4000 시리즈 집적 회로

섬네일|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. 약 1975년 이후 4000B 버퍼링 시리즈로 천천히 전환되었다. 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
섬네일|초기 CD4029A 카운터 IC, 16핀 세라믹 DIP-16, RCA 제조
섬네일|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. 이 시리즈의 첫 칩들은 앨버트 메드윈이 이끄는 그룹에 의해 설계되었다.

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. 많은 모델에는 완전히 통합된 7세그먼트 표시 장치 카운터, 워킹 링 카운터, 전가산기를 포함한 높은 수준의 통합이 포함되어 있다.

일반적인 칩
섬네일|DIP-14 패키지 내의 CD4001B(쿼드 2입력 NOR 게이트)
섬네일|200px|CD4001B 핀 배치. 빨간색은 전원, 녹색은 입력, 파란색은 출력
섬네일|175px|CD4001B 기능 다이어그램 (쿼드 2입력 NOR 게이트)

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.

 같이 보기 

 LVCMOS
 논리 회로, 논리 계열
 전자 부품
 4000 시리즈 집적 회로 목록
 7400 시리즈 집적 회로
 7400 시리즈 집적 회로 목록
 선형 집적 회로
 선형 집적 회로 목록
 LM 시리즈 집적 회로 목록
 설계 가능 논리 소자
 핀 호환성

 각주 

더 읽어보기

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)

 외부 링크 

 4000 시리즈 디지털 논리 IC 이해 – Nuts and Volts 매거진
 4000 시리즈 IC의 자세한 목록 – Electronics Club
 4000 시리즈 논리 및 아날로그 회로 – 아날로그 디바이스

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