4000 시리즈 집적 회로

납땜 없는 브레드보드에 장착된 CD4007A **4000 시리즈 집적 회로**(4000-series integrated circuits)는 1968년 RCA에서 처음 선보인 CMOS 논리 계열의 집적 회로(IC)이다.url-status=live 약 1975년 이후 4000B 버퍼링 시리즈로 천천히 전환되었다.url-status=live 이는 당시 어떤 논리 계열보다 훨씬 넓은 공급 전압 범위(B 시리즈의 경우 3V ~ 18V 권장 범위)를 가졌다. 이 초기 시대에 활동했던 거의 모든 IC 제조업체들이 이 시리즈의 모델을 제작했다. 이 명명 규칙은 오늘날에도 여전히 사용되고 있다.
# 역사
DIP-16, RCA 제조]] CD4011BE NAND 게이트의 컬러링된 IC 다이와 회로도 4000 시리즈는 1968년 RCA에 의해 CD4000 COS/MOS 시리즈로 도입되었으며, 이는 7400 시리즈의 트랜지스터-트랜지스터 논리(TTL) 칩에 대한 저전력 및 더 다재다능한 대안이었다. 논리 기능은 새로 도입된 상보형 금속 산화물 반도체 (CMOS) 기술로 구현되었다. 처음에는 RCA에서 "COS/MOS" 라벨링(이는 "상보형 대칭 금속 산화물 반도체"를 의미)으로 판매되었지만, 더 짧은 CMOS 용어가 기술을 지칭하는 업계 선호 용어로 부상했다.url-status=dead 이 시리즈의 첫 칩들은 앨버트 메드윈이 이끄는 그룹에 의해 설계되었다.edition=3rd 초기에는 TTL 기반 설계에 비해 상대적으로 낮은 속도 때문에 광범위한 채택이 방해받았다. 속도 제한은 결국 새로운 제조 방법(금속 대신 폴리실리콘의 자기 정렬 게이트 등)으로 극복되었다. 이 CMOS 변형은 당시의 TTL과 동등한 성능을 보였다. 1970년대 후반과 1980년대에 이 시리즈는 45xx 및 45xxx 명칭을 부여받은 새로운 모델들로 확장되었지만, 엔지니어들은 보통 여전히 4000 시리즈의 일부로 간주한다. 1990년대에는 일부 제조업체(예: 텍사스 인스트루먼트)가 더 빠른 속도를 제공하기 위해 4000 시리즈를 새로운 HCMOS 기반 설계로 포팅했다.
# 설계 고려사항
4000 시리즈는 TTL에 비해 상대적으로 낮은 전력 소비, 넓은 공급 전압 범위, 그리고 대폭 증가된 부하 구동 능력(팬아웃)을 통해 더 간단한 전자 회로 설계를 가능하게 한다. 이로 인해 이 시리즈는 LSI 설계 프로토타이핑에 이상적이다. TTL IC도 비슷하게 모듈러이지만, CMOS의 대칭적 구동 강도를 보통 갖지 못하므로 출력에 적용되는 부하를 더 많이 고려해야 할 수 있다. TTL과 마찬가지로 버퍼링된 모델은 더 높은 전류를 구동할 수 있지만(주로 옥탈 래치 및 3상 드라이버와 같은 I/O 장치에 사용 가능) 올바르게 댐핑되거나 종단되지 않으면 기생 진동을 유발할 위험이 약간 더 높다.Understanding Buffered and Unbuffered CD4xxxB Series Device Characteristics. Texas Instruments.Lancaster, Don. CMOS Cookbook, . 많은 모델에는 완전히 통합된 7세그먼트 표시 장치 카운터, 워킹 링 카운터, 전가산기를 포함한 높은 수준의 통합이 포함되어 있다.
