路，進(jìn)一步降低電源阻抗。地線應(yīng)盡量短且寬，以減小地阻抗，避免地環(huán)路噪聲對(duì)TTL邏輯造成干擾。

• 輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)
  74LS153為T(mén)TL輸入，輸入高電平（VIH）需≥2.0V，輸入低電平（VIL）需≤0.8V。若上一級(jí)器件輸出為CMOS電平（如微控制器GPIO），其高電平通常為3.3V或5V，直接驅(qū)動(dòng)TTL輸入一般可滿足；若為1.8V或更低，則可能導(dǎo)致邏輯識(shí)別錯(cuò)誤。若需將非TTL兼容信號(hào)驅(qū)動(dòng)到74LS153輸入，可加裝電平轉(zhuǎn)換器或由輸出端先驅(qū)動(dòng)一個(gè)TTL門(mén)電路。為防止輸入端懸空引入噪聲，應(yīng)避免讓數(shù)據(jù)輸入、使能端或地址端懸置。在無(wú)信號(hào)時(shí)，可以通過(guò)下拉或上拉電阻將其拉到確定的邏輯電平。

• 地址信號(hào)與使能控制
  在進(jìn)行多路切換時(shí)，地址信號(hào)S1、S0應(yīng)滿足切換時(shí)序要求。為了避免在切換瞬間輸出抖動(dòng)或競(jìng)態(tài)，通?？勺裱韵陆ㄗh：

1. 先將使能端G*置為高電平（禁用狀態(tài)），待地址信號(hào)穩(wěn)定后，再將G*拉低（有效），以此保證輸出只在地址確定后傳遞有效信號(hào)。

2. 若系統(tǒng)對(duì)切換時(shí)間要求較高，可在地址切換前后加入短暫延時(shí)，確保不會(huì)在地址未穩(wěn)定時(shí)立即輸出。

3. 當(dāng)不希望輸出呈現(xiàn)高阻態(tài)時(shí)，可將G*與地址信號(hào)配合產(chǎn)生特定的邏輯關(guān)系，使輸出在無(wú)需切換時(shí)始終有效。

• 輸出驅(qū)動(dòng)與負(fù)載匹配
  74LS153輸出具備TTL推挽結(jié)構(gòu)，可驅(qū)動(dòng)多個(gè)TTL輸入，但若直接驅(qū)動(dòng)大電容負(fù)載（如長(zhǎng)線、寄生電容較大的PCB走線），會(huì)導(dǎo)致輸出上升／下降時(shí)間加長(zhǎng)，影響信號(hào)完整性。為了避免此類問(wèn)題，可在輸出與負(fù)載之間加入巴倫緩沖器（如74LS244）或使用三態(tài)緩沖器進(jìn)行隔離。此外，若驅(qū)動(dòng)CMOS輸入端，CMOS輸入電流極小，但輸入電容也較大，會(huì)導(dǎo)致TTL輸出的上升／下降時(shí)間變慢，此時(shí)同樣建議加緩沖或降低負(fù)載電容。

• 電平兼容與靜電保護(hù)
  74LS153對(duì)靜電較為敏感，在發(fā)生靜電放電時(shí)，內(nèi)部肖特基二極管及晶體管容易受到損壞。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取防護(hù)措施，如在電路板入口處加裝靜電放電（ESD）保護(hù)二極管、在電源輸入端加濾波電容、在器件引腳處加過(guò)流保護(hù)等。若連接外部設(shè)備（如傳感器、繼電器等），應(yīng)在信號(hào)線上加入限流電阻、TVS/TVP二極管以保護(hù)TTL輸入。

• 溫度與工作環(huán)境
  器件規(guī)格所示的工作溫度范圍為0℃70℃（商用級(jí)）或–40℃+85℃（工業(yè)級(jí)）。在高溫環(huán)境下，靜態(tài)電流會(huì)增加，同時(shí)傳播延遲也會(huì)略有上升。為保證器件長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，當(dāng)系統(tǒng)工作環(huán)境溫度超過(guò)60℃時(shí)，應(yīng)考慮適當(dāng)降額使用，或采用散熱措施，如在封裝周圍留足空間，避免周圍元器件過(guò)于密集。此外，應(yīng)注意器件引腳與周圍銅箔之間的絕緣，防止焊錫橋或其他雜質(zhì)導(dǎo)致短路。

