Что такое микросхема CD4017. Как работает CD4017. Для чего используется CD4017. Какие основные характеристики CD4017. Как подключить и применить CD4017 на практике.
Основные характеристики и особенности микросхемы CD4017
CD4017 представляет собой десятичный счетчик-делитель с декодером, выполненный по КМОП-технологии. Основные характеристики микросхемы:
- Напряжение питания: от 3 до 15 В
- Максимальная тактовая частота: 5-6 МГц при 10 В питания
- 10 декодированных выходов
- Выход переноса для каскадирования
- Вход разрешения счета
- Вход сброса
- Низкое энергопотребление: около 10 мкВт в статическом режиме
- Совместимость с ТТЛ-уровнями
CD4017 относится к семейству КМОП-микросхем серии 4000 и имеет аналоги в других сериях, например К561ИЕ8 в отечественной серии.
Принцип работы и функциональные возможности CD4017
Микросхема CD4017 содержит 5-разрядный счетчик Джонсона и дешифратор, преобразующий состояние счетчика в 10 декодированных выходов. Принцип работы следующий:
- По положительному фронту на тактовом входе состояние счетчика инкрементируется
- Дешифратор активирует соответствующий выход из 10 доступных
- Активный выход находится в состоянии логической 1, остальные — в логическом 0
- После 10 тактов счетчик обнуляется, цикл повторяется
Дополнительные возможности:
- Вход разрешения счета позволяет приостановить работу счетчика
- Вход сброса устанавливает счетчик в начальное состояние
- Выход переноса формирует импульс после полного цикла счета
Назначение выводов микросхемы CD4017
CD4017 выпускается в 16-выводном корпусе DIP или SOIC. Назначение выводов:
- Выводы 1-7, 9-11: декодированные выходы Q0-Q9
- Вывод 8: общий (GND)
- Вывод 12: выход переноса CO
- Вывод 13: вход разрешения счета CE
- Вывод 14: тактовый вход CLK
- Вывод 15: вход сброса RST
- Вывод 16: напряжение питания Vdd
Для корректной работы необходимо подать питание, заземлить общий вывод и обеспечить тактовые импульсы на вход CLK. Остальные входы подтягиваются к нужному логическому уровню.
Основные области применения CD4017
Благодаря своей функциональности CD4017 находит применение во многих областях:
- Светодиодные эффекты и индикаторы
- Формирование временных интервалов
- Делители частоты
- Генераторы импульсных последовательностей
- Управление шаговыми двигателями
- Мультиплексирование сигналов
- Кодирование и декодирование информации
CD4017 часто используется в любительских конструкциях из-за простоты применения и доступности. В промышленной электронике эта микросхема встречается реже, уступая место более современным решениям.
Базовая схема включения CD4017
- Vdd (вывод 16) — к источнику питания +5В
- GND (вывод 8) — к общему проводу
- CLK (вывод 14) — к источнику тактовых импульсов
- CE (вывод 13) — к общему проводу
- RST (вывод 15) — к общему проводу через резистор 10 кОм
- Выходы Q0-Q9 — к нагрузке (например, светодиодам)
При такой схеме включения CD4017 будет последовательно активировать выходы Q0-Q9 по тактовым импульсам. Для управления работой можно использовать входы CE и RST.
Формирование тактовых импульсов для CD4017
Для работы CD4017 требуется источник тактовых импульсов. Существует несколько вариантов его реализации:
- Генератор на микросхеме NE555 — простое и популярное решение
- RC-генератор на логических элементах
- Кварцевый генератор
- Микроконтроллер, формирующий импульсы программно
Выбор конкретного варианта зависит от требуемой точности, стабильности и возможности управления частотой. Для большинства применений достаточно генератора на NE555, обеспечивающего частоту от единиц Гц до сотен кГц.
Особенности практического применения CD4017
При использовании CD4017 следует учитывать некоторые нюансы:
- Не превышать максимальное напряжение питания 15В
- Использовать развязывающие конденсаторы по питанию
- Не оставлять неподключенными входы CE и RST
- Соблюдать временные параметры сигналов
- Не превышать допустимую нагрузку на выходах
При соблюдении этих правил CD4017 обеспечивает стабильную и предсказуемую работу в широком диапазоне условий.
