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深入理解LabVIEW的數據採集和模擬輸入

電子設計 2021-01-18 16:19 次閲讀

LabVIEW是一種面向工程師的編程語言,採用圖形化編程,多線程同步運行,只需要連線就能進行軟件的編制。提供了豐富的函數庫和控件,搭建軟件的界面非常迅速,一個熟練的工程師可能只需要幾分鐘就能搭建一個數據採集系統。

”為什麼選擇LabVIEW做數據採集?

LabVIEW是一種面向工程師的編程語言,採用圖形化編程,多線程同步運行,只需要連線就能進行軟件的編制。提供了豐富的函數庫和控件,搭建軟件的界面非常迅速,一個熟練的工程師可能只需要幾分鐘就能搭建一個數據採集系統。

NI的數據採集卡提供了對LabVIEW豐富且完備的支持,驅動函數都是在底層的基礎函數上進行了高度封裝,用户不需要對採集卡具體工作有深入的瞭解,只要掌握這些驅動函數輸入/輸出端口的意義,就能進行數據採集開發。

LabVIEW中的模擬輸入

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連續模擬輸入

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需要注意,程序讀取數據的速度要不慢於設備往緩衝區中存放數據的速度,這樣才能保證連續運行時,緩衝區中的數據不會溢出。可以通過調節以下3個參數來達到上述要求:

buffersize(緩存的大小)

scanrate(採樣速率)

numberofscanstoreadatatime(每次讀取的樣本數)

連續採集的程序模型為:

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連續模擬輸入程序實例

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對於一些複雜的採集任務,可以採用一些特殊的採集方式,例如採用外部時鐘採集、觸發採集等;

觸發採集種類很多,根據觸發信號類型可以分為數字信號觸發和模擬信號觸發;根據觸發形式可以分為邊沿觸發和窗口觸發;根據觸發功能可以分為啓動觸發、暫停觸發和參考觸發;

不是每個數據採集卡都具有這些特殊採樣功能的,使用前要查看採集卡的使用手冊;

在模擬輸入採集系統中,實現數據採集並不複雜,數據處理與分析才是難點。

LabVIEW中的模擬輸出

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連續模擬輸出

有兩種形式的連續模擬輸出,第一種就是在模擬輸出之前,將數字信號寫入緩衝區中,然後設備連續不斷地將緩衝區中的數據通過DAC重複輸出。這種連續模出執行效率很高,但是需要寫入的數字信號必須是整週期的,不然輸出模擬信號將會不連續,在使用上不夠靈活。

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第二種方式就是在設備將緩衝區中數據輸出的同時,不斷地將數字信號寫入緩衝區中,這種方式在編程上比較複雜,但是靈活性比較高,只要保證這一次寫入緩衝區的數字信號和上次是連續的就行,不需要每次寫入的信號是整週期的。

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一般情況下,數字I/O按照TTL邏輯電平設計,其邏輯低電平在0到0.7V之間,高電平在3.4到5.0V之間;

在硬件設備上,多路(Line)數字I/O組成一組後被稱為端口(Port)。一個端口由多少個數字通路組成是依據其設備而定的,在多數情況下8個數字通路組成一個端口;

在LabVIEW中對數字I/O的操作非常簡單,可以對整個端口進行操作,也可以對端口中的一路或多路同時進行操作。

LabVIEW中的計數器

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如上圖為計數器的簡化模型:一個SOURCE輸入口、一個GATE輸入口、一個OUT輸出口,以及一個計數寄存器

可以設置對SOURCE輸入端口由高到低或由低到高的信號狀態進行計數;可以設置內部計數寄存器的計數方式為遞增或遞減;

GATE端口的輸入控制計數器的計數操作,可以設置為以下幾種門限工作方式:高電位計數、低電位計數、上升沿觸發計數、下降沿觸發計數,以及無門限方式;

