ETC TM1638

深圳市天微电子有限公司
地址:深圳市南山区高新技术产业园北区紫光信息港A栋10层
原厂销售总部:手机18682063283 QQ:709072958 E-mail: [email protected]
LED 驱动控制专用电路
TM1638
概述
TM1638是带键盘扫描接口的LED(发光二极管显示器)驱动控制专用电路,内部集成有
MCU 数字接口、数据锁存器、LED 高压驱动、键盘扫描等电路。主要应用于冰箱、空调 、
家庭影院等产品的高段位显示屏驱动。
特性说明








采用功率CMOS 工艺
显示模式 10 段×8 位
键扫描(8×3bit)
辉度调节电路(占空比8 级可调)
串行接口(CLK,STB,DIO)
振荡方式:RC 振荡(450KHz+5%)
内置上电复位电路
采用SOP28封装
管脚定义:
K1
1
28 STB
K2
2
27 CLK
K3
3
26 DIO
VDD 4
SEG3/KS3 7
24 GRID1
W
E
I
V
P
O
T
SEG2/KS2 6
8
3
6
1
M
T
SEG1/KS1 5
25 GND
23 GRID2
22 GRID3
SEG4/KS4 8
21 GRID4
SEG5/KS5 9
20 GRID5
SEG6/KS6 10
19 GRID6
SEG7/KS7 11
18 GND
SEG8/KS8 12
17 GRID7
SEG9 13
16 GRID8
SEG10 14
15 VDD
1
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LED 驱动控制专用电路
TM1638
管脚功能说明:
▲
符号
管脚名称
DIO
数据输入/输出
STB
片选
CLK
时钟输入
说明
在时钟上升沿输入/输出串行数据,从低位开始;
在上升或下降沿初始化串行接口,随后等待接收指令。
STB 为低后的第一个字节作为指令,当处理指令时,当
前其它处理被终止。当STB 为高时,CLK 被忽略
上升沿输入/输出串行数据。
输入该脚的数据在显示周期结束后被
锁存
K1~K3
键扫数据输入
SEG1/KS1~
SEG8/KS8
输出(段)
段输出(也用作键扫描),P管开漏输出
SEG9~SEG10
输出(段)
段输出,P管开漏输出
GRID1~GRID8
输出(位)
位输出,N管开漏输出
VDD
逻辑电源
5V±10%
GND
逻辑地
接系统地
注意:DIO口输出数据时为N管开漏输出,在读键的时候需要外接1K-10K的上拉电阻。本公司推荐10K的上
拉电阻。DIO在时钟的下降沿控制N管的动作,此时读数时不稳定,你可以参考图(6),在时钟的上升沿
读数才时稳定。
VCC
芯片内部 电路
10K
DIO
CT
GND
图(1)
2
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LED 驱动控制专用电路
TM1638
显示寄存器地址:
该寄存器存储通过串行接口从外部器件传送到TM1638 的数据,地址从00H-0FH共16字节
单元,分别与芯片SGE和GRID管脚所接的LED灯对应,分配如下图:
写LED显示数据的时候,按照从显示地址从低位到高位,从数据字节的低位到高位操作。
2
G
E
S
3
G
E
S
4
G
E
S
5
G
E
S
6
G
E
S
B3
7
G
E
S
B2
8
G
E
S
1
G
E
S
B1
9
G
E
S
B0
xxHU(高四位)
B4
B5
B6
0
1
G
E
S
xxHL(低四位)
X
X
xxHL(低四位)
B7
B0
B1
B2
X
X
X
X
xxHU(高四位)
B3
B4
B
6
B5
B
7
00HL
00HU
01HL
01HU
GRID1
02HL
02HU
03HL
03HU
GRID2
04HL
04HU
05HL
05HU
GRID3
06HL
06HU
07HL
07HU
GRID4
08HL
08HU
09HL
09HU
GRID5
0AHL
0AHU
0BHL
0BHU
GRID6
0CHL
0CHU
0DHL
0DHU
GRID7
0EHL
0EHU
0FHL
0FHU
GRID8
图(2)
写LED显示数据的时候,按照从低位地址到高位地址,从字节的低位到高位操作;在运用
中没有使用到的SEG输出口,在对应的BIT地址位写0。
键扫描和键扫数据寄存器:
键扫矩阵为8×3bit,如图(3)所示:
K3
K2
K1
KS1
KS2
KS3
KS4
KS5
KS6
KS7
KS8
图(3)
3
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TM1638
键扫数据储存地址如下所示,先发读键命令后,开始读取按键数据BYTE1—BYTE4字节,读
数据从低位开始输出;芯片K和KS引脚对应的按键按下时,相对应的字节内的 BIT位为1。
B0
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
K3
K2
K1
X
K3
K2
K1
X
KS1
KS3
KS5
KS7
KS2
KS4
KS6
KS8
BYTE1
BYTE2
BYTE3
BYTE4
图(4)
▲注意:1、TM1638最多可以读4个字节,不允许多读。
2、读数据字节只能按顺序从BYTE1-BYTE4读取,不可跨字节读。例如:硬件上的K2与KS8对应按键按
下时,此时想要读到此按键数据,必须需要读到第4个字节的第5BIT位,才可读出数据;
当K1与KS8,K2与KS8,K3与KS8三个按键同时按下时,此时BYTE4所读数据的B4,B5,B6位均为1
3、
组合键只能是同一个KS,不同的K引脚才能做组合键;同一个K与不同的KS引脚不可以
做成组合键使用。
指令说明:
指令用来设置显示模式和LED 驱动器的状态。
在STB下降沿后由DIO输入的第一个字节作为一条指令。经过译码,取最高B7、B6两位比特
位以区别不同的指令。
B7
B6
指令
0
1
1
1
0
1
数据命令设置
显示控制命令设置
地址命令设置
如果在指令或数据传输时STB被置为高电平,串行通讯被初始化,并且正在传送的指令或数
据无效(之前传送的指令或数据保持有效)。
数据命令设置
该指令用来设置数据写和读,B1和B0位不允许设置01或11。
MSB
LSB
B7
B6
B5
B4
B3
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
B2
B1
B0
功能
说明
0
0
0
数据读写模式设
置
写数据到显示寄存器
1
地址增加模式设
置
自动地址增加
0
无关项,填
0
1
测试模式设置(内
部使用)
读键扫数据
固定地址
普通模式
测试模式
4
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LED 驱动控制专用电路
地址命令设设置
MSB
TM1638
LSB
B7
B6
1
1
B5
B4
B3
B2
B1
B0
显示地址
1
0
0
0
0
00H
1
0
0
0
1
01H
1
1
0
0
1
0
02H
1
1
0
0
1
1
03H
1
1
0
1
0
0
04H
1
1
0
1
0
1
05H
1
1
0
1
1
0
06H
1
1
0
1
1
1
07H
1
1
1
0
0
0
08H
1
1
1
0
0
1
09H
1
1
1
0
1
0
0AH
1
1
1
0
1
1
0BH
1
1
1
1
0
0
0CH
1
1
1
1
0
1
0DH
1
1
1
1
1
0
0EH
1
1
1
1
1
1
0FH
无关项,填
0
该指令用来设置显示寄存器的地址。如果地址设为10H 或更高,数据被忽略,直到有效
地址被设定。上电时,地址默认设为00H。
显示控制
MSB
B7
B6
LSB
B5
B4
B3
B2
B1
B0
功能
说明
1
0
0
0
0
设置脉冲宽度为 1/16
1
0
0
0
1
设置脉冲宽度为 2/16
1
0
0
1
0
设置脉冲宽度为 4/16
1
0
0
1
1
设置脉冲宽度为 10/16
1
0
1
0
0
1
0
1
0
1
设置脉冲宽度为 12/16
1
0
1
1
0
设置脉冲宽度为 13/16
1
0
1
1
1
设置脉冲宽度为 14/16
无关项,填
0
1
0
0
1
0
1
消光数量设置
显示开关设置
设置脉冲宽度为 11/16
显示关
显示开
5
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串行数据传输格式:
读取和接收1个BIT都在时钟的上升沿操作。
数据接收(写数据)
CLK
1
2
3
4
5
6
7
8
DIO
B0
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
