74LS373 引腳圖及功能表詳細(xì)介紹

74LS373 是一款八路三態(tài) D 型透明鎖存器，是 TTL 家族中非常常用的一種集成電路。它在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中扮演著重要的角色，廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)緩沖、地址鎖存等場景。理解其引腳功能和工作原理對于進(jìn)行正確的電路設(shè)計(jì)至關(guān)重要。本文將對 74LS373 的引腳圖和功能表進(jìn)行詳細(xì)的闡述，并深入探討其工作原理、應(yīng)用場景以及與其他類似芯片的比較。

1. 74LS373 概述

74LS373 是一款由八個 D 型觸發(fā)器組成的鎖存器，每個觸發(fā)器都具有獨(dú)立的 D 輸入和 Q 輸出。它之所以被稱為“透明鎖存器”，是因?yàn)楫?dāng)使能信號有效時（即鎖存使能 (LE) 為高電平），Q 輸出會直接跟隨 D 輸入的變化，就像一個透明的通路。當(dāng)使能信號無效時（LE 為低電平），Q 輸出會保持鎖存使能信號變?yōu)榈碗婋娖剿查g D 輸入的狀態(tài)，即使 D 輸入后續(xù)發(fā)生變化，Q 輸出也不會隨之改變。此外，74LS373 還具有三態(tài)輸出功能，這意味著其輸出除了高電平（H）和低電平（L）之外，還可以處于高阻態(tài)（Z），這使其非常適合在總線型系統(tǒng)中應(yīng)用，可以有效地控制數(shù)據(jù)傳輸。

該芯片通常采用 20 引腳雙列直插式封裝（DIP）或表面貼裝封裝（SOP）。其內(nèi)部電路采用低功耗肖特基（LS）技術(shù)，在保證較高工作速度的同時，有效降低了功耗，這使得它在各種數(shù)字系統(tǒng)中都能有良好的表現(xiàn)。

2. 74LS373 引腳圖及引腳功能

理解 74LS373 的引腳功能是正確使用該芯片的基礎(chǔ)。下面是 74LS373 的典型引腳圖和各引腳的詳細(xì)功能描述：

2.1 74LS373 典型引腳圖

（此處應(yīng)插入 74LS373 的引腳圖，但由于文本格式限制無法直接顯示圖片，請讀者自行參考相關(guān)資料中的 74LS373 引腳圖。）

2.2 引腳功能詳細(xì)說明

• VCC (引腳 20)： 電源電壓輸入端。通常接 +5V 直流電源。這是芯片正常工作所需的供電引腳，必須穩(wěn)定供電。

• GND (引腳 10)： 接地端。所有數(shù)字信號的參考電平。通常接 0V。

• D0 - D7 (引腳 3, 4, 7, 8, 13, 14, 17, 18)： 數(shù)據(jù)輸入端。這是八個獨(dú)立的 D 型觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入，當(dāng)鎖存使能信號（LE）為高電平時，這些輸入端的數(shù)據(jù)會直接傳輸?shù)綄?yīng)的 Q 輸出端。這些輸入端可以連接到微控制器的數(shù)據(jù)總線、傳感器輸出或其他數(shù)字信號源。

• Q0 - Q7 (引腳 2, 5, 6, 9, 12, 15, 16, 19)： 數(shù)據(jù)輸出端。這些是八個 D 型觸發(fā)器的輸出端。在鎖存使能信號（LE）有效時，它們反映 D 輸入的狀態(tài)；在鎖存使能信號（LE）無效時，它們保持鎖存瞬間 D 輸入的狀態(tài)。這些輸出端可以驅(qū)動 LED、連接到微控制器的輸入端口、或其他數(shù)字邏輯電路。

• LE (Latch Enable，鎖存使能，引腳 11)： 鎖存控制輸入端。這是一個高電平有效的控制信號。

• 當(dāng) **LE = 高電平（H）**時：鎖存器處于“透明”模式。Q 輸出端會實(shí)時跟隨 D 輸入端的狀態(tài)變化，即 Qn=Dn。此時，D 輸入的任何變化都會立即反映在 Q 輸出上。

• 當(dāng) **LE = 低電平（L）**時：鎖存器處于“鎖存”模式。Q 輸出端會保持 LE 信號從高電平變?yōu)榈碗娖剿查g D 輸入的狀態(tài)。D 輸入的后續(xù)變化不會影響 Q 輸出。 這個引腳是 74LS373 核心功能之一，用于控制數(shù)據(jù)的捕獲和保持。