可以使用OUT口發生多種類型的波形,或者用於計數器的串級使用中,從而增大計數器的量程。

計數器的頻率測量

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並行安排處理

多功能DAQ設備上的模擬輸入、模擬輸出、數字I/O和計數器等功能是能夠同時運行的,可以在程序中並行安排這些功能,還能實現它們的同步。

如下圖,是一個連續採集和連續模擬輸出並行安排的程序,利用傳遞error信息的數據線安排並行的執行順序。

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NLAS325 雙通道SPST模擬開關 單電源

NLAS323 雙通道SPST模擬開關 單電源

3是雙SPST(單刀單擲)開關,類似於1/2標準4066.該設備允許獨立選擇2個模擬/數字信號。封裝非常小8. 與舊的高壓技術相比,採用先進的0.6微米CMOS工藝,大大提高了R ON 電阻。 特性 導通電阻為20Ω典型值,5.0 V 匹配
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NLAS323 雙通道SPST模擬開關 單電源

NL7WB66 雙SPST模擬開關

6是一個非常低的R ON 雙SPST模擬開關。 R ON 在5.0v時為5.0Ω(典型值)。該器件採用非常受歡迎的低成本US8封裝。它被設計為通用雙開關,可用於切換音頻和視頻等模擬信號或TTL,CMOS,LVDS,ECL等數字信號或QPSK等複雜數字信號。 特性 卓越的性能RDS ON =5.0Ω,5.0v 無鉛封裝可用 電路圖、引腳圖和封裝圖
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NL7WB66 雙SPST模擬開關

SN74HC4040A 12 位異步二進制計數器

與其它產品相比 計數器/算術/奇偶校驗功能   Technology Family VCC (Min) (V) VCC (Max) (V) Rating Operating temperature range (C) Package Group   SN74HC4040A HC     2     6     Catalog     -40 to 85     SO | 16 TSSOP | 16    
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SN74HC4040A 12 位異步二進制計數器

CD4518B-MIL CMOS 雙路 BCD 加計數器

CD4518雙BCD上行計數器和CD4520雙二進制上行計數器均由兩個相同的內部同步4級計數器組成。計數器級是D型觸發器,具有可互換的CLOCK和ENABLE線,用於遞增正向或負向轉換。對於單機操作,ENABLE輸入保持高電平,計數器在CLOCK的每個正向轉換時前進。計數器在其RESET線上被高電平清零。 通過將Q4連接到後續計數器的使能輸入,同時後者的CLOCK輸入保持低電平,可以在紋波模式下級聯計數器。 CD4518B和CD4520B型採用16引腳密封雙列直插陶瓷封裝(F3A後綴),16引腳雙列直插塑料封裝(E後綴),16引腳小型-outline包(M,M96和NSR後綴)和16引腳薄收縮小外形封裝(PW和PWR後綴)。 特性 中速操作 - 10 V時的6 MHz典型時鐘頻率 正或負 - 邊沿觸發 同步內部進位傳播 100%測試20 V時的靜態電流 在整個封裝温度下,18 V時的最大輸入電流為1μA範圍;在18 V和25°C下100 nA 噪聲容限(在整個封裝温度範圍內): 1 V,V DD = 5 V 2 V V DD = 10 V 2.5 V V DD = 15 V 5 V,10 V和15 V參數額定值 標準化,對稱輸出特性 符合JEDEC暫定標準No. 13B的所有...
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CD4518B-MIL CMOS 雙路 BCD 加計數器

CD54HC161 具有異步復位的高速 CMOS 邏輯 4 位二進制計數器

?? HC161,?? HCT161,?? HC163和?? HCT163是可預設的同步計數器,具有先行進位邏輯,可用於高電平高速計數應用程序。 ?? HC161和?? HCT161分別是異步復位十進制和二進制計數器; ?? HC163和?? HCT163器件分別是十進制和二進制計數器,它們與時鐘同步復位。計數和並行預置都與時鐘的負到正轉換同步完成。 同步並行使能輸入SPE的低電平禁用計數操作並允許P0到P3的數據輸入要加載到計數器中(前提是滿足SPE的建立和保持要求)。 所有計數器在主復位輸入MR上以低電平復位。在?? HC163和?? HCT163計數器(同步復位類型)中,必須滿足相對於時鐘的建立和保持時間要求。 每個計數器中有兩個計數使能,PE和TE提供n位級聯。在所有計數器中,無論SPE \,PE和TE輸入的電平(以及時鐘輸入,CP,在?? HC161和?? HCT161類型中)都會發生復位操作。 如果是十年計數器當電源被施加電源時,它被預置為非法狀態或呈現非法狀態,它將以一個計數返回到正常序列,如狀態圖所示。 先行進位功能簡化了串行級聯計數器。兩個計數使能輸入(PE和TE)必須為高才能計數。 TE輸入通過所有四個級的Q輸出進行門控,以便在最大計數時,終...
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CD54HC161 具有異步復位的高速 CMOS 邏輯 4 位二進制計數器