Примеры устройств на основе CD4017
CD4017 часто используется в различных самодельных конструкциях. Некоторые популярные примеры:
- Бегущие огни на светодиодах
- Электронная рулетка
- Генератор случайных чисел
- Музыкальный синтезатор
- Программируемый таймер
Во всех этих устройствах CD4017 выступает в роли счетчика-распределителя, последовательно активируя различные выходы. Это позволяет создавать интересные визуальные и звуковые эффекты.
|
| |||
Предельные значения параметров микросхемы 4017Корпус: DIP-16
Корпус: SO-16
| IW4017BN и HEF4017BT — популярные микросхемы — представляют собой десятичный счётчик с дешифратором. Основные параметры 4017:
Входные и выходные уровни сигналов зависят от напряжения питания и в общем случае соответствуют таковым у других микросхем серий КМОП-логики.
| Внутренняя схема м/с 4017 содержит пятикаскадный счётчик Джонсона и дешифратор, который преобразует двоичный код в позиционный сигнал, появляющийся последовательно на каждом выходе Q0-Q9. Высокий уровень на каждом выходе появляется только на период тактового импульса. Если на входе разрешения счета CE присутствует низкий уровень, счёт идет синхронно с положительным перепадом на тактовом входе CLOCK. При высоком (запрещающем) уровне на входе CE счёт останавливается. При высоком уровне на входе сброса RESET все триггеры счётчика сбрасываются в ноль и на выходе Q0 устанавливается активный высокий уровень. Положительный фронт выходного сигнала переноса на выходе Cout появляется через 10 периодов тактовой последовательности и может использоваться как тактовый сигнал для последующей декады. |
Расположение выводов м/с 4017:
|
Назначение выводов м/с 4017:
Внимание! Могут поставляться микросхемы 4017 различных производителей. | Работа микросхемы 4017 аналогична 4022 за исключением коэффициента пересчета: у 4017 коэффициент 10, у 4022 — 8. При подаче напряжения питания и отсутствии импульса сброса триггеры микросхемы могут стать в произвольное состояние, не соответствующее разрешенному состоянию счетчика. Однако в микросхемах 4017/4022 есть специальная цепь формирования разрешенного состояния счетчика, и при подаче тактовых импульсов счетчик через несколько тактов перейдет в нормальный режим работы. Поэтому в делителях частоты, в которых точная фаза выходного сигнала не важна, допустимо не подавать на входы RESET микросхем импульсы начальной установки. | Таблица функционирования ИС 4017
0 — низкий уровень, 1- высокий уровень, X — произвольное состояние, n — текущее состояние (номер выхода)
При n<5 Сout=1, иначе Cout=0. | Более подробные характеристики микросхемы 4017 с временными параметрами, диаграммами и графиками работы, а также с примерами схем включения находятся в файле документации ниже (Datasheet на английском языке на примере MC14017B фирмы Motorola). |
Светодиодная матрица 9×9 на микросхеме CD4017
Это простая светодиодная матрица собрана на микросхеме CD4017, использующий таймер NE555 в качестве тактового генератора. В данной схеме использовано две микросхемы CD4017 для создания матрицы в формате 9×9.
Схема работы
На рисунке ниже показана схема светодиодной матрицы на основе CD4017.
Она имеет два счетчика CD4017 (IC3 и IC4) со встроенным детектором и таймер NE555 (IC2). Напряжение источника питания 9 В понижается до 5 В с помощью регулятора напряжения 7805. Два конденсатора (C3 и C4) емкостью по 0,1 мкФ предназначены для устранения любых пульсаций напряжения питания.
Таймер NE555 работает режиме в нестабильного мультивибратора. Для генерации тактовой частоты используются конденсатор 10 мкФ (C1), резистор R20 и потенциометр VR1. VR1 используется для изменения скорости мигания светодиодов. Частоту (f) можно рассчитать, используя формулу:
F = 1 / (0,69 (R20 + 2 × VR1) × C1)
Таймер NE555 генерирует тактовую частоту для первого десятичного счетчика (IC3). Этот счетчик управляет строками (анодами светодиодов) с помощью девяти транзисторов BC547 (от T1 до T9). Эти транзисторы подключены к выводам (от O0 до O9) IC3. Для ограничения тока, к коллекторам этих транзисторов подключены резисторы сопротивлением по 220 Ом (от R1 до R9).
