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74HC164N from PH

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74HC164N

Manufacturer: PH

8-bit serial-in, parallel-out shift register

Partnumber Manufacturer Quantity Availability
74HC164N PH 17 In Stock

Description and Introduction

8-bit serial-in, parallel-out shift register The 74HC164N is a high-speed CMOS 8-bit serial-in/parallel-out shift register manufactured by NXP Semiconductors. Key specifications include:

- **Supply Voltage (VCC):** 2.0V to 6.0V
- **High-Level Input Voltage (VIH):** 70% of VCC
- **Low-Level Input Voltage (VIL):** 30% of VCC
- **High-Level Output Current (IOH):** -5.2 mA
- **Low-Level Output Current (IOL):** 5.2 mA
- **Operating Temperature Range:** -40°C to +125°C
- **Propagation Delay (tpd):** 14 ns (typical) at 5V
- **Power Dissipation (PD):** 500 mW
- **Package:** DIP-14 (Dual In-line Package with 14 pins)

These specifications are based on the standard operating conditions provided by the manufacturer.

Application Scenarios & Design Considerations

8-bit serial-in, parallel-out shift register# 74HC164N 8-Bit Serial-In/Parallel-Out Shift Register Technical Documentation

*Manufacturer: PH (Philips, now Nexperia)*

## 1. Application Scenarios

### Typical Use Cases
The 74HC164N serves as an efficient serial-to-parallel data conversion component in digital systems:

 Data Expansion Applications 
-  I/O Port Expansion : Converts serial data from microcontrollers with limited I/O pins into 8 parallel outputs, effectively multiplying control capabilities
-  LED Matrix Control : Drives LED displays by serially loading pattern data and providing simultaneous parallel outputs for row/column control
-  Seven-Segment Display Driving : Controls multiple seven-segment displays using minimal microcontroller pins through multiplexing techniques

 Serial Communication Interfaces 
-  SPI to Parallel Conversion : Interfaces SPI communication to parallel output devices
-  UART Expansion : Converts serial UART data to parallel control signals for peripheral devices
-  Data Buffering : Acts as temporary storage between asynchronous digital systems

### Industry Applications

 Consumer Electronics 
- Remote control systems for decoding serial infrared signals
- Keyboard and input device scanning matrices
- Appliance control panels for washing machines, microwaves, and ovens

 Industrial Automation 
- PLC output expansion modules
- Sensor data acquisition systems
- Motor control sequencing
- Process control indicator systems

 Automotive Systems 
- Dashboard display drivers
- Body control module output expansion
- Lighting control systems

 Medical Equipment 
- Patient monitor display drivers
- Medical instrument control panels
- Diagnostic equipment interface systems

### Practical Advantages and Limitations

 Advantages: 
-  Pin Efficiency : Reduces microcontroller I/O requirements from 8 to 2 pins (data and clock)
-  Cascading Capability : Multiple devices can be daisy-chained for extended bit lengths
-  High-Speed Operation : Typical clock frequencies up to 25 MHz at 5V supply
-  Low Power Consumption : CMOS technology ensures minimal power requirements
-  Wide Operating Voltage : 2.0V to 6.0V range accommodates various logic levels

 Limitations: 
-  No Output Latches : Outputs change immediately with clock pulses, requiring careful timing
-  Limited Current Sourcing : Maximum output current of 5.2 mA may require buffers for high-current loads
-  No Tri-State Outputs : Cannot be directly bus-connected without additional circuitry
-  Asynchronous Clear : Reset function affects all outputs simultaneously

## 2. Design Considerations

### Common Design Pitfalls and Solutions

 Timing Synchronization Issues 
-  Problem : Metastability when clocking data near setup/hold time violations
-  Solution : Implement proper clock domain crossing techniques and maintain 10 ns setup time minimum

 Power Supply Decoupling 
-  Problem : Voltage spikes causing erroneous shifting during output switching
-  Solution : Place 100 nF ceramic capacitor within 1 cm of VCC pin, with additional 10 μF bulk capacitor

 Signal Integrity Concerns 
-  Problem : Ringing and overshoot on clock and data lines at high frequencies
-  Solution : Use series termination resistors (22-100 Ω) on clock and data inputs

### Compatibility Issues with Other Components

 Voltage Level Matching 
-  3.3V to 5V Systems : 74HC164N accepts 3.3V CMOS levels when VCC = 5V, but outputs 5V logic
-  5V to 3.3V Systems : Requires level shifting for 3.3V microcontrollers when VCC = 5V
-  TTL Compatibility : Inputs recognize TTL levels, but output levels are CMOS

 Clock Domain Considerations 
-  Mixed Frequency Systems : Ensure clock signals meet minimum pulse width requirements
-  Multiple Shift Registers : Synchronize clock distribution

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