STB
图(5)
数据读取(读数据)
CLK
1
2
``````
8
DIO
B0
B1
``````
B7
B0
B1
B2
B3
STB
送读按键命 令
Twait
读取按键数 据
图(6)
▲注意:读取数据时,从串行时钟CLK 的第8 个上升沿开始设置指令到CLK 下降沿读数据之间需要一个等待
时间Twait(最小1μS)。
显示和按键:
显示:
驱动共阴数码管:
SEG1
SEG2
SEG3
SEG4
SEG5
SEG6
SEG7
1
SEG1
SEG2
SEG3
SEG4
SEG5
SEG6
SEG7
1
1
1
GRID1
1
1
A DPY
a
B
C f g b
D
c
Ee
d
F
G [LEDgn]
GRID1
1
图(7)
6
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TM1638
图7给出共阴数码管的连接示意图,如果让该数码管显示“0”,那你需要在GRID1为低电平
的时候让SEG1,SEG2,SEG3,SEG4,SEG5,SEG6为高电平,SEG7为低电平, 查看图(2)
显示地址表格,只需在00H地址单元里面写数据3FH就可以让数码管显示“0”
。
SEG8
SEG7
SEG6
SEG5
SEG4
SEG3
SEG2
SEG1
0
0
1
1
1
1
1
1
B7
B6
B5
B4
B3
B2
B1
B0
00H
驱动共阳数码管:
GRID1
1
GRID2
GRID1
GRID2
GRID3
GRID4
GRID5
GRID6
GRID7
1
GRID3
1
GRID4
1
GRID5
SEG1
1
GRID6
1
GRID7
A DPY
a
B
C f g b
D
c
Ee
d
F
G [LEDgn]
SEG1
1
图(8)
图8给出共阳数码管的连接示意图,如果让该数码管显示“0”
,那你需要在GRID1,GRID2,
GRID3,GRID4,GRID5,GRID6为低电平的时候让SEG1为高电平,在GRID7为低电平的时候
让SEG1为低电平。要向地址单元00H,02H,04H,06H,08H,0AH里面分别写数据01H,其
余的地址单元全部写数据00H。
SEG8
SEG7
SEG6
SEG5
SEG4
SEG3
SEG2
SEG1
0
0
0
0
0
0
0
B7
0
0
0
0
0
0
0
B6
0
0
0
0
0
0
0
B5
0
0
0
0
0
0
0
B4
0
0
0
0
0
0
0
B3
0
0
0
0
0
0
0
B2
0
0
0
0
0
0
0
B1
1
1
1
1
1
1
0
B0
00H
02H
04H
06H
08H
0AH
0CH
▲注意:SEG1-10为P管开漏输出,GRID1-8为N管开漏输出,在使用时候,SEG1-10只能接LED的阳极,
GRID只能接LED的阴极,不可反接。
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键盘扫描:
你可以按照图(9)用示波器观察观察SEG1/KS1和SEG2/KS2的输出波形,SEGN/KSN输出
的波形见图(10)
。
vcc
接示波器探头11
接示波器探头
接示波器探头2
接示波器探头 2
R1
1k
R2
1k
K1
K2
K3
VDD
SEG1/KS1
SEG2/KS2
SEG3/KS3
SEG4/KS4
SEG5/KS5
SEG6/KS6
SEG7/KS7
SEG8/KS8
SEG9
SEG10
STB
CLK
DIO
GND
GRID1
GRID2
GRID3
GRID4
GRID5
GRID6
GND
GRID7
GRID8
VDD
图(9)
IC在键盘扫描的时候SEGN/KSN的波形:
SEG1/KS1
SEG2/KS2
SEG3/KS3
SEGN/KSN
Tdisp=500us
图(10)
Tdisp和IC工作的振荡频率有关,我司TM1638经过多次完善,振荡频率不完全一致。500US
仅仅提供参考,以实际测量为准。
一般情况下使用图(11),可以满足按键设计的要求。
K1
S1
S3
K2
S2
S4
K3
S6
S5
SGE1/KS1 SGE1/KS2 SGE1/KS3
图(11)
当S1被按下的时候,在第1个字节的B0读到“1”
。如果多个按键被按下,将会读到多个“1”
,