Десятый выход (O9) соединен с выводом 14 (CLK) CD4017 (IC4) в качестве входного сигнала синхронизации. Столбцы светодиодов управляются транзисторами BC547 (T10-T18), которые подключаются к катодам светодиодной колонки. Выходы IC4 подключаются к базам транзисторов T10-T18 через резисторы R10-R18 с сопротивлением 10кОм. Тактовую частоту можно изменять с помощью потенциометра (VR1) 5кОм.
Двухсторонние рисунки печатных плат светодиодной матрицы показаны на рисунках 1 и 2 соответственно, а их компоновки на рисунке 3.
рисунок 1
рисунок 2
рисунок 3
Качественное реле времени с задержкой от 1 до 1000 секунд (CD4521, CD4017, CD4023)
Приведена схема таймера (реле времени) для включения или выключения различных приборов на установленное время от 1 до999 секунд. Время в таймере задается с точностью до одной секунды. Для установки времени срабатывания служат три поворотных галетных переключателя, каждый на десять положений.
Одним переключателем задаются единицы секунд, вторым — десятки секунд, третьим — сотни секунд. Для запуска служит кнопка.
Схема реле времени
Схема собрана на цифровых микросхемах CD4521, CD4017 и CD4023. Все эти микросхемы, а так же, и кварцевый резонатор, сейчас можно приобрести на китайском сайте AliExpress (набираете в поиске, например, CD4521, и получаете несколько предложений). Во всяком случае, автор приобретал их именно через этот сайт, с почтовой доставкой.
Хотя, конечно же есть и другие источники, например, радиорынки, но это более удобно жителям столичных городов. Остальным же приходится искать подходящий «посылторг». При всех достоинствах AliExpress, таких как низкие цены и богатый ассортимент, у них есть и недостатки, — долго ждать, это связано с тем, что посылка идет из Китая, и шокирующая косноязычность перевода.
Схема показана на рисунке 1. Схема состоит из задающего генератора на микросхеме D1 типа CD4521. Эта микросхема содержит логические элементы для построения схемы мультивибратора и 24-х разрядный двоичный счетчик. Мультивибратор сделан кварцевый, с кварцевым резонатором на частоту 4,194304 МГц.
В результате деления частоты в счетчике микросхемы, на её выходе Q22 (вывод 14) имеются импульсы, следующие с частотой в 1 Гц. Согласен с тем, что вместо этой CD4521 можно применить К176ИЕ5 или К176ИЕ12 с резонатором на 32768 Гц, но, увы, микросхемы К176 уже много лет не выпускаются, и приобрести их сейчас уже стало проблематично.
Конденсатор С5 поставлен на выходе D1 на всякий случай, так как ИМС как К561, так и CD могут грешить «волосами» (очень короткими паразитными импульсами на выходе, приводящими к сбоям). Конденсатор небольшой емкости на выходе работе не мешает, но эти «волосы» эффективно «сбривает». Впрочем, не удивлюсь, если схема будет нормально работать и без С5, С6 и С7, это уже, как повезет.
Далее, с выхода генератора секундных импульсов на D1, импульсы поступают на трехдекадный счетчик на микросхемах D2, D3 и D4. Переключателем S1 устанавливают единицы секунд, переключателем S2 устанавливают десятки секунд, а переключателем S3 устанавливают сотни секунд.
Логические уровни со всех трех переключателей собираются на входы логического элемента D5.3. Как только на всех его трех входах оказываются логические единицы, на его выходе возникает логический ноль. Этот ноль приходит на RS-триггер на элементах D5.1 и D5.2.
Триггер переключается, и на выходе элемента D5.2 возникает логическая единица, которая обнуляет счетчики D2-D4. А на выходе D5.1 возникает логический ноль, который выключает ключ на транзисторах VT1 и VT2, и, следовательно, находящееся в их коллекторной цепи, реле К1,
Рис. 1. Принципиальная схема надежного реле времени с задержкой от 1 до 999 секунд.