CD54AC283 具有快速進位的 4 位二進制全加器

具有快速進位的?? AC283和?? ACT283 4位二進制加法器,採用先進的CMOS邏輯技術。如果總和超過15,這些器件會添加兩個4位二進制數並生成進位。 由於add函數的對稱性,該器件可與所有高電平有效操作數一起使用(正邏輯)或所有低電平有效操作數(負邏輯)。使用正邏輯時,如果沒有進位,則必須將進位輸入連接為低電平。 特性 緩衝輸入 超過2kV ESD保護MIL-STD-883,方法3015 SCR -Lackup-Resistant CMOS工藝和電路設計 雙極FAST ?? /AS /S速度顯着降低功耗 平衡傳播延遲 AC類型具有1.5V至5.5V的工作電壓和30%供電時的平衡噪聲抗擾度 ±24mA輸出驅動電流 - 扇出至15 FAST ??集成電路 - 驅動器50 傳輸線 表徵操作來自?? 40°至85°C FAST ??是Fairchild Semiconductor的商標。 參數 與其它產品相比 計數器/運算器/奇偶校驗功能產品   Technology Family VCC (Min) (V) VCC (Max) (V) Bits (#) Voltage (Nom) (V) F @ Nom Voltage (Max) (Mhz) ICC @ Nom Voltage (Max) (mA) tpd @ Nom Voltage (Max) (ns) IOL (Max) (mA) ...
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CD54AC283 具有快速進位的 4 位二進制全加器

CD4516B-MIL CMOS 可預設置的二進制加/減計數器

CD4510B可預置BCD向上/向下計數器和CD4516可預置二進制向上/向下計數器由四個同步時鐘控制的D型觸發器組成(帶有門控結構)提供T型觸發器功能)作為計數器連接。這些計數器可以通過RESET線上的高電平清除,並且可以通過PRESET ENABLE線上的高電平預設為卡紙輸入上的任何二進制數。 CD4510B將在向上模式下最多兩個時鐘脈衝計數非BCD計數器狀態,在向下模式下最多四個時鐘脈衝。 如果保持CARRY-IN輸入低電平,計數器在每個正向時鐘轉換時上升或下降。同步級聯是通過並聯所有時鐘輸入並將不太重要的級的CARRY-OUT連接到更重要級的CARRY-IN來實現的。 CD4510B和CD4516B可以級聯在紋波中通過將CARRY-OUT連接到下一級的時鐘來實現模式。如果在終端計數期間UP /DOWN輸入發生變化,則必須使用時鐘門控CARRY-OUT,並且在時鐘為高電平時必須更改UP /DOWN輸入。該方法為隨後的計數階段提供乾淨的時鐘信號。 (見圖15)。 這些器件類似於MC14510和MC14516。 CD4510B和CD4516B類型採用16引腳雙列直插塑料封裝( E後綴),16引腳小外形封裝(NSR後綴)和16引腳薄縮小外...
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CD4516B-MIL CMOS 可預設置的二進制加/減計數器

CD4017B-MIL 具有 10 個解碼輸出的 CMOS 十進制計數器

CD4017B和CD4022B分別是具有10和8個解碼輸出的5級和4級Johnson計數器。輸入包括CLOCK,RESET和CLOCK INHIBIT信號。 CLOCK輸入電路中的施密特觸發器動作提供脈衝整形,允許無限制的時鐘輸入脈衝上升和下降時間。 如果CLOCK INHIBIT信號為低電平,這些計數器在正時鐘信號轉換時提前一位計數。當CLOCK INHIBIT siganl為高電平時,禁止通過時鐘線的計數器前進。高RESET信號將計數器清零至零計數。 Johnson計數器配置的使用允許高速操作,2輸入解碼門控和無尖峯解碼輸出。提供防鎖定門控,從而確保正確的計數順序。解碼輸出通常為低並且僅在它們各自的解碼時隙處變高。每個解碼輸出在一個完整時鐘週期內保持高電平。 CAR40-B信號在CD4017B中每10個時鐘輸入週期或CD4022B中每8個時鐘輸入週期完成一次,用於在多器件計數鏈中對後續器件進行紋波時鐘。 CD4017B和CD4022B採用16引腳密封雙列直插式陶瓷封裝(F3A後綴),16引腳雙列直插塑料封裝(E後綴),16引腳小外形封裝(NSR後綴)和16引腳薄收縮小外形封裝(PW和PWR後綴)。 CD4017B類型還提供16引腳小外形封裝(M和M9...
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CD4017B-MIL 具有 10 個解碼輸出的 CMOS 十進制計數器