当S2,S3被按下的时候,可以在第1个字节的B1,B3读到“1”。
▲注意:复合键使用注意事项:
SEG1/KS1-SEG10/KS10是显示和按键扫描复用的。以图(12)为例子,显示需要D1亮,D2灭,需要让SEG1
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为“1”,SEG2为“0”状态,如果S1,S2同时被按下,相当于SEG1,SEG2被短路,这时D1,D2都被点亮。
SGE1/KS1
S1
SGE2/KS2
S2
1
1
D1
D2
K1
GRID1
图(12)
解决方案:
1、在硬件上,可以将需要同时按下的键设置在不同的K线上面如图(13)所示,
D1
1
1
SGE1/KS1
GRID1
D2
S1
S2
GRID2
K1
K2
图(13)
2、在SEG1—SEG N上面串联电阻如图(14)所示,电阻的阻值应选在510欧姆,太大
会造成按键的失效,太小可能不能解决显示干扰的问题。
SGE1/KS1
D1
1
1
SGE2/KS2
510
S1
510
S2
D2
K1
GRID1
图(14)
3、或者串联二极管如图(15)所示。
SGE1/KS1
S1
SGE2/KS2
D1
GRID1
1
1
S2
D2
K1
图(15)
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应用时串行数据的传输:
地址增加模式
使用地址自动加1模式,设置地址实际上是设置传送的数据流存放的起始地址。起始地址命
令字发送完毕,“STB”不需要置高紧跟着传数据,最多16BYTE,数据传送完毕才将“STB”置
高。
CLK
DIO
Command1
Command2
Command3
Data1
Data2
```````
Data n
Command4
STB
Command1: 设置显示模式
Command2: 设置数据命令
Command3: 设置显示地址
Data1~ n: 传输显示数据至Command3地址和后面的地址内(最多16 bytes)
Command4: 显示控制命令
固定地址模式
使用固定地址模式,设置地址其实际上是设置需要传送的1BYTE数据存放的地址。地址发
送完毕,“STB”不需要置高,紧跟着传1BYTE数据,数据传送完毕才将“STB”置高。然后重
新设置第2个数据需要存放的地址,最多16BYTE数据传送完毕,“STB”置高。
CLK
DIO
Command1
Command2
Command3
Data1
Command4
Data2
```````
Command5
STB
Command1: 设置显示模式
Command2: 设置数据命令
Command3: 设置显示地址1
Data1: 传输显示数据1至Command3地址内
Command4: 设置显示地址2
Data2: 传输显示数据2至Command4地址内
Command5: 显示控制命令
读按键时序
CLK
DIO
Command1
Data1
Data2
Data3
Data4
STB
Command1: 设置显示模式
Data1~4:读取按键数据
10
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程序设计流程图
采用地址自动加1的程序设计流程图:
开始
设置读键数据
命 令 ( 42H)
初始化
No
读 1BTYE内
容
设置写显存的数据命令,
采 用 地 址 自 动 加 1( 40H)
将按键值存放在
MCU的 寄 存 器 中
设置起始地
址 ( 0C0H)
No
传送数据
读 完 4BYTE
吗?
Yes
16BYTE数 据
传送完毕了?
有按键被按
下吗?
No
Yes
Yes
按键处理程
序
传显示控制命令设置
最 高 亮 度 ( 8FH)
结束
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采用固定地址的程序设计流程图:
开始
传显示控制命令设置
最 高 亮 度 ( 8FH)
初始化
设置读键数据
命 令 ( 42H)
No
设置写显存的数据命令
采 用 固 定 地 址 ( 44H)
读 1BTYE内
容
设置地址
( 0C0H)
将按键值存放在
MCU的 寄 存 器 中
传 送 1BYTE
数据
读 完 4BYTE
吗?
Yes
重新设置地
址 ( 0C1H)
有按键被按
下吗?