ер, нужно задать переключателями S1-S3 нужное время, и нажать и отпустить кнопку S4. При этом RS-триггер на элементах D5.1-D5.2 устанавливается в состояние, в котором на выходе элемента D5.1 — единица, а на выходе D5.2 — ноль. Поэтому ключ на транзисторах VT1 и VT2 открывается и через него поступает напряжение на обмотку реле К1. А ноль на выходе D5.2 поступает на выводы 15 D2-D4 и позволяет им считать импульсы, генерируемые микросхемой D1.
Как только насчитает их столько, сколько задано переключателями S1-S3 триггер D5.1-D5.2 переключится и схема вернется в исходное положение (VT1-VT2 закрыты, счетчики D2-D4 обнулены).
Детали и питание
Напряжение питания может быть от 5 до 15V, в основном зависит от реле. Здесь реле автомобильное, на 12V, потому и напряжение питания 12V. Отечественного аналога CD4521 нет, но как сказано выше, можно заменить типовой схемой секундного генератора на ИМС К176ИЕ5 и резонаторе на 32768 Гц.
CD4017 можно заменить на К561ИЕ8, CD4023 — на К561ЛА9.
Тарзанов Э. И. РК-06-16.
cd4017 лист данных (1/7 страницы) FAIRCHILD | Десятилетний счетчик / делитель с 10 декодированными выходами. Счетчик / делитель деления на 8 с 8 декодированными выходами
октябрь 1987 г.
Пересмотрено в январе 1999 г.
© 1999 Fairchild Semiconductor Corporation
DS005950.prf
www.fairchildsemi.com
CD4017BC /
BC
Делитель с 10 декодированными выходами •Счетчик / делитель деления на 8 с 8 декодированными выходами
Общее описание
CD4017BC представляет собой 5-ступенчатый счетчик Джонсона с делением на 10
с 10 декодированными выходами и одним выходом немного.
CD4022BC представляет собой 4-ступенчатый счетчик Джонсона
деления на 8 с 8 декодированными выходами и битом переноса.
Эти счетчики сбрасываются до нулевого значения с помощью логической
«1» в строке сброса. Эти счетчики продвигаются вперед по положительному фронту
тактового сигнала, когда сигнал разрешения тактового сигнала
nal находится в состоянии логического «0».
Конфигурация CD4017BC и CD4022BC per-
допускает работу на средней скорости и обеспечивает безопасную последовательность счета
.Декодированные выходы 10/8 обычно находятся в состоянии логического «0» и переходят в состояние
логической «1» только в соответствующий временной интервал. Каждый декодированный выход
остается высоким в течение 1 полного тактового цикла. Сигнал выполнения
завершает полный цикл для каждых 10/8 тактовых входных циклов, а
используется как сигнал переноса пульсации на любые последующие стадии.
Характеристики
с Широкий диапазон напряжения питания: от 3,0 В до 15 В
с Высокая помехозащищенность: 0.45 VDD (тип.)
с Низкое энергопотребление Вентилятор из 2 приводов 74L
Совместимость с TTL:
или 1 привод 74LS
с Работа на средней скорости: 5,0 МГц (тип.)
с 10 В VDD
с Низкий мощность: 10
мкВт (тип.)
с Полностью статический режим
Приложения
• Автомобильная промышленность
• Контрольно-измерительные приборы
• Медицинская электроника
• Системы сигнализации
• Промышленная электроника
• Дистанционное измерение
Код:
Устройства также доступны на ленте и катушке.Укажите, добавив суффиксную букву «X» к коду заказа.
