W elektronice istnieje wiele układów służących do przechowywania pojedynczych bitów informacji. Jednym z najczęściej stosowanych elementów tego typu jest CD4027 — podwójny przerzutnik JK wykonany w technologii CMOS. W tym przewodniku omawiamy budowę układu, rozkład wyprowadzeń, tablicę prawdy oraz typowe zastosowania.
Wyjaśniamy też, dlaczego CD4027 dobrze sprawdza się w obwodach pracujących w szerokim zakresie napięć zasilania. Zapraszamy do lektury.
Co to jest CD4027
CD4027 to podwójny przerzutnik (flip-flop) typu JK wykonany w technologii CMOS. Zawiera dwa niezależne przerzutniki JK w jednej obudowie. Podstawowym zastosowaniem układu jest przechowywanie pojedynczego bitu danych — z tego powodu przerzutniki bywają nazywane elementami zatrzaskującymi (latch).
Każdy przerzutnik zapisuje jeden bit i utrzymuje stan wyjścia zgodnie ze swoją „pamięcią” aż do kolejnego zbocza zegara. Dzięki temu CD4027 znajduje zastosowanie w rejestrach przesuwnych, licznikach oraz prostych układach pamięci.
Konfiguracja wyprowadzeń układu CD4027
CD4027 to 16-wyprowadzeniowy układ scalony (obudowa DIP-16, SOIC i pochodne). Zawiera dwa przerzutniki — A i B. Poniżej skrócony opis funkcji wyprowadzeń:
| Sygnał | Funkcja |
|---|---|
| VDD (pin 16) | Zasilanie dodatnie |
| VSS (pin 8) | Masa |
| J, K | Wejścia danych każdego przerzutnika |
| CLK | Wejście zegarowe |
| SET | Asynchroniczne ustawienie wyjścia (Q = 1) |
| RESET | Asynchroniczne zerowanie wyjścia (Q = 0) |
| Q, Q̄ | Wyjścia: proste i zanegowane |
Cechy i parametry CD4027
Najważniejsze cechy i parametry układu CD4027:
- Podwójny przerzutnik JK w technologii CMOS.
- Dostępny w obudowach DIP, SOIC oraz pokrewnych.
- Szeroki zakres napięcia zasilania — typowo od 3 V do 18 V (często wykorzystuje się 5 V, 10 V i 15 V).
- Wyzwalanie zboczem narastającym sygnału zegarowego.
- Wejścia asynchroniczne SET i RESET.
- Niski pobór mocy charakterystyczny dla rodziny CMOS serii 4000.
Należy pamiętać, że CD4027 jest klasycznym układem CMOS serii 4000 — jego maksymalna częstotliwość pracy jest umiarkowana i silnie zależy od napięcia zasilania (rośnie wraz z napięciem VDD). Przy projektowaniu szybkich obwodów warto sprawdzić wartości graniczne w karcie katalogowej konkretnego producenta.
Tablica prawdy przerzutnika JK
| J | K | Q (po zboczu zegara) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | bez zmian (pamięć) |
| 0 | 1 | 0 (reset) |
| 1 | 0 | 1 (set) |
| 1 | 1 | zmiana stanu (toggle) |
Jak używać układu CD4027
Piny J i K to wejścia danych przerzutnika, natomiast Q i Q̄ to jego wyjścia (proste i zanegowane). Podczas podłączania ważne jest, aby niewykorzystane wejścia nie pozostawały „w powietrzu” — wejścia CMOS należy podciągać do określonego poziomu (do masy lub do VDD), aby uniknąć stanu nieustalonego i zwiększonego poboru prądu.
Przerzutnik zmienia stan wyjścia wyłącznie podczas narastającego zbocza sygnału zegarowego, zgodnie z tablicą prawdy. Wejścia SET i RESET działają asynchronicznie — wymuszają stan wyjścia niezależnie od zegara.
Zastosowania układu CD4027
- rejestry przesuwne i rejestry sterujące,
- liczniki binarne i dzielniki częstotliwości,
- proste komórki pamięci i obwody zatrzaskujące,
- układy sekwencyjne i maszyny stanów.
FAQ
Czy CD4027 wymaga rezystorów podciągających na wejściach? Tak — niewykorzystane wejścia CMOS należy podłączyć do ustalonego poziomu, aby zapobiec stanowi pływającemu.
Jakim zboczem wyzwalany jest CD4027? Narastającym zboczem sygnału zegarowego.
Podsumowanie
CD4027 to wszechstronny podwójny przerzutnik JK CMOS, który dobrze sprawdza się w rejestrach, licznikach i prostych układach pamięci, pracując w szerokim zakresie napięć zasilania. Kluczem do niezawodnej pracy jest poprawne podciągnięcie wejść oraz dobór napięcia zasilania do wymaganej częstotliwości.
Projektujesz układ sekwencyjny oparty na CD4027? Zleć montaż PCB w OurPCB — wycena w 12 godzin roboczych.