Серия 4000 представляет собой семейство интегральных схем (ИС) с КМОП- логикой , впервые представленное в 1968 году компанией RCA . [1] Примерно после 1975 года он был постепенно перенесен в серию 4000B с буферизацией. [2] Он имел гораздо более широкий диапазон напряжения питания, чем любое современное семейство логических устройств (рекомендуемый диапазон от 3 В до 18 В для серии «B»). Почти все производители микросхем, действовавшие в ту начальную эпоху, производили модели этой серии. Его соглашение об именах используется до сих пор.
История
Очень ранняя ИС счетчика CD4029A в 16-контактном керамическом двухрядном корпусе ( DIP -16), производства RCA.Раскрашенный кристалл микросхемы и схема вентиля NAND CD4011BE
Серия 4000 была представлена как серия CD4000 COS/MOS в 1968 году компанией RCA [1] как более мощная и более универсальная альтернатива микросхемам транзисторно-транзисторной логики (TTL) серии 7400 . Логические функции были реализованы с помощью недавно представленной технологии дополнительных металлов-оксидов-полупроводников (КМОП) . Первоначально продававшаяся с маркировкой «COS/MOS» от RCA (что расшифровывалось как «металл-оксид-полупроводник с дополнительной симметрией»), более короткая терминология КМОП возникла как предпочтение отрасли для обозначения этой технологии. [3] Первые чипы этой серии были разработаны группой под руководством Альберта Медвина . [4]
Широкому внедрению изначально препятствовала сравнительно более низкая скорость конструкций по сравнению с конструкциями на основе TTL. Ограничения скорости в конечном итоге были преодолены с помощью новых методов изготовления (таких как самовыравнивающиеся затворы из поликремния вместо металла). Эти варианты КМОП работали на уровне современных ТТЛ. Серия была расширена в конце 1970-х и 1980-х годах новыми моделями, которым были присвоены обозначения 45xx и 45xxx, но инженеры обычно по-прежнему считают их частью серии 4000. В 1990-х годах некоторые производители (например, Texas Instruments ) перенесли серию 4000 на более новые конструкции на базе HCMOS , чтобы обеспечить более высокие скорости.
Рекомендации по проектированию
Серия 4000 упрощает проектирование схем благодаря относительно низкому энергопотреблению , широкому диапазону напряжений питания и значительно увеличенной способности управления нагрузкой (разветвлением) по сравнению с TTL . Это делает эту серию идеальной для использования при создании прототипов конструкций БИС . Хотя микросхемы ТТЛ имеют аналогичную модульную структуру , им обычно не хватает симметричности привода, как у КМОП, и поэтому может потребоваться больше внимания к нагрузкам, приложенным к их выходам. Как и в случае с TTL, модели с буферизацией могут выдавать более высокий электрический ток (в основном это доступно для устройств ввода-вывода, таких как восьмеричные защелки и драйверы с тремя состояниями), но имеют немного более высокий риск появления звона (переходных колебаний), если они не будут правильно заглушены или прекращены. [5] [6] Многие модели имеют высокий уровень интеграции, включая полностью интегрированные счетчики с 7-сегментным дисплеем , счетчики с шагающим кольцом и полные сумматоры .
Общие фишки
CD4001B в корпусе DIP -14 (счетверенный 2-входовой вентиль ИЛИ )Распиновка CD4001B. Красный — питание, зеленый — входы, синий — выходы.Функциональная схема CD4001B (счетверенный 2-входовой вентиль ИЛИ)
Логические вентили
Шлепки
4013 – Двойной триггер типа D. Каждый триггер имеет независимые данные: Q, /Q, тактовый сигнал, сброс, установку.
40174 – Шестигранный триггер типа D. Каждый триггер имеет независимые данные и добротность. Все триггеры имеют общий тактовый сигнал и сброс.
40175 – Триггер Quad D-типа. Каждый триггер имеет независимые данные Q, /Q. Все делят часы и сбрасывают.
Счетчики
4017 – Декадный счетчик с декодером на 10 выходов.
4026 – Десятичный счетчик с 7-сегментным декодированным выходом.
40110 – Десятичный реверсивный счетчик с 7-сегментным дисплеем-декодером и выходными драйверами 25 мА.
40192 – Десятичный счетчик вверх/вниз с 4-битной предустановкой BCD.
40193 – Двоичный счетчик прямого/обратного хода с 4-битной двоичной предустановкой.
^ ab «1963: изобретена дополнительная конфигурация МОП-схемы» . Музей истории компьютеров . Архивировано из оригинала 23 июля 2019 года.
^ Марстон, Рэй (октябрь 2006 г.). «Понимание цифровых логических ИС. Часть 4». Гайки и Вольты. Архивировано из оригинала 1 ноября 2016 года.
^ «Райт, Мори. Важные вехи: пионер CMOS разработал предшественник процессора EDN, 22 июня 2006 г.» . Архивировано из оригинала 27 сентября 2007 г. Проверено 1 июля 2006 г.
^ Р. Джейкоб Бейкер (2010). КМОП: схемотехника, компоновка и моделирование (3-е изд.). Джон Уайли и сыновья. п. 7. ISBN978-1-118-03823-9.
^ Понимание характеристик буферизованных и небуферизованных устройств серии CD4xxxB. Инструменты Техаса
