8-Bit Parallel-Out Serial-in Shift Register The HD74LS164FPEL is a high-speed 8-bit serial-in/parallel-out shift register manufactured by Renesas. Below are its key specifications:  

- **Logic Family**: LS-TTL (Low-Power Schottky TTL)  
- **Function**: 8-bit Serial-In/Parallel-Out Shift Register  
- **Supply Voltage (VCC)**: 4.75V to 5.25V (standard 5V operation)  
- **Operating Temperature Range**: 0°C to +70°C  
- **Input High Voltage (VIH)**: Min 2V  
- **Input Low Voltage (VIL)**: Max 0.8V  
- **Output High Voltage (VOH)**: Min 2.7V (at IOH = -0.4mA)  
- **Output Low Voltage (VOL)**: Max 0.5V (at IOL = 8mA)  
- **Maximum Clock Frequency**: 36 MHz (typical)  
- **Power Dissipation**: 80mW (max)  
- **Package**: 14-pin DIP (Dual In-line Package)  
- **Propagation Delay (tPLH, tPHL)**: 20ns (typical)  

This device is designed for serial-to-parallel data conversion in digital systems.

8-Bit Parallel-Out Serial-in Shift Register # Technical Documentation: HD74LS164FPEL 8-Bit Serial-In/Parallel-Out Shift Register

 Manufacturer : RENESAS  
 Component Type : 8-Bit Serial-In/Parallel-Out Shift Register (LS-TTL Family)  
 Package : FPEL (Plastic DIP-14)

---

## 1. Application Scenarios (45% of content)

### Typical Use Cases
The HD74LS164FPEL is primarily employed in digital systems requiring serial-to-parallel data conversion. Its fundamental operation involves shifting serial input data through an 8-bit register while providing parallel output access to all bits simultaneously.

 Primary Applications: 
-  Display Drivers : Commonly used to drive 7-segment LED displays, LCD panels, or LED matrix displays where serial data reduces microcontroller pin requirements
-  Data Buffering : Acts as temporary storage buffer in serial communication interfaces (UART, SPI expansion)
-  Control Signal Expansion : Converts serial control signals into multiple parallel control lines for peripheral devices
-  Keyboard Scanning : Used in keyboard encoder circuits to expand scanning capabilities
-  Digital Signal Processing : Employed in simple digital filters and delay line implementations

### Industry Applications
-  Industrial Control Systems : PLC input/output expansion, sensor data collection systems
-  Consumer Electronics : Remote control systems, appliance control panels, digital clocks
-  Automotive Electronics : Dashboard display drivers, simple control modules
-  Telecommunications : Basic signal routing and multiplexing applications
-  Embedded Systems : GPIO expansion for microcontrollers with limited I/O pins

### Practical Advantages and Limitations

 Advantages: 
-  Pin Efficiency : Reduces microcontroller I/O requirements significantly (3 control pins vs. 8+ output pins)
-  Cascading Capability : Multiple devices can be daisy-chained for longer shift registers
-  LS-TTL Compatibility : Direct interface with most TTL and 5V CMOS devices
-  Moderate Speed : Typical clock frequency of 25-35 MHz meets many application requirements
-  Asynchronous Clear : Immediate register reset capability via Master Reset (MR) pin

 Limitations: 
-  Limited Current Drive : Outputs source/sink typical LS-TTL currents (0.4mA source/8mA sink max)
-  No Output Latches : Parallel outputs change immediately with clock transitions
-  Power Consumption : Higher than CMOS alternatives (typical ICC: 12mA)
-  Speed Constraints : Not suitable for very high-speed serial applications (>50MHz)
-  No Tri-State Outputs : Cannot be directly bus-connected without additional buffers

---

## 2. Design Considerations (35% of content)

### Common Design Pitfalls and Solutions

 Pitfall 1: Clock Signal Integrity 
-  Problem : Glitches or slow rise times causing double-clocking
-  Solution : Implement proper clock conditioning with Schmitt triggers when clock source has slow edges

 Pitfall 2: Insufficient Output Drive 
-  Problem : Direct LED driving without current limiting or buffer stages
-  Solution : Add series resistors for LEDs or use transistor buffers for higher current loads

 Pitfall 3: Race Conditions in Cascaded Configurations 
-  Problem : Propagation delays causing timing mismatches in multi-device chains
-  Solution : Implement proper clock distribution and consider adding pipeline registers

 Pitfall 4: Power Supply Noise 
-  Problem : Switching noise affecting adjacent analog circuits
-  Solution : Implement local decoupling and separate digital/analog ground planes

### Compatibility Issues with Other Components

 Voltage Level Compatibility: 
-  5V Microcontrollers : Direct compatibility (ensure VIH > 2.0V, VIL < 0.8V)
-  3.3V Devices : May require level shifters as 3.3V output might not reach minimum VIH
-  

8-Bit Parallel-Out Serial-in Shift Register The HD74LS164FPEL is a 8-bit serial-in/parallel-out shift register manufactured by HITACHI.  