Yes
传 送 1BYTE
数据
No
按键处理程
序
……传 完 所
有的数据
结束
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应用电路:
TM1638驱动共阳数码屏硬件电路,如图(16):
S1
KS1
KS2
S2
GR1
GR2
GR3
GR4
GR5
GR6
GR7
GR8
LED1
DPY
a
a
b
c f
b
g
d
e e
c
d
f
dp
g
dp
GR1
GR2
GR3
GR4
GR5
GR6
GR7
GR8
LED2
DPY
a
a
b
c f
b
g
d
e e
c
d
f
dp
g
dp
GR1
GR2
GR3
GR4
GR5
GR6
GR7
GR8
LED3
DPY
a
a
b
c f
b
g
d
e e
c
d
f
dp
g
dp
S3
KS3
SG1
SG2
SG3
KS4
S4
GR1
GR2
GR3
GR4
GR5
GR6
GR7
GR8
LED6
DPY
a
a
b
c f
b
g
d
e e
c
d
f
dp
g
dp
GR1
GR2
GR3
GR4
GR5
GR6
GR7
GR8
LED5
DPY
a
a
b
c f
b
g
d
e e
c
d
f
dp
g
dp
GR1
GR2
GR3
GR4
GR5
GR6
GR7
GR8
LED4
DPY
a
a
b
c f
b
g
d
e e
c
d
f
dp
g
dp
SG6
SG5
SG4
S5
KS5
GR1
GR2
GR3
GR4
GR5
GR6
GR7
GR8
LED7
DPY
a
a
b
c f
b
g
d
e e
c
d
f
dp
g
dp
GR1
GR2
GR3
GR4
GR5
GR6
GR7
GR8
LED8
DPY
a
a
b
c f
b
g
d
e e
c
d
f
dp
g
dp
GR1
GR2
GR3
GR4
GR5
GR6
GR7
GR8
LED9
DPY
a
a
b
c f
b
g
d
e e
c
d
f
dp
g
dp
S6
KS6
KS7
SG7
GR1
GR2
GR3
GR4
GR5
GR6
GR7
GR8
LED10
DPY
a
a
b
c f
b
g
d
e e
c
d
f
dp
g
dp
SG10
SG8
SG9
S7
KS8
S8
K1
S9
S10
S11
S12
S13
S14
S15
S16
S17
S18
S19
S20
S21
S22
S23
S24
K2
VCC
K3
10K
R1
10K
R2
VCC
VCC
C5
100μF
C4
104
注:滤波电容与芯片 VDD,
GND之间的回路尽量短
K1
K2
K3
VDD
SEG1 SEG1/KS1
SEG2 SEG2/KS2
SEG3 SEG3/KS3
SEG4 SEG4/KS4
SEG5 SEG5/KS5
SEG6 SEG6/KS6
SEG7 SEG7/KS7
SEG8 SEG8/KS8
SEG9 SEG9
SEG10 SEG10
STB
CLK
DIO
GND
GRID1
GRID2
GRID3
GRID4
GRID5
GRID6
GND
GRID7
GRID8
VDD
10K
R3
C3
GR1
GR2
GR3
GR4
GR5
GR6
C2
104
C1
104
GR7
GR8
TM1638
图(16)
13
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Ver1.2
104
STB
CLK
DIO
LED 驱动控制专用电路
TM1638
TM1638驱动共阴数码屏硬件电路,如图(17):
DVD
GR1
GR2
GR3
GR4
GR5
GR6
GR7
GR8
SG1
SG2
SG3
SG4
SG5
SG6
SG7
SG8
1
2
3
4
5
6
7
8
dts
DDD
a
b
c
d
e
f
g
h
VCD
MP3 PBC
VCC
R3
VCC
10K
C1
100uF
C2
104
K1
K2
K3
K1
K2
K3
VDD
SG1
SEG1/KS1
SG2
SEG2/KS2
SG3
SEG3/KS3
SG4
SEG4/KS4
SG5
SEG5/KS5
SG6
SEG6/KS6
SG7
SEG7/KS7
SG8
SEG8/KS8
SG9
SEG9
SG10
SEG10
VCC
注 :滤波电容与芯片VDD,
GND之间回路尽量短.
