74LS153 4 位雙路多路選擇器（MUX）真值表及其詳細(xì)介紹

一、74LS153 簡(jiǎn)介

74LS153 是一種高速度低功耗的數(shù)字集成電路，屬于 74LS 系列。它是一種 4 位雙路多路選擇器（Multiplexer），主要用于將兩個(gè) 4 位輸入信號(hào)中的一個(gè)傳送到輸出端。74LS153 主要由兩組 4 位輸入、兩個(gè)選擇信號(hào)輸入和兩個(gè)使能信號(hào)輸入組成。此 IC 常用于數(shù)據(jù)選擇、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和信號(hào)傳遞等應(yīng)用中。

二、74LS153 的常見(jiàn)型號(hào)和參數(shù)

1. 常見(jiàn)型號(hào)：

   這些型號(hào)的不同主要體現(xiàn)在封裝形式和引腳排列上。

• 74LS153N

• 74LS153D

• 74LS153M

• 74LS153P

2. 主要參數(shù)：

• 工作電壓（Vcc）：4.75V 至 5.25V

• 輸入電壓范圍（V_in）：0V 至 Vcc

• 邏輯高電壓（V_OH）：最小 2.7V

• 邏輯低電壓（V_OL）：最大 0.4V

• 最大工作頻率：5MHz

• 功耗：典型值 1.5W

• 引腳數(shù)：16 引腳

三、74LS153 的工作原理

74LS153 內(nèi)部結(jié)構(gòu)由兩個(gè)獨(dú)立的 4 位多路選擇器組成，每個(gè)選擇器都具有 4 個(gè)輸入端（A0-A3）、2 個(gè)選擇端（S0 和 S1）、一個(gè)使能端（G）和一個(gè)輸出端（Y）。選擇器根據(jù)選擇信號(hào)（S0 和 S1）的不同，從 4 個(gè)輸入信號(hào)中選擇一個(gè)傳送到輸出端。

工作原理分為以下幾個(gè)步驟：

1. 選擇信號(hào)控制：選擇信號(hào)（S0 和 S1）用于決定哪個(gè)輸入信號(hào)將被傳遞到輸出端。4 位輸入信號(hào)通過(guò)選擇信號(hào)的控制，將其中一個(gè)信號(hào)傳遞到輸出端。

2. 使能信號(hào)控制：使能信號(hào)（G）用于控制選擇器的啟用或禁用。只有在使能信號(hào)為邏輯低電平時(shí)，選擇器才會(huì)工作，若為邏輯高電平則選擇器處于禁用狀態(tài)，輸出端保持在高阻態(tài)。

3. 數(shù)據(jù)傳輸：根據(jù)選擇信號(hào)的不同，輸入信號(hào)通過(guò)選擇器傳輸?shù)捷敵龆?。每個(gè)選擇器可以獨(dú)立選擇其 4 個(gè)輸入信號(hào)中的一個(gè)輸出。

四、74LS153 的真值表

74LS153 的真值表如下所示：

其中：

• x 表示忽略此信號(hào)的狀態(tài)。

• Z 表示輸出端處于高阻態(tài)。

解釋：

• 當(dāng)使能信號(hào)（G）為低電平（0）時(shí)，選擇信號(hào)（S1 和 S0）決定了哪個(gè)輸入信號(hào)（A0-A3）被傳輸?shù)捷敵龆耍╕）。

• 當(dāng)使能信號(hào)（G）為高電平（1）時(shí)，不論選擇信號(hào)如何，輸出端（Y）保持在高阻態(tài)（Z），即不輸出信號(hào)。

五、74LS153 的特點(diǎn)

1. 高速運(yùn)算：74LS153 采用了低功耗 Schottky 技術(shù)，使其具有較高的工作速度，通常適用于需要快速數(shù)據(jù)選擇的場(chǎng)合。

2. 低功耗：由于其低功耗設(shè)計(jì)，74LS153 適合在功耗要求嚴(yán)格的電路中使用。

3. 高噪聲容忍度：74LS153 在處理高頻信號(hào)時(shí)具有較高的噪聲容忍度，能夠有效減少信號(hào)干擾。

4. 集成度高：74LS153 內(nèi)部集成了兩個(gè)獨(dú)立的 4 位選擇器，能夠減少電路板上的元件數(shù)量，提高電路設(shè)計(jì)的靈活性。

5. 適應(yīng)性強(qiáng)：適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，如數(shù)據(jù)選擇、信號(hào)路由、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。

六、74LS153 的作用和應(yīng)用

1. 數(shù)據(jù)選擇器：74LS153 可以選擇多個(gè)數(shù)據(jù)輸入中的一個(gè)作為輸出，廣泛用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)選擇和路由。

2. 信號(hào)路由：在復(fù)雜的數(shù)字電路中，74LS153 可用于將不同來(lái)源的信號(hào)路由到指定的輸出路徑，提高系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性。