Схемы подключения
Назначение контактов для DIP, SOIC и SOP
CD4017B
Вид сверху
Назначение контактов для DIP и SOIC
CD4022B
Вид сверху
000 Номер упаковки
Номер для заказа
Номер для заказа
Номер для заказа CD4017BCM
M16A
16-выводная малогабаритная интегральная схема (SOIC), JEDEC MS-012, 0,150-дюймовый узкий
CD4017BCSJ
M16D
16-выводный малый контурный корпус (SOP), EIAJ TYPE II, 5.3 мм шириной
CD4017BCN
N16E
16-выводный пластиковый двухрядный корпус (PDIP), JEDEC MS-001, ширина 0,300 дюйма
CD4022BCM
M16A
16-выводная небольшая интегральная схема (SOIC) , JEDEC MS-012, узкий 0,150 дюйма
CD4022BCN
N16E
16-выводный пластиковый двухрядный корпус (PDIP), JEDEC MS-001, ширина 0,300 дюйма
.% PDF-1.4 % 5 0 obj [/ CalRGB >] endobj 8 0 объект > поток %! FontType1-1.0: III02400 1 13 дикт начало / FontName / III02400 def / FontType 1 def / FontBBox {0-223 1000 742} только для чтения def / FontMatrix [0,001 0 0 0,001 0 0] только для чтения по умолчанию / PaintType 0 def / FontInfo 12 dict dup begin / версия (1) только для чтения def / Notice (шрифт III 2C; формат PostScript создан 10-JUN-1992 06:42:02) readonly def / FullName (SPECTRA) только для чтения def / FamilyName (SPECTRA) только для чтения def / ItalicAngle 0 def / isFixedPitch false def / UnderlinePosition 0 def / UnderlineThickness 0 def / Вес (СРЕДНИЙ) def / BaseFontName (III02400) def конец определения / Кодирование 256 массива 0 1 255 {1 index exch /.notdef put} для dup 32 / поставить пробел dup 33 / EXCLAMATION положить dup 36 / доллар пут dup 37 / положенный процент dup 38 / AMPERSAND положить dup 39 / Quarteright положить dup 40 / паренлефт положить dup 41 / parenright положить dup 42 / звездочка поставить dup 44 / запятая положить dup 45 / дефис dup 46 / PERIOD put dup 47 / SLASH положить дуп 48 / ноль положить dup 49 / один ход dup 50 / two put дуп 51 / три пут dup 52 / четыре пути dup 53 / пять пут dup 54 / шесть пут dup 55/7 put dup 56 / восемь пут dup 57 / девять пут dup 58 / COLON положить dup 59 / n53454d492d434f4c4f4e положить dup 63 / n5155455354494f4e2d4d41524b поставить dup 65 / A положить dup 66 / B положить dup 67 / C положить dup 68 / D положить dup 69 / E положить dup 70 / F положить dup 71 / G положить dup 72 / H положить dup 73 / я положил dup 74 / J положить dup 75 / K положить дуп 76 / л положить dup 77 / M положить dup 78 / N положить dup 79 / O положить dup 80 / P положить dup 81 / Q положить dup 82 / R положить dup 83 / S положить dup 84 / T положить dup 85 / U положить dup 86 / V положить dup 87 / W положить dup 88 / X положить dup 89 / Y положить dup 90 / Z положить dup 96 / quoteleft put dup 97 / а пут dup 98 / b положить dup 99 / c положить dup 100 / d put dup 101 / e положить dup 102 / f положить dup 103 / g put дуп 104 / ч положить dup 105 / я положил dup 106 / j положить dup 107 / k положить дуп 108 / л положить дуп 109 / м положить dup 110 / n положить dup 111 / o положить dup 112 / p положить dup 113 / q положить dup 114 / r положить dup 115 / s положить dup 116 / т положить dup 117 / u положить dup 118 / v положить dup 119 / w положить dup 120 / x положить dup 121 / y положить dup 122 / z положить dup 162 / n43454e542d5349474e положить dup 174 / fi положить дуп 175 / эт положить dup 176 / ff положить dup 177 / endash put dup 181 / ffi положить dup 190 / ffl put dup 192 / n4c45414445522d444f54 положить dup 208 / n454d2d44415348 положить dup 209 / n434952434c452d43 положить dup 210 / PESO put dup 245 / n444f544c4553532d455945 положить только чтение def конец текущего дикта текущий файл eexec * 0q) X !
