74HC165: регистр сдвига, подключение и замена

Распиновка 74HC165 (DIP-16)

Три вывода управления: SH/LD, CLK, CLK INH

Разобраться проще всего по таблице режимов. SH/LD = низкий уровень — параллельная загрузка: данные с восьми входов сразу попадают в регистр, и состояние такта на это не влияет. SH/LD = высокий, CLK INH = высокий — сдвига нет, регистр стоит на месте, даже если такт идёт. SH/LD = высокий, CLK INH = низкий, нарастающий фронт на CLK — сдвиг: данные сдвигаются в сторону выхода QH, а на вход SER приходит следующий бит.

Отсюда и две частые ошибки. Первая — подача запрета на CLK INH: стоит поставить на него единицу, и регистр молча перестаёт считать, при этом тактовый сигнал на CLK продолжает идти, и в осциллографе всё выглядит исправно. Вторая — попытка тактировать по спаду: 74HC165 сдвигает по нарастающему фронту, и если на плате такт приходит со сдвинутой фазой или инвертированный, фронт окажется не там, где его ждут.

Отдельно про наращивание длины: чтобы соединить два регистра в один сдвиговый регистр на 16 бит, выход QH первого подают на вход SER второго, а общий такт приводят на CLK обоих. При этом у первого регистра вывод SH/LD переводят в режим сдвига, а у второго — оставляют в режиме параллельной загрузки, чтобы загружать в него младшие восемь бит. То, что CLK и CLK INH взаимозаменяемы, позволяет тактировать с одного вывода на оба корпуса, подав на CLK INH второго инверсию такта.

Характеристики

• Питание 2…6 В; вариант 74HCT165 рассчитан на 4,5–5,5 В и принимает ТТЛ-уровни на входах.
• Задержка распространения порядка 13–20 нс — в зависимости от производителя и версии, и это важно при счётчике на длинной цепочке.
• Потребление в покое: до 80 мкА, нагрузочная способность выхода — до 10 входов типа LSTTL.
• Два выхода: QH и инвертированный Q̄H, и второй часто удобнее — в схемах с инвертирующей логикой он снимает лишний инвертор.
• Диапазон температур: от −55 до +125 °C.

Что проверять при замене

1. 01 Направление сдвига: 74HC165 сдвигает к выходу QH, а выход Q̄H инвертирован — если схема использовала именно Q̄H, замена на прибор без такого выхода потребует внешнего инвертора.
2. 02 Полярность SH/LD: активный низкий уровень, и во многих схемах этот вывод подтянут к земле резистором. Проверьте, что подтяжка на месте, иначе регистр останется в режиме загрузки и не будет сдвигать.
3. 03 Полярность CLK INH: активный высокий уровень, то есть запрет. Ошибка здесь выглядит как «регистр не считает» при полностью исправной детали.
4. 04 Питание и входные уровни: на 3,3 В подходит обычная HC-версия, HCT-версия там недопустима; на 5 В под управление с ТТЛ-выхода нужна HCT.
5. 05 Корпус: DIP-16, SOIC-16, TSSOP-16 — под замену с платы выбирают по посадочному месту.

Отечественные аналоги: как искать

Регистры с параллельной загрузкой в отечественной 4000-й серии относятся к приборам с индексом ИР. Проверенные совпадения по цоколёвке в этой группе — К561ИР2 (2×4-разрядный регистр сдвига, CD4015) и К561ИЕ10 (счётчик, CD4520), а по 74HC-логике отечественные соответствия исторически привязаны к сериям КР1533 (класс 74ALS) и КР1554 (класс 74AC), а не к HC напрямую, поэтому «отечественный аналог 74HC165» из поиска требует проверки по параметрам, а не по названию серии.

Искать надо по функциональным признакам: разрядность, наличие параллельной загрузки, число выходов и их полярность, наличие входа для сшивки, диапазон питания. У регистров сдвига полярность SH/LD и наличие инвертированного выхода различаются даже внутри одного семейства, и это как раз то, что стоит проверить по документации до монтажа.

Пришлите полное обозначение с индексами корпуса и температурного исполнения — ответ придёт по каждой позиции с указанием, что совпало и что осталось.

Частые вопросы

• В каком режиме находится регистр — при низком уровне на SH/LD идёт параллельная загрузка, при высоком — сдвиг по нарастающему фронту CLK.
• Что делает CLK INH — при высоком уровне он запрещает сдвиг независимо от такта.
• По какому фронту сдвигает 74HC165 — по нарастающему.
• Зачем два выхода — QH и инвертированный Q̄H, второй часто снимает лишний инвертор в схеме.
• Чем заменить 74HC165 — 74HCT165 при ТТЛ-уровнях на входах, 74LS165 в legacy-исполнении; по цоколёвке 74HC165 совместим с 74LS165.