Przerzutnik typu D przechowuje jeden bit informacji, dlatego jego wyjście może przyjmować stan wysoki albo niski. Przy zboczu narastającym sygnału zegarowego, czyli przejściu z poziomu niskiego na wysoki, stan wejścia D zostaje przepisany na wyjście. Zbocze opadające oznacza przejście zegara z poziomu wysokiego na niski. CD4013 jest popularnym układem scalonym zawierającym dwa takie przerzutniki.

Symbol przerzutnika typu D

Źródło: Wikipedia 

Co to jest CD4013？

CD4013 to układ scalony CMOS z dwoma niezależnymi przerzutnikami typu D. Impuls zegarowy zapisuje stan wejścia danych na wyjściu, a osobne wejścia SET i RESET pozwalają wymusić stan wysoki lub niski niezależnie od zegara.

Konfiguracja pinów CD4013

Układ wyprowadzeń CD4013

Tabela przedstawia rozmieszczenie i funkcje wyprowadzeń zgodnie z notą katalogową CD4013.

Jak używać układu CD4013

Podłączenie CD4013 wymaga prawidłowego zasilania oraz ustalenia stanów na wejściach danych, zegara, SET i RESET.

Najpierw podłącz pin GND do ujemnego bieguna zasilania, a VDD do bieguna dodatniego.

Dokładny zakres napięcia należy sprawdzić w nocie katalogowej konkretnej wersji. Często napięcie zasilania mieści się w zakresie od 3 V do 15 V, choć niektóre odmiany CD4013 dopuszczają maksymalne napięcie zasilania do 20 V.

Na wejście danych D podaje się stan, który ma zostać zapisany w przerzutniku.

Przy przejściu sygnału CLK ze stanu niskiego do wysokiego stan wejścia D zostaje przeniesiony na wyjście Q.

Uwaga: Drugie wyjście ma stan przeciwny do Q i jest oznaczane jako wyjście zanegowane.

Wejście reset (R) wymusza na wyjściu stan niski, natomiast wejście set (S) wymusza stan wysoki.

Schemat przerzutnika typu D

Źródło: Wikimedia

Alternatywy CD4013

Odmiany układu 4013 często mają dodatkowe znaki w oznaczeniu, na przykład CD4013BE. Do tej samej rodziny funkcjonalnej należą także HEF4013, TC4013, HCF4013, MC14013 i NTE4013.

W zależności od wymagań projektu można również rozważyć następujące układy z przerzutnikami typu D:

74HC9 i 74H74 - podwójne przerzutniki typu D.

40175 i 4175 - poczwórne przerzutniki typu D.

4174 i 40174 - sześciokrotne przerzutniki typu D.

Przykładowy układ CD4013

Rzutnik monet

Przykładową aplikacją CD4013 jest elektroniczny układ losujący wynik rzutu monetą.

Układ elektronicznego rzutu monetą z CD4013

Potrzebne komponenty 

Objaśnienie obwodu 

Poniższy opis wyjaśnia działanie układu losującego z CD4013.

Po naciśnięciu przycisku S1 timer 555 generuje szybkozmienny sygnał zegarowy doprowadzony do CD4013.

Układ pinów timera 555 

Źródło: Wikipedia 

Wejście D otrzymuje sygnał z zanegowanego wyjścia przerzutnika. Dzięki temu każdy impuls zegarowy zmienia jego stan na przeciwny, a przy ciągłym taktowaniu wyjście przełącza się naprzemiennie między poziomem niskim i wysokim.

L2 symbolizuje reszkę, a L1 — orła. Jednocześnie świeci tylko jedna dioda LED: jedna jest połączona z wyjściem zanegowanym, druga z wyjściem Q.

Elementy R2 (1000Ω), R1 (1000Ω) i C1 (22pF) ustalają częstotliwość pracy timera 555. Podane wartości pozwalają uzyskać około 20 impulsów zegarowych na sekundę.

R5 pełni funkcję rezystora ściągającego i utrzymuje pin 4 timera 555 w stanie niskim, gdy przycisk nie jest wciśnięty. Timer pozostaje wtedy zresetowany i nie generuje impulsów zegarowych. R5 może mieć wartość od 10k do 100k Ω.

Wnioski

CD4013 to uniwersalny układ CMOS z dwoma przerzutnikami typu D. Może przechowywać bity danych, dzielić częstotliwość i przełączać stan w prostych układach sekwencyjnych. Przed montażem warto sprawdzić zakres zasilania oraz rozmieszczenie wyprowadzeń w nocie katalogowej wybranej wersji.