**Key Specifications:**  
- **Logic Family:** LS (Low-power Schottky)  
- **Function:** 8-bit serial-in/parallel-out shift register  
- **Operating Voltage:** 4.75V to 5.25V (standard 5V TTL)  
- **Operating Temperature Range:** 0°C to +70°C  
- **Package Type:** Plastic DIP (Dual In-line Package)  
- **Pin Count:** 14  
- **Propagation Delay:** Typically 25ns (max 40ns) at 5V  
- **Power Dissipation:** 80mW (typical)  
- **Input/Output Compatibility:** TTL  

**Features:**  
- Synchronous serial data input  
- Asynchronous master reset  
- Buffered clock and serial inputs  
- Direct clear capability  

This information is based on the manufacturer's datasheet.

8-Bit Parallel-Out Serial-in Shift Register # Technical Documentation: HD74LS164FPEL 8-Bit Serial-In/Parallel-Out Shift Register

 Manufacturer : HITACHI  
 Component Type : 74LS Series, 8-Bit Serial-In/Parallel-Out Shift Register  
 Package : FPEL (Plastic DIP-14)  
 Logic Family : Low-Power Schottky TTL (LS-TTL)

---

## 1. Application Scenarios

### Typical Use Cases
The HD74LS164FPEL is primarily employed in digital systems requiring serial-to-parallel data conversion. Its fundamental operation involves shifting in data serially through one or two input pins while providing parallel output across eight pins. Common use cases include:

-  Data Expansion : Converting serial data streams from microcontrollers or communication interfaces (e.g., UART, SPI) into parallel data for driving multiple outputs, such as LED arrays, relay banks, or display segments.
-  Control Signal Generation : Generating timing or control signals in sequential logic circuits, where a series of bits are shifted to activate devices in a specific order.
-  Buffer Storage : Acting as a temporary storage buffer in data pipelines, holding data until all bits are received and ready for parallel processing.

### Industry Applications
-  Industrial Automation : Used in PLCs (Programmable Logic Controllers) to manage multiple actuators or sensors via serial communication, reducing wiring complexity.
-  Consumer Electronics : Drives multi-digit seven-segment displays in appliances, clocks, or instrumentation panels by converting serial data from a microcontroller.
-  Telecommunications : Facilitates data formatting in legacy telecom equipment, such as multiplexers, where serial data must be distributed to parallel channels.
-  Automotive Systems : Interfaces with control modules to manage lighting arrays (e.g., turn signals, dashboard indicators) using minimal I/O pins from an ECU.

### Practical Advantages and Limitations
 Advantages: 
-  Low Power Consumption : As part of the LS-TTL family, it draws significantly less current than standard TTL, making it suitable for battery-operated or power-sensitive designs.
-  High Noise Immunity : Schottky clamping diodes provide improved noise margins compared to earlier TTL versions.
-  Simple Integration : Requires minimal external components; only a clock signal and data input are needed for basic operation.
-  Cost-Effective : Widely available and inexpensive for low-to-medium speed applications.

 Limitations: 
-  Speed Constraints : Maximum clock frequency typically around 25–35 MHz, limiting use in high-speed applications (e.g., modern high-frequency serial interfaces).
-  Fan-Out Limitations : Standard LS-TTL fan-out is ~10 LS-TTL loads; driving higher capacitive loads may require buffer stages.
-  Power Supply Sensitivity : Requires a stable 5V supply (±5% tolerance); voltage fluctuations can cause erratic behavior.
-  Heat Dissipation : In high-duty-cycle applications, power dissipation per package (~10–20 mW per gate) may require thermal considerations in dense layouts.

---

## 2. Design Considerations

### Common Design Pitfalls and Solutions
-  Clock Skew Issues : Uneven clock distribution can cause data corruption.  
   Solution : Use a balanced clock tree, minimize trace lengths, and consider a dedicated clock buffer if driving multiple registers.

-  Unused Input Handling : Floating inputs (especially clock or data pins) can pick up noise, leading to unintended shifting.  
   Solution : Tie unused serial inputs (A or B) to Vcc (HIGH) or GND (LOW) via a pull-up/pull-down resistor (1–10 kΩ). If both inputs are used, they should be ANDed internally—ensure one is not left floating.

-  Power-On State Uncertainty : The register’s initial state is undefined on power-up, which may trigger unintended outputs.  
   Solution : Implement a power-on reset circuit using an RC network or a

8-Bit Parallel-Out Serial-in Shift Register The HD74LS164FPEL is a 8-bit serial-in/parallel-out shift register manufactured by Hitachi (now Renesas Electronics).  