3. 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：在存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)中，74LS153 可以用于選擇要讀取或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)源，方便進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和存取操作。

4. 多路復(fù)用：74LS153 可以用作多路復(fù)用器，將多個(gè)信號(hào)合并到一個(gè)輸出端，減少信號(hào)線的數(shù)量，提高電路設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)潔性。

5. 信號(hào)交換：在需要交換或切換信號(hào)的應(yīng)用場(chǎng)景中，74LS153 可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的快速切換，滿足不同應(yīng)用需求。

七、實(shí)際應(yīng)用示例

1. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：在計(jì)算機(jī)的中央處理單元（CPU）和內(nèi)存之間，74LS153 用于選擇要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通道，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?/span>

2. 數(shù)字電路設(shè)計(jì)：在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，74LS153 常用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的選擇和路由，例如在數(shù)碼顯示系統(tǒng)中選擇不同的顯示數(shù)據(jù)源。

3. 通信系統(tǒng)：在通信系統(tǒng)中，74LS153 可用于選擇要發(fā)送的信號(hào)通道，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的有效傳輸和切換。

4. 儀器儀表：在儀器儀表中，74LS153 可以用于選擇不同的測(cè)量通道或信號(hào)源，提高儀器的功能性和靈活性。

八、一種高速度、低功耗的 4 位雙路多路選擇器

74LS153 是一種高速度、低功耗的 4 位雙路多路選擇器，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)字電路設(shè)計(jì)、通信系統(tǒng)和儀器儀表中。它具有高速運(yùn)算、低功耗、高噪聲容忍度和集成度高等特點(diǎn)，使其成為多種數(shù)字應(yīng)用中的理想選擇。通過(guò)其內(nèi)部的選擇信號(hào)和使能信號(hào)控制，74LS153 能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)選擇、信號(hào)路由和多路復(fù)用等功能，滿足不同場(chǎng)景下的需求。了解 74LS153 的工作原理、特點(diǎn)和應(yīng)用，可以幫助設(shè)計(jì)師更好地利用其特性來(lái)優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)性能。

九、74LS153 的應(yīng)用電路示例

為了更好地理解 74LS153 的應(yīng)用，我們可以通過(guò)幾個(gè)具體的電路示例來(lái)展示其功能和使用方法。以下是幾個(gè)常見(jiàn)的應(yīng)用電路示例：

1. 數(shù)據(jù)選擇電路

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，74LS153 可以用作數(shù)據(jù)選擇器，將不同的數(shù)據(jù)源選擇到輸出端。以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的 74LS153 數(shù)據(jù)選擇電路示例：

電路描述：

• 輸入信號(hào)：四個(gè)數(shù)據(jù)源（A0, A1, A2, A3）

• 選擇信號(hào)：S0 和 S1

• 使能信號(hào)：G

• 輸出信號(hào)：Y

電路圖：

            +-------------------+
  Data Source A0 | 4-bit MUX (74LS153) |
  Data Source A1 |              |--- Output Y
  Data Source A2 |              |
  Data Source A3 |              |
            +-------------------+
            | S1 | S0 | G | A0 | A1 | A2 | A3 |

工作原理：

• 通過(guò)選擇信號(hào)（S0 和 S1），可以從四個(gè)輸入數(shù)據(jù)源中選擇一個(gè)數(shù)據(jù)源并將其傳送到輸出端（Y）。

• 使能信號(hào)（G）為低電平時(shí)，選擇器工作，輸出所選擇的數(shù)據(jù)；當(dāng)使能信號(hào)為高電平時(shí)，輸出端保持在高阻態(tài)。

2. 信號(hào)路由電路

在一些復(fù)雜的數(shù)字電路中，74LS153 可以用作信號(hào)路由器，將不同的信號(hào)路徑選擇到一個(gè)輸出端。以下是一個(gè)信號(hào)路由電路的示例：

電路描述：

• 輸入信號(hào)：多個(gè)信號(hào)源（例如，傳感器信號(hào) S1, S2, S3, S4）

• 選擇信號(hào)：S0 和 S1

• 使能信號(hào)：G

• 輸出信號(hào)：Y

電路圖：

             +-------------------+
  Sensor S1     | 4-bit MUX (74LS153) |
  Sensor S2     |              |--- Output Y
  Sensor S3     |              |
  Sensor S4     |              |
             +-------------------+
             | S1 | S0 | G | S1 | S2 | S3 | S4 |

工作原理：

• 根據(jù)選擇信號(hào)（S0 和 S1），將來(lái)自不同傳感器的信號(hào)選擇到輸出端（Y）。

• 使能信號(hào)（G）控制選擇器的啟用狀態(tài)，當(dāng)使能信號(hào)為低電平時(shí)，選擇器工作，選擇信號(hào)被傳遞到輸出；當(dāng)使能信號(hào)為高電平時(shí)，輸出端保持在高阻態(tài)。