CD54ACT283 具有快速進位的 4 位二進制全加器

具有快速進位的?? AC283和?? ACT283 4位二進制加法器,採用先進的CMOS邏輯技術。如果總和超過15,這些器件會添加兩個4位二進制數並生成進位。 由於add函數的對稱性,該器件可與所有高電平有效操作數一起使用(正邏輯)或所有低電平有效操作數(負邏輯)。使用正邏輯時,如果沒有進位,則必須將進位輸入連接為低電平。 特性 緩衝輸入 超過2kV ESD保護MIL-STD-883,方法3015 SCR -Lackup-Resistant CMOS工藝和電路設計 雙極FAST ?? /AS /S速度顯着降低功耗 平衡傳播延遲 AC類型具有1.5V至5.5V的工作電壓和30%供電時的平衡噪聲抗擾度 ±24mA輸出驅動電流 - 扇出至15 FAST ??集成電路 - 驅動器50 傳輸線 表徵操作來自?? 40°至85°C FAST ??是Fairchild Semiconductor的商標。 參數 與其它產品相比 計數器/運算器/奇偶校驗功能產品   Technology Family VCC (Min) (V) VCC (Max) (V) Bits (#) Voltage (Nom) (V) F @ Nom Voltage (Max) (Mhz) ICC @ Nom Voltage (Max) (mA) tpd @ Nom Voltage (Max) (ns) IOL (Max) (mA) ...
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CD54ACT283 具有快速進位的 4 位二進制全加器

CD4018B-MIL CMOS 可預設置 N 分頻計數器

CD4018B類型包括5個Johnson-Counter階段,每個階段的緩衝Q輸出和計數器預設控制選通。提供時鐘,復位,數據,預設啓用和5個單獨的JAM輸入。通過將Q \ 5,Q \ 4,Q \ 3,Q \ 2,Q \ 1信號分別饋送回DATA輸入,可以實現10,8,6,4或2個計數器配置的除法。通過使用CD4011B來控制到DATA輸入的反饋連接,可以實現9,7,5或3個除計數器配置。通過使用多個CD4018B單元可以實現大於10的除法功能。計數器在正時鐘信號轉換時提前計數一次。時鐘線上的施密特觸發器動作允許無限制的時鐘上升和下降時間。高RESET信號將計數器清零至全零狀態。高PRESET-ENABLE信號允許JAM輸入信息預設計數器。提供防鎖定門控以確保正確的計數順序。 CD4018B型採用16引腳密封雙列直插式陶瓷封裝(F3A後綴),16引腳雙列直插式塑料封裝(E後綴),16引腳小外形封裝(M,M96,MT和NSR後綴),以及16引腳薄型收縮小外形封裝(PW和PWR後綴)。 特性 中速運行???? 10 MHz(典型值)V DD ?? V SS = 10 V 完全靜態工作 100%測試20 V時的靜態電流 標準化,對稱輸出特性 5 V,10 V和15 V參數額定值 在整個封裝温...
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CD4018B-MIL CMOS 可預設置 N 分頻計數器