.IC CD4017 Распиновка, описание, эквиваленты и техническое описание
CD4017 Контакт Конфигурация
Номер контакта | Имя контакта | Описание |
1-7 и 9,10,11 | Выходные контакты от Q0 до Q9 | Это 10 выходных контактов, на которых происходит подсчет, они не в порядке, поэтому проверьте схему контактов выше |
8 | Vss или Земля | Подключен к заземлению цепи |
12 | Выполнить (CO) | Этот вывод становится высоким после того, как IC считает от 1 до 10.Это используется как перенос при подсчете. |
13 | Разрешение часов (EN) | Это вход, который при высоком уровне будет удерживать счет в текущем состоянии |
14 | Часы | Подсчет происходит, когда этот тактовый импульс становится высоким, этот вывод обычно подключен к таймеру 555 или другому микроконтроллеру для создания импульса |
15 | Сброс | Как следует из названия, этот вывод сбрасывает счет обратно на 1 |
16 | Vdd / Vcc | Подключается к источнику питания, как правило, + 5В |
Характеристики
- Высокоскоростной 16-контактный CMOS Десятичный счетчик
- Поддерживает 10 декодированных выходов
- Широкий диапазон напряжения питания от 3 В до 15 В, обычно +5 В
- TTL-совместимый
- Максимальная тактовая частота: 5.5 МГц
- Доступен в 16-контактных корпусах PDIP, GDIP, PDSO
Примечание: Полную техническую информацию можно найти в таблице данных CD4017 в конце этой страницы.
Счетчики эквивалентов CD4017
IC4040, IC4060, IC4022
Где использовать CD4017 IC
Микросхема IC CD4017 используется для счетных приложений, она имеет возможность последовательно включать 10 выходов в заранее заданное время и сбрасывать счет или удерживать его, когда это необходимо.Он также может указывать статус подсчета с помощью булавки для переноски. Это обычно используется для Led Chasers и других проектов логического вывода, поэтому, если вы ищете последовательную декодированную подсчетную ИС, которая может считать до 10, тогда эта ИС будет вашим правильным выбором
Как использовать CD4017 IC
Микросхема может работать от 3 В до 15 В, но обычно питается от + 5 В на вывод Vdd / Vcc, а вывод Ground / Vss подключен к земле. У нас есть 10 выходных контактов в диапазоне от Q0 до Q9, эти контакты могут быть подключены к любой нагрузке, но мы используем здесь светодиоды, как показано на схеме ниже.
Эта ИС будет увеличивать счетчик от 0 до 9 (от Q0 до Q9) каждый раз, когда она воспринимает высокий импульс от тактового вывода (вывод 14). Таким образом, нам нужен источник синхронизации, чтобы эта ИС работала, этот источник синхронизации может быть простой схемой таймера, которая может генерировать импульс, или микроконтроллером, таким как Arduino, PIC и т. Д., Для генерации нашего пользовательского импульса с использованием контактов ввода-вывода.
Выходной сигнал последовательно изменяется с Q0 на Q9 для каждого высокого импульса от вывода Clock, но эта последовательность может быть прервана двумя выводами.Это контакты включения часов (контакт 13) и сброса (контакт 15). По умолчанию на этих выводах установлен низкий уровень (0 В / заземлено), но когда на выводе включения часов устанавливается высокий уровень, счетчик останавливается. Например, если счетчик был на выводе Q3, когда на выводе включения часов был установлен высокий уровень, то счет будет приостановлен на выводе Q3 независимо от любых высоких импульсов от часов и продолжит увеличиваться только тогда, когда разрешение синхросигнала снова станет низким. Точно так же, если на выводе сброса установлен высокий уровень. Счетчик сбрасывается обратно на Q0 и будет оставаться там, пока Q0 снова не станет низким.
У нас есть еще один вывод, называемый выводом выполнения (12 вывод -й ), по умолчанию этот вывод будет оставаться низким (0 В). Но когда микросхема завершит счет до 10, на выводе будет высокий уровень и он будет оставаться на высоком уровне до тех пор, пока не будет отсчитывать до 5, когда его 5, он упадет (0 В) и снова включится, когда достигнет 10. Временная диаграмма IC Индикация состояния выводов и выводов переноса для каждого высокого импульсного сигнала показано ниже.
Приложения
- Используется в светодиодных матрицах, нарезчиках светодиодов и других светодиодных проектах
- Двоичный счетчик или двоичный декодер
- Можно использовать для деления на N, считая
- Дистанционные измерения, автомобильная промышленность, медицинская электроника
2D Модель CD4017 (PDIP)