# 일반적인 칩
DIP-14 패키지 내의 CD4001B
(쿼드 2입력 NOR 게이트)]] CD4001B 핀 배치. 빨간색은 전원, 녹색은 입력, 파란색은 출력 CD4001B 기능 다이어그램 (쿼드 2입력 NOR 게이트) ;논리 게이트 4000 시리즈 집적 회로 목록#논리 게이트 ;플립플롭 * 4013 – 듀얼 D형 플립플롭. 각 플립플롭은 독립적인 데이터, Q, /Q, 클록, 리셋, 세트를 갖는다. * 40174 – 헥스 D형 플립플롭. 각 플립플롭은 독립적인 데이터와 Q를 갖는다. 모두 클록과 리셋을 공유한다. * 40175 – 쿼드 D형 플립플롭. 각 플립플롭은 독립적인 데이터, Q, /Q를 갖는다. 모두 클록과 리셋을 공유한다. ;계수기 * 4017 – 10출력 디코더가 있는 십진 계수기. * 4026 – 7세그먼트 숫자 디코딩 출력이 있는 십진 계수기. * 40110 – 25mA 출력 드라이버가 있는 7세그먼트 표시 장치 디코더를 갖춘 업/다운 십진 계수기. * 40192 – 4비트 BCD 프리셋이 있는 업/다운 십진 계수기. * 40193 – 4비트 바이너리 프리셋이 있는 업/다운 바이너리 계수기. ;디코더 * 4028 – 4비트 BCD-10출력 디코더 (3비트 바이너리-8출력 디코더로 사용 가능) * 4511 – 25mA 출력 드라이버가 있는 4비트 BCD-7세그먼트 표시 장치 디코더. ;타이머 * 4047 – 외부 RC 발진기를 갖춘 단안정/비안정 멀티바이브레이터. * 4060 – 외부 RC 또는 결정 진동자 발진기(장시간)를 갖춘 14비트 리플 카운터 (슈미트 트리거 입력) (32.768kHz 수정 발진기와 함께 사용 가능) * 4541 – 외부 RC 발진기(장시간)를 갖춘 16비트 리플 카운터. ;아날로그 * 4051 – 단일 8채널 아날로그 멀티플렉서. * 4066 – 쿼드 SPST 아날로그 스위치.
# 더 읽어보기
4000-series integrated circuits ;정기간행물 * New low-voltage COS/MOS IC's (CD4000A); RCA Engineer; Vol 17 No 1; June 1971 to July 1971; Pages 40–45. * 15 articles about COS/MOS IC's; RCA Engineer; Vol 18 No 4; December 1972 to January 1973. ;도서 * CMOS Cookbook; 4th Ed; 돈 랭커스터, 하워드 벌린; Elsevier; 512 pages; 2019; . (archive) * CMOS Sourcebook; 1st Ed; 뉴턴 브라가; Prompt Press; 390 pages; 2001; . * Understanding CMOS Integrated Circuits; 2nd Ed; 로저 멜렌 및 해리 갈란드; Sams Publishing; 144 pages; 1979; . (archive) * Second Book of CMOS IC Projects; 1st Ed; R.A. 펜폴드; Bernard Babani Publishing; 127 pages; 1979; . (archive) * 50 CMOS IC Projects; 1st Ed; R.A. 펜폴드; Bernards Publishing; 112 pages; 1977; . (archive) ;역사 문서 * Signetics HE4000B Family Specifications; IC04; 13 pages; 1995. * RCA COS/MOS IC Manual; CMS-272; 170 pages; 1979. * RCA COS/MOS IC Manual; CMS-270; TBD pages; 1971. ;역사적 데이터북 * RCA CMOS Databook; SSD-250C; 798 pages; 1983. * RCA COS/MOS Databook; SSD-203C; 649 pages; 1975. * Motorola CMOS Databook; DL131; 560 pages; 1988. * National CMOS Databook; 930 pages; 1981. * ST HCC40xxx Rad-Hard Logic Family; 16 pages; 2020. (고신뢰성 및 우주 응용 분야용)