CD54HC192 高速 CMOS 邏輯可預設的同步 4 位 BCD 碼十進制加/減計數器

?? HC192,?? HC193和?? HCT193分別是異步預置的BCD十進制和二進制向上/向下同步計數器。 < p>將計數器預設為預設數據輸入(P0-P3)上的數字是通過LOW異步並行負載輸入(PL)來完成的。計數器在Clock-Up輸入的低到高轉換(和Clock-Down輸入的高電平)上遞增,並在Clock-Down輸入的低到高轉換時遞減(和高電平時鐘輸入)。 MR輸入的高電平會覆蓋任何其他輸入,以將計數器清零為零狀態。終端向上計數(進位)在達到零計數之前的半個時鐘週期內變為低電平,並在零計數時返回高電平。倒計數模式下的終端倒計數(借用)同樣在最大計數之前的半個時鐘週期內變低(192中的9和193中的15)並且在最大計數時返回高。通過將較低有效計數器的進位和借位輸出分別連接到下一個最重要的計數器的Clock-Up和CLock-Down輸入來實現級聯。 如果存在十進制計數器非法狀態或在接通電源時採取非法狀態,它將按一個計數返回正常順序,如狀態圖所示。 特性 同步計數和異步加載 N位級聯的兩個輸出 前瞻進行高速計數 扇出(超温範圍) 標準輸出。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 10 LSTTL負載 總線驅動器輸出。 。 。 。 。 。 。 。 。...
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CD54HC192 高速 CMOS 邏輯可預設的同步 4 位 BCD 碼十進制加/減計數器

CD40192B-MIL CMOS 可預置 BCD 加/減計數器(具有重置功能的雙時鐘)

CD40192b可​​預置BCD向上/向下計數器和CD40193B可預設二進制向上/向下計數器均由4個同步時鐘控制的門控“D”型觸發器組成作為一個櫃枱。輸入包括4個獨立的阻塞線,一個PRESET \ ENABLE \控制,單獨的CLOCK UP和CLOCK DOWN信號以及一個主RESET。提供四個緩衝Q信號輸出以及用於多級計數方案的CARRY \和BORROW \輸出。 計數器被清零,以便所有輸出在RESET線上處於低電平狀態。 RESET與時鐘異步完成。當PRESET \ ENABLE \控制為低電平時,每個輸出都可以與相應的卡紙輸入電平的時鐘異步編程。 計數器在CLOCK UP信號的正時鐘沿計數一個計數如果CLOCK DOWN線為高電平。如果CLOCK UP線為高電平,計數器會對CLOCK DOWN信號的正時鐘沿計數遞減計數。 CARRY \和BORROW \信號為高電平,計數器向上或向下計數。在計數器達到計數模式下的最大計數後,CARRY \信號在半個時鐘週期內變為低電平。在計數器達到倒計數模式下的最小計數後,BORROW \信號在半個時鐘週期內變為低電平。通過將BORROW \和CARRY \輸出分別連接到後續計數器...
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CD40192B-MIL CMOS 可預置 BCD 加/減計數器(具有重置功能的雙時鐘)

CD54ACT163 具有同步復位的同步可預設的二進制計數器

?? ACT163器件是4位二進制計數器。這些同步可預設計數器具有內部進位前瞻功能,適用於高速計數設計。通過使所有觸發器同時計時以使得輸出在由計數使能(ENP,ENT)輸入和內部門控指示時彼此一致地改變來提供同步操作。這種工作模式消除了通常與同步(紋波時鐘)計數器相關的輸出計數尖峯。緩衝時鐘(CLK)輸入觸發時鐘波形上升(正向)邊沿的四個觸發器。 計數器完全可編程;也就是説,它們可以預設為0到9或15之間的任何數字。預設是同步的;因此,在負載輸入處設置低電平會禁用計數器,並使輸出在下一個時鐘脈衝之後與設置數據一致,無論使能輸入的電平如何。 清除功能是同步。無論使能輸入的電平如何,清零(CLR)\輸入的低電平都會在CLK的下一次低電平到高電平轉換後將所有四個觸發器輸出設置為低電平。這種同步清除允許通過解碼Q輸出以獲得所需的最大計數來容易地修改計數長度。用於解碼的門的低電平有效輸出連接到CLR \以同步清除計數器0000(LLLL)。 進位超前電路為n位同步應用提供級聯計數器沒有額外的門控。 ENP,ENT和紋波進位輸出(RCO)有助於實現此功能。 ENP和ENT都必須高計數,並且ENT被前饋以啓用RCO。...
發表於 11-02 19:20 95次 閲讀
CD54ACT163 具有同步復位的同步可預設的二進制計數器