• OE (Output Enable，輸出使能，引腳 1)： 輸出控制輸入端。這是一個低電平有效的控制信號。

• 當(dāng) **OE = 低電平（L）**時：Q 輸出端處于正常工作狀態(tài)，即可以輸出高電平（H）或低電平（L）。此時，Q 輸出端將根據(jù) LE 和 D 輸入的狀態(tài)進(jìn)行輸出。

• 當(dāng) **OE = 高電平（H）**時：Q 輸出端處于高阻態(tài)（Z）。在高阻態(tài)下，Q 輸出端與電路斷開，既不輸出高電平也不輸出低電平，表現(xiàn)為很高的阻抗。這使得多個 74LS373 芯片的輸出可以并聯(lián)到同一條總線上，通過控制 OE 信號來選擇哪個芯片的輸出是有效的，從而避免總線沖突。 OE 引腳是實(shí)現(xiàn) 74LS373 三態(tài)輸出功能的關(guān)鍵，特別適用于數(shù)據(jù)總線應(yīng)用。

3. 74LS373 功能表

功能表清晰地展示了 74LS373 在不同控制信號組合下的工作狀態(tài)。

3.1 74LS373 功能表

說明：

• H = 高電平

• L = 低電平

• X = 任意（高電平或低電平，或變化）

• Q0 = 鎖存狀態(tài)（即 LE 從高電平變?yōu)榈碗娖剿查g D 的狀態(tài)）

• Z = 高阻態(tài)

3.2 功能表解析

• 第一行和第二行 (OE=L, LE=H)： 這兩行描述了 74LS373 的“透明”工作模式。當(dāng)輸出使能（OE）為低電平（允許輸出）且鎖存使能（LE）為高電平（允許數(shù)據(jù)通過）時，數(shù)據(jù)輸入 D 的狀態(tài)會直接、實(shí)時地反映在 Q 輸出端。如果 D 是高電平，Q 就是高電平；如果 D 是低電平，Q 就是低電平。這種模式下，芯片就像一個簡單的緩沖器，將輸入信號傳遞到輸出端。

• 第三行 (OE=L, LE=L)： 這一行描述了 74LS373 的“鎖存”工作模式。當(dāng)輸出使能（OE）為低電平（允許輸出）且鎖存使能（LE）為低電平（禁止數(shù)據(jù)通過）時，Q 輸出端會保持 LE 信號從高電平變?yōu)榈碗娖降乃查g D 輸入的狀態(tài)。這意味著，即使 D 輸入隨后發(fā)生變化，Q 輸出也不會改變，它將保持被“捕獲”的數(shù)據(jù)。這是 74LS373 作為鎖存器最重要的功能，用于存儲臨時數(shù)據(jù)。

• 第四行 (OE=H)： 這一行描述了 74LS373 的“輸出禁止”工作模式。當(dāng)輸出使能（OE）為高電平（禁止輸出）時，無論鎖存使能（LE）和數(shù)據(jù)輸入（D）處于何種狀態(tài)，Q 輸出端都會進(jìn)入高阻態(tài)（Z）。在高阻態(tài)下，Q 輸出端表現(xiàn)為與電路斷開，不輸出任何電平。這種狀態(tài)在總線系統(tǒng)中非常有用，可以防止多個器件同時向總線驅(qū)動數(shù)據(jù)，從而避免沖突。

4. 74LS373 的工作原理

74LS373 的核心是八個獨(dú)立的 D 型觸發(fā)器，它們并行工作。每個 D 型觸發(fā)器都有一個數(shù)據(jù)輸入 (D)、一個時鐘輸入（在這里由 LE 引腳控制）和一個數(shù)據(jù)輸出 (Q)。

當(dāng) LE 引腳為高電平時，所有八個 D 型觸發(fā)器都處于“透明”模式。這意味著它們的內(nèi)部邏輯門被打開，D 輸入直接連接到觸發(fā)器的內(nèi)部存儲單元，并立即反映在 Q 輸出上。此時，芯片的功能類似于一個簡單的緩沖器，可以實(shí)時傳遞數(shù)據(jù)。

當(dāng) LE 引腳從高電平變?yōu)榈碗娖降南陆笛氐絹頃r，觸發(fā)器會將此時刻 D 輸入端的數(shù)據(jù)“鎖存”或“捕獲”到其內(nèi)部存儲單元中。一旦數(shù)據(jù)被鎖存，即使 D 輸入隨后發(fā)生變化，Q 輸出也會保持鎖存瞬間的狀態(tài)，直到 LE 再次變?yōu)楦唠娖健＿@類似于拍攝一張快照，將某一時刻的數(shù)據(jù)永久保存下來。