3. 多路復(fù)用電路

在多路復(fù)用應(yīng)用中，74LS153 可以用來(lái)將多個(gè)輸入信號(hào)復(fù)用到一個(gè)輸出端，從而減少信號(hào)線的數(shù)量。以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的多路復(fù)用電路示例：

電路描述：

• 輸入信號(hào)：多個(gè)輸入信號(hào)（例如，數(shù)據(jù)線 D0, D1, D2, D3）

• 選擇信號(hào)：S0 和 S1

• 使能信號(hào)：G

• 輸出信號(hào)：Y

電路圖：

            +-------------------+
  Data Line D0  | 4-bit MUX (74LS153) |
  Data Line D1  |              |--- Output Y
  Data Line D2  |              |
  Data Line D3  |               |
            +-------------------+
            | S1 | S0 | G | D0 | D1 | D2 | D3 |

工作原理：

• 通過(guò)選擇信號(hào)（S0 和 S1），可以選擇多個(gè)數(shù)據(jù)線中的一個(gè)信號(hào)輸出到輸出端（Y）。

• 使能信號(hào)（G）為低電平時(shí)，選擇器工作，所選擇的數(shù)據(jù)線信號(hào)被傳遞到輸出端；當(dāng)使能信號(hào)為高電平時(shí)，輸出端保持在高阻態(tài)。

十、74LS153 的實(shí)際設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

在使用 74LS153 設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要注意以下幾個(gè)方面：

1. 電源管理：

• 確保 74LS153 的工作電壓在規(guī)定范圍內(nèi)（4.75V 至 5.25V），否則可能導(dǎo)致器件不穩(wěn)定或損壞。

• 在電源引腳和接地引腳之間增加去耦電容，以降低電源噪聲對(duì)電路的影響。

2. 選擇信號(hào)：

• 選擇信號(hào)（S0 和 S1）應(yīng)穩(wěn)定且清晰，以確保選擇正確的輸入信號(hào)。噪聲或不穩(wěn)定的選擇信號(hào)可能導(dǎo)致輸出錯(cuò)誤。

• 對(duì)于高頻信號(hào)應(yīng)用，選擇信號(hào)的布線應(yīng)盡量短，以減少信號(hào)延遲和干擾。

3. 使能信號(hào)：

• 確保使能信號(hào)（G）能夠可靠地控制選擇器的啟用狀態(tài)。使用適當(dāng)?shù)碾娖睫D(zhuǎn)換電路以確保使能信號(hào)的穩(wěn)定性。

4. 輸入輸出：

• 確保輸入端和輸出端的負(fù)載在74LS153 的驅(qū)動(dòng)能力范圍內(nèi)。過(guò)大的負(fù)載可能導(dǎo)致信號(hào)失真或器件過(guò)熱。

• 在高頻應(yīng)用中，適當(dāng)?shù)男盘?hào)匹配和阻抗控制可以提高信號(hào)質(zhì)量和穩(wěn)定性。

5. 散熱問(wèn)題：

• 在高功耗應(yīng)用中，考慮器件的散熱問(wèn)題，必要時(shí)增加散熱器或改善散熱設(shè)計(jì)，以確保器件在安全溫度范圍內(nèi)工作。

十一、74LS153 的常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案

1. 輸出端無(wú)信號(hào)：

• 檢查使能信號(hào)（G）是否為低電平，確保選擇器處于工作狀態(tài)。

• 檢查選擇信號(hào)（S0 和 S1）是否正確，并確認(rèn)輸入信號(hào)是否正常。

2. 選擇信號(hào)錯(cuò)誤：

• 確保選擇信號(hào)的布線盡量短，減少干擾和延遲。

• 檢查選擇信號(hào)源是否穩(wěn)定，并進(jìn)行必要的去耦處理。

3. 功耗過(guò)大：

• 檢查電源電壓是否在規(guī)定范圍內(nèi)，避免過(guò)高或過(guò)低的電壓導(dǎo)致功耗異常。

• 確保電路設(shè)計(jì)符合74LS153 的功耗要求，避免過(guò)多的并聯(lián)負(fù)載。

4. 溫度過(guò)高：

• 檢查散熱設(shè)計(jì)是否合理，必要時(shí)增加散熱器或改善散熱措施。

• 確保工作環(huán)境溫度在器件的工作溫度范圍內(nèi)，避免高溫對(duì)器件的影響。

十二、總結(jié)

74LS153 是一種功能強(qiáng)大、應(yīng)用廣泛的 4 位雙路多路選擇器，具有高速運(yùn)算、低功耗和高噪聲容忍度等優(yōu)點(diǎn)。它在數(shù)據(jù)選擇、信號(hào)路由、多路復(fù)用等應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用。在實(shí)際應(yīng)用中，了解其工作原理、特點(diǎn)、應(yīng)用電路及設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，能夠幫助設(shè)計(jì)師更好地利用 74LS153 的特性，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，提升系統(tǒng)性能。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和配置，74LS153 可以為各種數(shù)字應(yīng)用提供可靠的解決方案。