CD4029B-MIL CMOS 可預設置的加/減計數器

CD4029B由一個四級二進制或BCD十進制加/減計數器組成,在兩種計數模式下均提供先行進位。輸入包括單個CLOCK,CARRY-IN \(CLOCK ENABLE \),BINARY /DECADE,UP /DOWN,PRESET ENABLE和四個單獨的JAN信號,Q1,Q2,Q3,Q4和一個CARRY OUT \信號作為輸出。 高PRESET ENABLE信號允許JAM INPUTS信息將計數器預設為與時鐘異步的任何狀態。當每個JAM線為低電平時,當PRESET-ENABLE信號為高電平時,將計數器復位為零計數。當CARRY-IN \和PRESET ENALBE信號為低電平時,計數器在時鐘正跳變時前進一次。當CARRY-IN \或PRESET ENABLE信號為高電平時,進程被禁止。 CARRY-OUT \信號通常為高電平,當計數器在UP模式下達到最大計數或在DOWN模式下達到最小計數時,如果CARRY-IN \信號為低電平,則變為低電平。處於低狀態的CARRY-IN \信號因此可以被認為是CLOCK ENABLE \。不使用時,CARRY-IN \端子必須連接到V SS 。 當BINARY /DECADE輸入為高電平時,完...
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CD4029B-MIL CMOS 可預設置的加/減計數器

CD4020B-MIL CMOS 14 級紋波進位二進制計數器/除法器

CD4020B,CD4024B和CD4040B是紋波進位二進制計數器。所有計數器階段都是主從觸發器。計數器的狀態對每個輸入脈衝的負轉變進行一次計數; RESET線上的高電平將計數器重置為全零狀態。輸入脈衝線上的施密特觸發器動作允許無限制的上升和下降時間。所有輸入和輸出均經過緩衝。 CD4020B和CD4040B型採用16引腳密封雙列直插式陶瓷封裝(F3A後綴),16引腳雙列直插塑料封裝(E後綴),16引腳小外形封裝(NSR後綴)和16引腳薄收縮小外形封裝(PW和PWR後綴)。 CD4040B型還提供16引腳小外形封裝(M和M96後綴)。 CD4024B類型採用14引腳密封雙列直插陶瓷封裝(F3A後綴), 14引腳雙列直插塑料封裝(E後綴),14引腳小外形封裝(M,MT,M96和NSR後綴),以及14引腳薄型收縮小外形封裝(PW和PWR後綴) 。 特性 中速操作 完全靜態操作 緩衝輸入和輸出 100%測試20 V時的靜態電流 標準化,對稱輸出特性 完全靜態操作 常用復位 5V,10V和15V參數額定值 在整個封裝温度範圍內,18 V時的最大輸入電流為1μA;在18 V和25°C下100 nA 噪聲容限(在整個封裝温度範圍內): V DD = 5 V時為1 V 2 V at ...
發表於 11-02 19:20 272次 閲讀
CD4020B-MIL CMOS 14 級紋波進位二進制計數器/除法器

SN74HC4060-Q1 汽車類 14 級異步二進制計數器和振盪器

HC4060-Q1器件包含一個振盪器部分和14個紋波進位二進制計數器級。此振盪器配置可實現RC-或者晶體振盪器電路設計。時鐘(CLKI)輸入上的高到低轉換增加了計數器的值。清除(CLR)輸入上的高電平會關閉振盪器( CLKO 變為高電平而CLKO變為低電平)並且將計數器復位清零(所有的Q輸出為低電平)。 特性 符合汽車應用要求 2V至6V的寬運行電壓範圍 輸出可驅動多達10個低功耗肖特基晶體管邏輯電路(LSTTL)負載 低功耗,I CC 最大80μA t pd 典型值= 14 ns ±4mA輸出驅動(在5V時間) 低輸出電流,最大值1μA 實現相移振盪電路(RC) - 或者晶體振盪器電路的設計 參數 與其它產品相比 計數器/算術/奇偶校驗功能   Technology Family VCC (Min) (V) VCC (Max) (V) Bits (#) Voltage (Nom) (V) F @ Nom Voltage (Max) (Mhz) ICC @ Nom Voltage (Max) (mA) tpd @ Nom Voltage (Max) (ns) IOL (Max) (mA) IOH (Max) (mA) Function Type Rating Operating Temperature Range (C) Pin/Package   var ...
發表於 10-16 10:08 130次 閲讀
SN74HC4060-Q1 汽車類 14 級異步二進制計數器和振盪器