OE 引腳則控制著整個芯片的輸出緩沖器。當(dāng) OE 為低電平時，輸出緩沖器使能，Q 輸出能夠正常驅(qū)動負(fù)載。當(dāng) OE 為高電平時，輸出緩沖器被禁用，Q 輸出進(jìn)入高阻態(tài)。這種三態(tài)輸出能力使得 74LS373 能夠靈活地應(yīng)用于共享總線的系統(tǒng)中，例如微處理器的數(shù)據(jù)總線。在這些系統(tǒng)中，多個設(shè)備可能需要向同一條總線發(fā)送數(shù)據(jù)，但同一時刻只能有一個設(shè)備處于活動狀態(tài)。通過控制 OE 引腳，可以精確地選擇哪個設(shè)備的輸出可以連接到總線，從而避免數(shù)據(jù)沖突。

5. 74LS373 的典型應(yīng)用

74LS373 作為一種多功能鎖存器，在數(shù)字系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，尤其是在微處理器和微控制器相關(guān)的設(shè)計(jì)中。

5.1 地址鎖存器

在許多微處理器系統(tǒng)中，地址總線和數(shù)據(jù)總線是分時復(fù)用的。這意味著在某個時鐘周期，總線可能傳輸?shù)刂沸畔ⅲ诹硪粋€時鐘周期，它可能傳輸數(shù)據(jù)信息。為了在地址有效時將其捕獲并保持住，就需要一個地址鎖存器。74LS373 正是這種應(yīng)用場景的理想選擇。

微處理器會首先將地址信息放到地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線上，并發(fā)出一個地址鎖存使能信號（通常連接到 74LS373 的 LE 引腳）。當(dāng) LE 變?yōu)楦唠娖綍r，74LS373 將總線上的地址信息捕獲并傳遞到其 Q 輸出端。隨后，LE 信號變?yōu)榈碗娖剑?4LS373 就會鎖存住這個地址，即使總線隨后開始傳輸數(shù)據(jù)，鎖存的地址仍然保持穩(wěn)定。這個穩(wěn)定的地址就可以用于訪問外部存儲器（如 RAM 或 ROM）或其他外圍設(shè)備。同時，微處理器可以通過控制 74LS373 的 OE 引腳來確保在不需要地址時，鎖存器的輸出處于高阻態(tài)，避免干擾總線。

5.2 數(shù)據(jù)緩沖器/數(shù)據(jù)存儲

當(dāng)需要將來自某個設(shè)備的數(shù)據(jù)臨時存儲起來，或者需要將數(shù)據(jù)從一個速度較快的總線傳輸?shù)揭粋€速度較慢的設(shè)備時，74LS373 可以作為數(shù)據(jù)緩沖器使用。例如，一個高速的傳感器可能以脈沖形式輸出數(shù)據(jù)，微控制器可能無法實(shí)時處理所有的脈沖。通過將傳感器的輸出連接到 74LS373 的 D 輸入，并周期性地發(fā)出 LE 信號來捕獲數(shù)據(jù)，微控制器可以在合適的時候讀取 74LS373 的 Q 輸出，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步和緩沖。

此外，在需要擴(kuò)展微控制器 I/O 口的場合，74LS373 也可以作為簡單的并行輸出口擴(kuò)展。微控制器將需要輸出的數(shù)據(jù)發(fā)送到 74LS373 的 D 輸入，通過一個脈沖使能信號將其鎖存，然后 74LS373 的 Q 輸出可以驅(qū)動外部設(shè)備，例如 LED 顯示器、繼電器等。

5.3 總線驅(qū)動器/收發(fā)器

由于 74LS373 具有三態(tài)輸出功能，它非常適合作為總線驅(qū)動器或收發(fā)器的一部分。在一個多主多從的共享總線系統(tǒng)中，多個器件可能需要連接到同一條總線。為了避免當(dāng)多個器件同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時發(fā)生沖突（“總線競爭”），通常會使用帶有三態(tài)輸出的器件。當(dāng)某個器件需要向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時，它的 OE 引腳被使能（低電平），其輸出連接到總線。當(dāng)該器件不需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，它的 OE 引腳被禁用（高電平），其輸出進(jìn)入高阻態(tài)，從而將其與總線斷開。74LS373 的八位并行結(jié)構(gòu)和三態(tài)輸出特性使其非常適合這種應(yīng)用，可以有效地控制數(shù)據(jù)流向。

