La serie 4000 es una familia lógica CMOS de circuitos integrados (CI) introducida por primera vez en 1968 por RCA . [1] Se migró lentamente a la serie con búfer 4000B después de 1975 aproximadamente. [2] Tenía un rango de voltaje de suministro mucho más amplio que cualquier familia lógica contemporánea (rango recomendado de 3 V a 18 V para la serie "B"). Casi todos los fabricantes de circuitos integrados activos durante esta era inicial fabricaron modelos para esta serie. Su convención de nomenclatura todavía se utiliza en la actualidad.
Historia
Uno de los primeros contadores IC CD4029A, en paquete cerámico dual en línea de 16 pines ( DIP -16), fabricado por RCATroquel IC coloreado y esquemas de la puerta NAND CD4011BE
La serie 4000 fue introducida como serie CD4000 COS/MOS en 1968 por RCA [1] como una alternativa de menor potencia y más versátil a la serie 7400 de chips de lógica transistor-transistor (TTL). Las funciones lógicas se implementaron con la tecnología Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) recientemente introducida . Si bien RCA (que significaba Semiconductor de óxido metálico de simetría complementaria) lo comercializó inicialmente con la etiqueta "COS/MOS", la terminología CMOS más corta surgió como la preferencia de la industria para referirse a la tecnología. [3] Los primeros chips de la serie fueron diseñados por un grupo liderado por Albert Medwin . [4]
Inicialmente, la amplia adopción se vio obstaculizada por las velocidades comparativamente más bajas de los diseños en comparación con los diseños basados en TTL. Las limitaciones de velocidad finalmente se superaron con métodos de fabricación más nuevos (como puertas autoalineadas de polisilicio en lugar de metal). Estas variantes de CMOS funcionaron a la par del TTL contemporáneo. La serie se amplió a finales de los años 1970 y 1980 con nuevos modelos a los que se les dieron designaciones 45xx y 45xxx, pero que los ingenieros todavía suelen considerar como parte de la serie 4000. En la década de 1990, algunos fabricantes (por ejemplo, Texas Instruments ) trasladaron la serie 4000 a diseños más nuevos basados en HCMOS para proporcionar mayores velocidades.
Consideraciones de diseño
La serie 4000 facilita un diseño de circuito más simple a través de un consumo de energía relativamente bajo , una amplia gama de voltajes de suministro y una capacidad de conducción de carga enormemente mayor (distribución en abanico) en comparación con TTL . Esto hace que la serie sea ideal para su uso en la creación de prototipos de diseños LSI . Si bien los circuitos integrados TTL son igualmente modulares , generalmente carecen de la potencia de accionamiento simétrico del CMOS y, por lo tanto, pueden requerir una mayor consideración de las cargas aplicadas en sus salidas. Al igual que con TTL, los modelos con búfer pueden generar una corriente eléctrica más alta (principalmente disponible para dispositivos de E/S como pestillos octales y controladores de tres estados), pero tienen un riesgo ligeramente mayor de introducir timbres (oscilaciones transitorias) a menos que se amortigüen o terminen correctamente. [5] [6] Muchos modelos contienen un alto nivel de integración, incluidos contadores con pantalla de 7 segmentos totalmente integrados , contadores de anillo móvil y sumadores completos .
Fichas comunes
CD4001B en paquete DIP -14 ( puerta NOR cuádruple de 2 entradas )Distribución de pines del CD4001B. El rojo es potencia, el verde son entradas, el azul son salidas.Diagrama funcional CD4001B (puerta NOR cuádruple de 2 pulgadas)
Puertas lógicas
Chancletas
4013 – Flip-flop dual tipo D. Cada flip-flop tiene datos independientes, Q, /Q, reloj, reinicio, configuración.
40174 – Flip-flop tipo D hexagonal. Cada flip-flop tiene datos y Q independientes. Todos comparten reloj y reinicio.
40175 – Flip-flop tipo Quad D. Cada flip-flop tiene datos independientes, Q, /Q. Todos comparten el reloj y se reinician.
Contadores
4017 – Contador de décadas con decodificador de 10 salidas.
4026 – Contador de décadas con salida decodificada de dígitos de 7 segmentos .
4060: contador de ondulación de 14 bits con RC externo u oscilador de cristal (larga duración) (entradas de disparador Schmitt) (se puede utilizar con cristal de 32,768 kHz)
4541 – Contador de ondulación de 16 bits con oscilador RC externo (larga duración).
^ ab "1963: Se inventa la configuración de circuito MOS complementario". Museo de Historia de la Computación . Archivado desde el original el 23 de julio de 2019.
^ Marston, Ray (octubre de 2006). "Comprensión de los circuitos integrados de lógica digital: parte 4". Nueces y voltios. Archivado desde el original el 1 de noviembre de 2016.
^ "Wright, Maury. Hitos que importaron: el pionero de CMOS desarrolló un precursor del procesador EDN, 22/6/2006". Archivado desde el original el 27 de septiembre de 2007 . Consultado el 1 de julio de 2006 .
^ R. Jacob Baker (2010). CMOS: diseño, trazado y simulación de circuitos (3ª ed.). John Wiley e hijos. pag. 7.ISBN _978-1-118-03823-9.
^ Comprensión de las características de los dispositivos de la serie CD4xxxB con y sin búfer. Instrumentos Texas