STB
CLK
DIO
GND
GRID1
GRID2
GRID3
GRID4
GRID5
GRID6
GND
GRID7
GRID8
VDD
R2
10K
C5
GR1
GR2
GR3
GR4
GR5
GR6
101
R1
10K
C4
101
C3
101
GR7
GR8
TM1638
SG8
SG7
SG6
SG5
SG4
SG3
SG2
SG1
S2
S5
S8
S11
S14
S17
S20
S23
S3
S6
S9
S12
S15
S18
S21
S24
S25
S26
S27
S28
S29
S30
S31
S32
K1
K2
K3
图(17)
▲注意:
1、VDD、GND之间滤波电容在PCB板布线应尽量靠近TM1638芯片放置,加强滤波效果。
2、连接在DIO、CLK、STB通讯口上三个100P电容可以降低对通讯口的干扰。
3、因蓝光数码管的导通压降压约为3V,因此TM1638供电应选用5V。
电气参数:
极限参数(Ta = 25℃, Vss = 0 V)
参数
符号
范围
单位
逻辑电源电压
VDD
-0.5 ~+7.0
V
逻辑输入电压
VI1
-0.5 ~ VDD + 0.5
V
LED Seg 驱动输出电流
IO1
-50
mA
LED Grid 驱动输出电流
IO2
+200
mA
功率损耗
PD
400
mW
工作温度
Topt
-40 ~ +80
℃
储存温度
Tstg
-65 ~+150
℃
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CLK
DIO
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正常工作范围(Ta = -20 ~ +70℃,Vss = 0 V)
参数
符号
最小
典型
逻辑电源电压
VDD
高电平输入电压
VIH
0.7 VDD
-
低电平输入电压
VIL
0
-
最大
单位
测试条件
V
-
VDD
V
-
0.3
VDD
V
-
5
电气特性(Ta = -20 ~ +70℃,VDD = 4.5 ~ 5.5 V, Vss = 0 V
参数
符号
最小
典型
最大
单位
测试条件
Ioh1
-20
-25
-40
mA
Seg1~Seg11,
Vo = vdd-2V
Ioh2
-20
-30
-50
mA
Seg1~Seg11,
Vo = vdd-3V
低电平输出电流
IOL1
80
140
-
mA
Grid1~Grid6
Vo=0.3V
低电平输出电流
Idout
4
-
-
mA
VO = 0.4V,dout
高电平输出电流容许
量
Itolsg
-
-
5
%
VO = VDD – 3V,
Seg1~Seg11
输出下拉电阻
RL
KΩ
K1~K3
输入电流
II
-
-
μA
VI = VDD / VSS
高电平输入电压
VIH
0.7
VDD
-
V
CLK,DIN,STB
低电平输入电压
VIL
-
-
0.3
VDD
V
CLK,DIN,STB
滞后电压
VH
-
0.35
-
V
CLK,DIN,STB
动态电流损耗
IDDdyn
-
-
5
mA
无负载,显示关
高电平输出电流
10
±1
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TM1638
开关特性(Ta = -20 ~ +70℃,VDD = 4.5 ~ 5.5 V)
参数
符号
最小
典型
最大
单位
测试条件
振荡频率
fosc
-
500
-
KHz
R = 16.5 KΩ
tPLZ
-
-
300
ns
CLK → DOUT
tPZL
-
-
100
ns
CL = 15pF, RL = 10K Ω
TTZH 1
-
-
2
μs
Seg1~Seg11
传输延迟时间
CL =
300p
F
上升时间
Grid1~Grid4
Seg12/Grid7~
Seg14/Grid5
TTZH
2
-
-
0.5
μs
下降时间
TTHZ
-
-
120
μs
CL = 300pF,Segn, Gridn
最大时钟频率
Fmax
1
-
-
MHz
占空比50%
输入电容
CI
-
-
15
pF
-
时序特性(Ta = -20 ~ +70℃,VDD = 4.5 ~ 5.5 V)
参数
符号
最小
典型
最大
单位
测试条件
时钟脉冲宽度
PWCLK
400
-
-
ns
-
选通脉冲宽度
PWSTB
1
-
-
μs
-
数据建立时间
tSETUP
100
-
-
ns
-
数据保持时间
tHOLD
100
-
-
ns
-
CLK →STB 时间
tCLK
STB
1
-
-
μs
CLK↑→STB↑
等待时间
tWAIT
1
-
-
μs
CLK↑→CLK↓
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时序波形图:
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封装尺寸
 All specs and applications shown above subject to change without prior notice.
(以上电路及规格仅供参考,如本公司进行修正,恕不另行通知。)
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修订历史
版本
发行日期
修订简介
V1.0
V1.1
Ver1.2
2011-01-13
2011-07-11
2012-08-13
试用版
修订版
修订版
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Ver1.2