5.4 LED 顯示驅(qū)動

74LS373 可以用于驅(qū)動多位 LED 數(shù)碼管或 LED 陣列。將微控制器輸出的數(shù)據(jù)（例如 BCD 碼）連接到 74LS373 的 D 輸入端，通過控制 LE 信號將數(shù)據(jù)鎖存。然后，74LS373 的 Q 輸出可以直接連接到 LED 的段選線或位選線，從而驅(qū)動 LED 顯示。由于 74LS373 能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)，微控制器不需要持續(xù)地發(fā)送數(shù)據(jù)，只需在數(shù)據(jù)改變時更新一次即可，這減輕了微控制器的工作負(fù)擔(dān)。

6. 74LS373 與其他類似芯片的比較

在數(shù)字電路中，有許多功能相似的芯片，例如鎖存器、觸發(fā)器和寄存器。了解 74LS373 與它們之間的區(qū)別和聯(lián)系，有助于更好地選擇合適的芯片。

6.1 與 D 型觸發(fā)器 (D-FF) 的比較

• D 型觸發(fā)器： 是一種基本的時序邏輯單元。它在時鐘脈沖的特定邊沿（上升沿或下降沿）將 D 輸入端的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?Q 輸出端。一旦時鐘沿到來，Q 輸出就會保持這個狀態(tài)，直到下一個時鐘沿到來。D 型觸發(fā)器通常是單位的（即一個 D 輸入和一個 Q 輸出）。

• 74LS373 (八路 D 型透明鎖存器)： 74LS373 是由八個 D 型觸發(fā)器并聯(lián)組成，但其“時鐘”輸入（即 LE 引腳）的工作方式有所不同。它是一個“透明”鎖存器，當(dāng) LE 為高電平期間，Q 實(shí)時跟隨 D。只有當(dāng) LE 從高電平變?yōu)榈碗娖降南陆笛貢r，數(shù)據(jù)才被“鎖存”。這種透明性是其與標(biāo)準(zhǔn)邊沿觸發(fā) D 型觸發(fā)器最大的區(qū)別。

6.2 與 74LS374 (八路 D 型邊沿觸發(fā)器) 的比較

74LS374 也是一個八路 D 型觸發(fā)器，但它是邊沿觸發(fā)的，而不是透明鎖存器。

• 74LS374： Q 輸出只在時鐘（CLK）的上升沿（或下降沿，取決于具體型號）捕獲 D 輸入的狀態(tài)。在時鐘信號高電平或低電平期間，D 輸入的變化不會影響 Q 輸出，直到下一個時鐘邊沿到來。它更適合需要嚴(yán)格同步時序的應(yīng)用。

• 74LS373： 如前所述，在 LE 為高電平期間是透明的，Q 實(shí)時跟隨 D。這使得它在某些場合（如地址鎖存）更加方便，因?yàn)榭梢栽?LE 為高電平期間有足夠的時間讓地址信號穩(wěn)定下來。

選擇 74LS373 還是 74LS374 取決于具體的時序要求。如果需要嚴(yán)格的邊沿同步，74LS374 更合適。如果需要一個在使能期間透明，然后在使能信號取消時鎖存的設(shè)備，74LS373 是更好的選擇。

6.3 與寄存器 (Register) 的比較

寄存器通常是一組觸發(fā)器，用于存儲多位數(shù)據(jù)。從廣義上講，74LS373 也可以被視為一個寄存器，因?yàn)樗軌虼鎯Π宋粩?shù)據(jù)。然而，術(shù)語“寄存器”通常更泛指，可以包括移位寄存器、計(jì)數(shù)器寄存器等多種類型，而 74LS373 是特指的透明鎖存寄存器。

7. 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)與常見問題

在使用 74LS373 或其他數(shù)字集成電路時，有一些重要的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)和常見問題需要注意，以確保電路的穩(wěn)定性和可靠性。

7.1 電源去耦

在使用 74LS373 時，電源去耦是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。在 VCC 和 GND 引腳之間盡可能靠近芯片放置一個 0.1μF 的陶瓷電容。這個電容被稱為去耦電容或旁路電容，它的作用是為芯片提供一個局部的高頻電源儲能，當(dāng)芯片內(nèi)部電路瞬時電流需求變化時，去耦電容能夠迅速提供電流，防止 VCC 線上電壓出現(xiàn)瞬時跌落或尖峰，從而避免引起芯片誤動作或產(chǎn)生噪聲。對于多個 74LS373 或其他數(shù)字芯片，每個芯片都應(yīng)獨(dú)立設(shè)置去耦電容。