• 電源上電與掉電時(shí)序
  在TTL系統(tǒng)中，上電瞬間若地址信號(hào)或使能信號(hào)處于不確定狀態(tài)，可能導(dǎo)致74LS153輸出未知電平。為避免此類問(wèn)題，可設(shè)計(jì)電源管理電路，使芯片在VCC達(dá)到穩(wěn)定值后才開(kāi)始進(jìn)行地址切換；或在上電階段通過(guò)復(fù)位電路（如RC延時(shí)或?qū)Ｓ脧?fù)位芯片）先將G*拉高，待VCC穩(wěn)定后再拉低。掉電時(shí)亦應(yīng)注意，當(dāng)VCC低于輸入信號(hào)時(shí)，若輸入端仍有高電平信號(hào)，會(huì)導(dǎo)致芯片內(nèi)部流入反向電流，甚至損壞器件。因此，當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)，要先將輸入信號(hào)置低或在輸入端串聯(lián)二極管等保護(hù)元件。

設(shè)計(jì)示例與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)
以下通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示例，幫助讀者更直觀地理解74LS153的應(yīng)用方法與調(diào)試技巧。

1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>

• 掌握74LS153的功能與使用方法

• 熟悉多路復(fù)用器的工作原理、地址選通過(guò)程及輸出響應(yīng)

• 了解TTL電路布局、輸入輸出接口設(shè)計(jì)與測(cè)試要點(diǎn)

2. 實(shí)驗(yàn)器材

• 74LS153芯片一片（DIP-16或SOIC-16封裝）

• 5V直流穩(wěn)壓電源（一臺(tái)）

• 面包板、若干杜邦線

• 指示燈或LED若干（需串聯(lián)1kΩ限流電阻）

• 按鍵開(kāi)關(guān)（4路，用于模擬輸入C0~C3）

• 二路撥碼開(kāi)關(guān)或兩路按鈕（用于模擬地址S1、S0）

• 萬(wàn)用表、示波器各一

• 若干限流電阻、去耦電容（0.1μF陶瓷）

3. 電路連接

• 將74LS153的第16引腳接至+5V電源，第8引腳接地。

• 在VCC與GND之間并聯(lián)0.1μF陶瓷電容用于電源去耦，靠近芯片引腳位置焊接。

• 將1C0、1C1、1C2、1C3分別連接到四個(gè)LED（帶串聯(lián)限流電阻）或者按鍵開(kāi)關(guān)，通過(guò)按鍵或LED亮滅來(lái)模擬不同輸入信號(hào)；若使用按鍵開(kāi)關(guān)，按鍵按下時(shí)輸入高電平（5V），未按下時(shí)通過(guò)上拉電阻保持高電平，或通過(guò)下拉電阻保持低電平。

• 將地址信號(hào)S1、S0與撥碼開(kāi)關(guān)連接，通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)控制輸入邏輯電平；同時(shí)，通過(guò)指示燈觀察地址狀態(tài)。

• 將使能端1G*與一個(gè)按鈕或撥碼開(kāi)關(guān)連接，高電平禁用，低電平使能；可通過(guò)LED指示使能狀態(tài)。

• 將1Y輸出端連接至LED或示波器輸入，通過(guò)LED亮滅或示波器波形觀察輸出信號(hào)狀態(tài)。

• 第二個(gè)多路復(fù)用器（引腳9~15）可暫不連接，留作后續(xù)擴(kuò)展或?qū)Ρ葘?shí)驗(yàn)。

4. 實(shí)驗(yàn)步驟

• 上電前檢查：確認(rèn)電源極性、連接線無(wú)短路，并在VS/GND之間已并聯(lián)去耦電容。

• 上電測(cè)試：上電后，撥動(dòng)使能開(kāi)關(guān)至禁用狀態(tài)（1G* = 高），此時(shí)無(wú)論地址信號(hào)如何變化，輸出Y應(yīng)保持滅燈或高阻（示波器上應(yīng)無(wú)明顯信號(hào)）。

