4000シリーズ 汎用ロジックIC

**4000シリーズ**は、RCAによって1968年に最初に販売されたCMOSの汎用ロジックICである。
同時期の他のあらゆるロジックファミリ（7400シリーズなど）よりも広い電源電圧範囲を有していた（Bシリーズの場合、3Vから18Vまでが推奨された）。
4000シリーズの初期の時代に活動していたほぼすべてのICメーカーが、4000シリーズを製造した。
その命名規則は、現在でも使われている。

## 歴史

4000シリーズは、Transistor-transistor logic(TTL)の7400シリーズに対して低消費電力かつより多用途な代替品として、RCAから1968年に*CD4000 COS/MOS*シリーズとして販売された。
その論理機能は新しく導入されたCMOS（相補型MOS）技術で実装された。
初期段階でRCAは"COS/MOS"と命名して販売していたが、より短い*CMOS*という用語がその技術を表す業界好みの言葉として登場した。
4000シリーズの最初のチップは、によって率いられたグループによって設計された。

初期の頃、TTLに基づいた設計と比べて4000シリーズは比較的低速度であったため広く普及することはなかった。
初期の4000シリーズは、1 MHzでしか動作しなかったが、同時期のTTLは10 MHzで動作した。
速度の制限は、新しい製造方法によって最終的に克服された（メタルの代わりにポリシリコン（多結晶シリコン）の自己整合ゲートを使用したりした）。
これらのCMOSのICは、同時代のTTLと同等の性能を発揮した。
1970年代後半から1980年代にこのシリーズは、45xxと45xxxと命名された新モデルで拡張された。
しかし、それらは技術者によって今でも当然のように4000シリーズの一部とみなされている。
1990年代にいくつかの製造者（例えば、テキサス・インスツルメンツ）は、より高速な速度を提供するためにより新しいHCMOSに基づいた設計に4000シリーズを移行させた。

## 設計上で考慮するべき事項
TTLと比較して、4000シリーズはより単純な回路設計を可能とし、全体的に比較的低消費電力であり、電源電圧の範囲が広く、負荷容量は大きく増大した（ファンアウトに影響する）。
このことは、4000シリーズをLSI設計のプロトタイピングで使うための理想的なものとした。
TTLの集積回路（7400シリーズなど）も同様にモジュール化されているが、CMOSの4000シリーズのような対称的なドライブ強度はなかったので、出力に接続される負荷に対してより多くの検討が必要だった。
TTLと同じようにバッファ回路使った設計は、より多くの電流を駆動できる（バッファ回路使った設計は、主にオクタルラッチや3ステートドライバーのような入出力デバイスのために使われる）。
しかし、バッファ回路使った設計は、正しく減衰・収束させない限り、リンギング（過渡振動）を招くリスクが少し高くなる。 
多くのモデルは、高度に集積された回路を含んでいる。完全に統合された7セグメント表示カウンター、ウォーキング・リングカウンタ（ジョンソンカウンタ）、そして全加算器を含んでいる。

## 一般的なチップ

;論理ゲート

;フリップフロップ
* 4013 - 2個のD型フリップフロップ。各フリップフロップは、独立したDATA, Q, /Q, CLOCK, RESET, SET端子を持つ。
* 40174 - 16個のD型フリップフロップ。各フリップフロップは、独立したdata, Q端子を持つ。CLOCKとRESSET端子は共通。/QとSETはない。
* 40175 - 4個のD型フリップフロップ。各フリップフロップは、独立したdata, Q, /Qを持つ。CLOCKとRESSET端子は共通。SETはない。

;カウンタ
* 4017 - 10端子出力のデコーダー付きのデコードカウンタ（ジョンソンカウンタ）
* 4026 - 7セグメント数にデコードされた出力付きのデコードカウンタ。
* 40110 - 7セグメントディスプレイデコーダ付きアップダウンデコードカウンタ。25&nbsp;mA出力ドライバー付き。
* 40192 - 4ビットBCDプリセット可能アップダウンデコードカウンタ
* 40193 - 4ビット2進数プリセット可能アップダウンデコードカウンタ

;デコーダー
* 4028 - 4ビットBDCを10端子出力に変換するデコーダー（3ビット2進数を8端子出力へ変換する2進数デコーダーとしても使える）
* 4511 - 4ビットBDCを7セグメントへ変換するディスプレイデコーダ。25&nbsp;mA出力ドライバー付き。

;タイマー
* 4047 - 外部RC発振器付きの単安定/無安定マルチバイブレータ
* 4060 - 外部RC発振器付きの14ビットリプルカウンタ。シュミットトリガ入力に32.768&nbsp;kHzの水晶振動子を接続可能。
* 4541 - 外部RC発振器付きの16ビットリプルカウンタ。

;アナログ回路
* 4051 - 単一の8チャンネルアナログマルチプレクサ
* 4066 - 4個のSPSTアナログスイッチ

## 関連項目
* LVCMOS
* 
* 
* 汎用ロジックIC
* 論理回路
* プログラマブルロジックデバイス
* 

## 出典

## 参考文献

;定期刊行物
* 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.

;書籍
* *CMOS Cookbook*; 4th Ed; Don Lancaster, Howard Berlin; Elsevier; 512 pages; 2019; . ''(archive)''
* *CMOS Sourcebook*; 1st Ed; Newton Braga; Prompt Press; 390 pages; 2001; .
* *Understanding CMOS Integrated Circuits*; 2nd Ed; Roger Melen and Harry Garland; Sams Publishing; 144 pages; 1979; . ''(archive)''
* *Second Book of CMOS IC Projects*; 1st Ed; R.A. Penfold; Bernard Babani Publishing; 127 pages; 1979; . ''(archive)''
* *50 CMOS IC Projects*; 1st Ed; R.A. Penfold; Bernards Publishing; 112 pages; 1977; . ''(archive)''

;歴史的資料
* ''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.

;歴史的データブック
* ''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.

## 外部リンク

* Understanding 4000-series digital logic ICs – Nuts and Volts magazine
* Thorough list of 4000-series ICs – Electronics Club
* 4000-series logic and analog circuitry – Analog Devices