7.2 輸入懸空問題

TTL 器件的輸入引腳通常不能懸空（不連接任何信號）。對于 74LS 系列芯片，懸空的輸入引腳通常會被解釋為邏輯高電平（H）。然而，這種狀態(tài)是不穩(wěn)定的，容易受到噪聲干擾，從而導(dǎo)致芯片誤動作。因此，所有未使用的輸入引腳都應(yīng)該通過上拉電阻連接到 VCC（通常是 1kΩ 到 10kΩ），或者連接到確定的低電平（GND）。對于 74LS373，所有 D 輸入、LE 和 OE 引腳在不使用時都應(yīng)有確定的電平。

7.3 扇出能力

74LS373 的輸出引腳具有一定的扇出能力，即它們可以驅(qū)動一定數(shù)量的相同邏輯系列的輸入。在使用時，需要確保 74LS373 的 Q 輸出所驅(qū)動的負(fù)載不超過其最大扇出能力，否則可能導(dǎo)致輸出電平不正確或芯片過載。查閱 74LS373 的數(shù)據(jù)手冊可以獲得精確的扇出能力參數(shù)。如果需要驅(qū)動更多負(fù)載，可能需要額外的緩沖器或驅(qū)動芯片。

7.4 競爭冒險與毛刺

在數(shù)字電路中，當(dāng)信號通過不同路徑到達(dá)某個邏輯門，且這些路徑的延遲時間不同時，可能會導(dǎo)致輸出出現(xiàn)短暫的錯誤狀態(tài)，這就是競爭冒險或毛刺。盡管 74LS373 本身作為鎖存器可以幫助抑制毛刺，但在設(shè)計(jì)使用 74LS373 的電路時，仍需注意輸入信號的時序，尤其是 LE 和 D 輸入之間的關(guān)系。在 LE 從高電平變?yōu)榈碗娖降臅r刻，D 輸入必須保持穩(wěn)定，以確保正確的數(shù)據(jù)被鎖存。任何在 LE 轉(zhuǎn)換期間 D 輸入的跳變都可能導(dǎo)致鎖存錯誤。

7.5 功耗考慮

盡管 74LS 系列芯片屬于低功耗肖特基家族，但多個芯片在高速工作時仍然會消耗一定的功率。在設(shè)計(jì)大型數(shù)字系統(tǒng)時，需要對總功耗進(jìn)行估算，并確保電源能夠提供足夠的電流。散熱問題也可能需要考慮，尤其是在芯片工作溫度較高或環(huán)境溫度較高的情況下。

7.6 與 CMOS 邏輯電平的兼容性

74LS373 是 TTL（晶體管-晶體管邏輯）家族的芯片。其邏輯高電平通常為 2V 至 5V，邏輯低電平為 0V 至 0.8V。如果需要與 CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）邏輯電平（通常為 0V 至 VCC）的芯片進(jìn)行接口，可能需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，以確保信號能夠被正確識別。例如，TTL 輸出可以直接驅(qū)動 CMOS 輸入，但 CMOS 輸出驅(qū)動 TTL 輸入可能需要上拉電阻。

8. 總結(jié)

74LS373 是一款功能強(qiáng)大且應(yīng)用廣泛的八路三態(tài) D 型透明鎖存器。其獨(dú)特的“透明”模式和“鎖存”模式的結(jié)合，以及關(guān)鍵的三態(tài)輸出功能，使其成為地址鎖存、數(shù)據(jù)緩沖和總線控制等應(yīng)用場景的理想選擇。通過深入理解其引腳功能、工作原理和功能表，工程師可以有效地將其集成到各種數(shù)字電路設(shè)計(jì)中。同時，遵循良好的設(shè)計(jì)實(shí)踐，如電源去耦、輸入處理和扇出管理，是確保 74LS373 及其所在電路穩(wěn)定可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。雖然現(xiàn)代設(shè)計(jì)中可能越來越多地使用可編程邏輯器件（如 FPGA 或 CPLD），但在許多成本敏感或?qū)唵喂δ苡忻鞔_需求的場合，像 74LS373 這樣的經(jīng)典邏輯芯片仍然是不可或缺的組成部分。對這些基本邏輯單元的透徹理解，是構(gòu)建復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的基石。