### Key Specifications:  
- **Logic Family**: LS (Low-power Schottky)  
- **Function**: 8-bit Serial-In/Parallel-Out Shift Register  
- **Supply Voltage (VCC)**: 4.75V to 5.25V (standard 5V operation)  
- **Operating Temperature Range**: 0°C to +70°C (commercial grade)  
- **Package**: Plastic DIP (Dual In-line Package)  
- **Propagation Delay (Typical)**: 20ns (clock to output)  
- **Maximum Clock Frequency**: 35MHz (typical)  
- **Output Current**: ±8mA (High/Low)  
- **Input Current**: ±0.36mA (High/Low)  
- **Pin Count**: 14  

### Features:  
- Two serial data inputs (A and B) with AND functionality  
- Asynchronous master reset (active low)  
- Buffered clock and serial inputs  

This information is based on the manufacturer's datasheet for the HD74LS164FPEL. For exact performance and reliability data, refer to the official documentation.

8-Bit Parallel-Out Serial-in Shift Register # Technical Documentation: HD74LS164FPEL 8-Bit Serial-In/Parallel-Out Shift Register

 Manufacturer : HIT (Hitachi, now part of Renesas Electronics)  
 Component Type : 74LS Series, 8-Bit Serial-In/Parallel-Out Shift Register  
 Package : FPEL (Plastic DIP-14)

---

## 1. Application Scenarios

### Typical Use Cases
The HD74LS164FPEL is primarily employed in digital systems requiring serial-to-parallel data conversion. Key use cases include:

-  Data Expansion : Converts serial data streams from microcontrollers (e.g., UART, SPI) into parallel outputs to drive multiple peripherals, such as LED arrays, relay banks, or display segments.
-  Control Signal Generation : Used in sequential logic circuits to generate timing or control signals by shifting a single bit through the register.
-  Buffer Storage : Acts as a temporary storage buffer in data acquisition systems, holding serial data until a full byte is ready for parallel processing.

### Industry Applications
-  Industrial Automation : Controls multi-channel actuators, solenoid valves, and indicator panels in PLCs (Programmable Logic Controllers).
-  Consumer Electronics : Drives LED matrices in appliances, digital clocks, and scoreboards; interfaces with keypad scanners.
-  Telecommunications : Used in serial data multiplexing/demultiplexing circuits for low-speed communication protocols.
-  Automotive Systems : Employed in dashboard displays and sensor data aggregation modules (non-safety-critical).

### Practical Advantages and Limitations
 Advantages: 
-  Low Power Consumption : Typical supply current of 8 mA (max) at 5 V, suitable for battery-operated devices.
-  High Noise Immunity : Standard LS-TTL logic levels provide reliable operation in electrically noisy environments.
-  Simple Interface : Minimal control pins (serial input, clock, clear) simplify integration with microcontrollers.
-  Cost-Effective : Low per-unit cost for parallel output expansion.

 Limitations: 
-  Speed Constraints : Maximum clock frequency of 25 MHz (typ), limiting high-speed serial data applications.
-  No Output Latches : Parallel outputs change synchronously with clock edges, requiring external latches for stable display applications.
-  Limited Drive Capability : Outputs source/sink up to 0.4 mA/8 mA; may require buffers for high-current loads (e.g., LEDs).
-  Single Serial Input : Lacks dual input for data selection, unlike 74LS165 (parallel-in/serial-out).

---

## 2. Design Considerations

### Common Design Pitfalls and Solutions
1.  Clock Glitches Causing Erratic Shifting   
    Pitfall : Noise on the clock line (CLK) may trigger unintended shifts.  
    Solution : Use decoupling capacitors (0.1 µF) near VCC/GND pins and implement Schmitt triggers on clock inputs.

2.  Unintended Output Changes During Clearing   
    Pitfall : Asynchronous clear (MR) active-low pulses shorter than 20 ns may cause partial reset.  
    Solution : Ensure MR pulse width > 25 ns (per datasheet) and avoid using MR for dynamic clearing during shifting.

3.  Serial Data Setup/Hold Time Violations   
    Pitfall : Data instability near clock edges corrupts shift sequence.  
    Solution : Adhere to datasheet timing (setup: 20 ns, hold: 0 ns) and synchronize data source with register clock.

### Compatibility Issues with Other Components
-  Voltage Level Mismatch : LS-TTL outputs (VOH min: 2.7 V) may not reliably drive CMOS inputs (VIH min: 3.5 V at 5 V supply). Use pull-up resistors or level shifters.
-  Mixed Logic Families