• 地址切換測(cè)試：將使能開(kāi)關(guān)拉低（1G* = 低，使能），撥動(dòng)地址開(kāi)關(guān)S1、S0組合至各個(gè)狀態(tài)（00、01、10、11），觀察對(duì)應(yīng)LED輸入C0~C3中哪一路亮燈則輸出Y亮燈，或示波器上顯示該輸入信號(hào)電平。記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以驗(yàn)證真值表。

• 競(jìng)態(tài)與切換延遲測(cè)試：持續(xù)改變地址開(kāi)關(guān)S1、S0，同時(shí)用示波器測(cè)量地址到輸出的傳播延遲；對(duì)比不同地址切換組合、不同負(fù)載條件下的延遲差異。

• 禁用恢復(fù)測(cè)試：在任意地址組合下，將使能拉高，再將使能拉低，看輸出從禁用狀態(tài)恢復(fù)到選中輸入的延遲及過(guò)渡過(guò)程。

5. 實(shí)驗(yàn)心得與問(wèn)題排查

• 若輸出始終無(wú)響應(yīng)，需檢查使能端G*是否正確拉低；若使用按鈕，需排查上拉／下拉電阻數(shù)值是否合適。

• 若地址切換時(shí)輸出抖動(dòng)嚴(yán)重，可在地址切換前先拉高使能端，然后切換地址，最后再拉低使能，避免競(jìng)態(tài)。

• 若輸出電壓無(wú)法滿足TTL高電平要求，可檢查負(fù)載是否過(guò)大，并在輸出與負(fù)載之間加緩沖器。

• 若使用LED指示，需確保LED串聯(lián)限流電阻阻值合適，防止輸出端短路或加載過(guò)重。

• 若測(cè)得傳播延遲顯著偏大，可檢查測(cè)試線路中是否有大電容負(fù)載，示波器探頭接地是否正確。

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)，學(xué)生或工程師可以全面了解74LS153的功能特性、接口設(shè)計(jì)以及使用要點(diǎn)，為后續(xù)在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

總結(jié)與展望
作為一款經(jīng)典的雙4選1多路復(fù)用器器件，74LS153憑借低功耗肖特基工藝、高速響應(yīng)、雙通道獨(dú)立、扇入扇出能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在各類數(shù)字邏輯電路中占有重要地位。本文從74LS系列背景、器件概述、引腳功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、邏輯真值、關(guān)鍵電氣參數(shù)、性能優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用場(chǎng)景、與其他多路復(fù)用器比較、使用注意事項(xiàng)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)示例等方面進(jìn)行了系統(tǒng)、詳細(xì)的介紹，旨在幫助讀者全面掌握74LS153的基礎(chǔ)知識(shí)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

隨著數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不斷升級(jí)，對(duì)多路復(fù)用、信號(hào)路由、總線控制等功能的需求越來(lái)越高。盡管如今更多的設(shè)計(jì)開(kāi)始采用FPGA、可編程邏輯器件或高集成度的多功能SoC，但對(duì)于簡(jiǎn)單、中小規(guī)模的數(shù)字電路，74LS153依然具有無(wú)可替代的經(jīng)濟(jì)性與便利性。未來(lái)在高速、低功耗、智能化背景下，多路復(fù)用器也朝著更高集成度、更低功耗、更寬電源電壓范疇發(fā)展，例如HC系列、HCT系列、AC/ACT系列等衍生器件不斷涌現(xiàn)。但理解并掌握74LS153這樣的經(jīng)典器件，對(duì)于學(xué)習(xí)數(shù)字電路基礎(chǔ)、培養(yǎng)良好的設(shè)計(jì)思維具有重要意義。希望通過(guò)本文的學(xué)習(xí)，讀者樹(shù)立對(duì)數(shù)字多路復(fù)選器原理與應(yīng)用的全面認(rèn)知，為后續(xù)更高級(jí)復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。