CD4060 należy do rodziny układów logicznych CD4000. Łączy licznik binarny z wbudowanym oscylatorem, którego częstotliwość można ustawić za pomocą niewielkiej liczby elementów zewnętrznych.
Taki układ przydaje się wszędzie tam, gdzie zastosowanie mikrokontrolera byłoby niepotrzebnie skomplikowane lub nieopłacalne.
Poniżej omawiamy wyprowadzenia CD4060, jego parametry, zasadę działania i najczęstsze zastosowania.
Różne elementy elektroniczne
Co to jest CD4060?
CD4060 to 14-stopniowy licznik binarny typu ripple z wbudowanym oscylatorem. Jest wykonany w technologii CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) i należy do rodziny CD4000.
Układ służy przede wszystkim do uzyskiwania wybranych opóźnień czasowych i sygnałów o kilku podzielonych częstotliwościach. Umożliwia to wewnętrzny oscylator, który do pracy wymaga jedynie kilku zewnętrznych elementów pasywnych.
CD4060 może być również przydatny w prostych generatorach dźwięku i syntezatorach. Jeden kondensator i para rezystorów pozwalają zbudować oscylator, a kolejne stopnie licznika udostępniają dziesięć różnych częstotliwości.
Płytka drukowana
CD4060 Schemat połączeń i konfiguracje pinów
CD4060 ma 16 pinów. Wyprowadzenia Q4 - Q14 są wyjściami kolejnych stopni licznika binarnego i zmieniają stan wraz z impulsami zegarowymi. Pin dziewiąty i pin dziesiąty służą natomiast do podłączenia zewnętrznych elementów oscylatora.
CD4060 Schemat pinów.
Poniższy diagram przedstawia rozmieszczenie wyprowadzeń układu CD4060.
Schemat wyprowadzeń CD4060
CD4060 Konfiguracja pinów.
Każde z 16 wyprowadzeń ma przypisaną nazwę i określoną funkcję.
Kondensator używany w obwodzie oscylatora
CD4060 Cecha licznika binarnego.
Układ 14-stopniowy jest dostępny w 16-pinowych obudowach PDIP, CDIP, SOIC i TSSOP.
Opóźnienie propagacji sygnału reset wynosi 25ns przy 5v.
Typowe napięcia nominalne układu to 5v, 10, i 15v.
CD4060 ma zakres zliczania 0-16383 w systemie dziesiętnym.
Napięcie pracy mieści się w zakresie 3v-18v.
Maksymalna częstotliwość taktowania licznika z oscylatorem wynosi 30MHz przy 15v.
Funkcje wyprowadzeń 14-bitowego licznika odpowiadają typowemu podziałowi stosowanemu w układach tej klasy.
Przy VDD równym 10v układ CD4060 pracuje z typową częstotliwością 8MHz.
Układ działa w pełni statycznie i ma buforowane wejścia oraz wyjścia.
Wejścia 16-pinowego układu PDIP mają przerzutniki Schmitta, dzięki czemu dopuszczają sygnały o dowolnie długich czasach narastania i opadania.
Układy elektroniczne na płytce
Jak działa CD4060 IC?
CD4060 zlicza impulsy wytwarzane przez wewnętrzny oscylator lub podawane z zewnątrz. Przy każdym ujemnym zboczu impulsu zegarowego wartość licznika binarnego zwiększa się o 1. Podczas normalnej pracy pin reset powinien być połączony z masą albo z ujemnym biegunem zasilania.
Dodatni poziom logiczny oznacza się jako 1 lub HIGH. Podanie stanu wysokiego na wejście reset natychmiast zeruje licznik i zatrzymuje oscylacje.
Poniższa tabela logiczna pokazuje wpływ sygnału RESET i impulsu zegarowego na stan układu.
Oscylator elektroniczny
Alternatywy dla CD 4060
Alternatywą dla CD4060 może być 7-bitowy lub 12-bitowy CD4024B. Ponieważ CD4060 należy do serii CD4000, w określonych zastosowaniach można rozważyć także inne układy z tej rodziny, po porównaniu funkcji i rozmieszczenia wyprowadzeń.
Jak używać układu scalonego CD 4060?
Aby uruchomić układ, należy prawidłowo podłączyć piny zasilania V.S.S. i masy. CD4060 ma szeroki zakres napięcia pracy, lecz w wielu projektach wystarcza zasilanie 5v. Kolejnym krokiem jest ustalenie częstotliwości zegara.
Częstotliwość zegara można obliczyć ze wzoru F= 1 / (2,5*R1*C1). Wartość F podaje się w Hz, R1 w omach, a C1 w faradach.
Wewnętrzny oscylator wymaga dwóch zewnętrznych rezystorów i jednego kondensatora. Jeden rezystor łączy się z pinem R.E.X.T., drugi z pinem CLK, natomiast kondensator podłącza się do pinu C.E.X.T. Wartości tych elementów wyznaczają częstotliwość pracy.
Obwód z diodą Zenera
Zasilanie z baterii 5v
Zmiana wartości rezystorów i kondensatora pozwala uzyskać impulsy zegarowe o różnych częstotliwościach. Czas dla wybranego wyjścia oblicza się ze wzoru T = 2n/F. We wzorze n oznacza numer stopnia wyjściowego.
Dla rezystora o wartości 1MΏ i kondensatora o pojemności 0,22uF częstotliwość obliczamy przez podstawienie wartości do wzoru:
F= 1 / (2.5*1000000*0.00000022)
= 1,8 Hz
Aby obliczyć czas, po którym wyjście Q5 przejdzie w stan wysoki, podstawiamy wartości do wzoru:
T = 2⁵/1.8
=17.75s
Z obliczeń wynika, że wyjście Q5 przechodzi w stan wysoki po 17,7s od wyzerowania licznika.
Technik pracujący nad projektem elektronicznym
Zastosowania układu scalonego CD 4060.
CD4060 stosuje się przede wszystkim w układach czasowych.
Wbudowany dzielnik częstotliwości pozwala uzyskiwać długie okresy w prostych systemach elektronicznych.
Układ sprawdza się także w projektach, w których zastosowanie mikroprocesora byłoby zbędne lub niepożądane.
Układ scalony
Podsumowanie
CD4060 umożliwia generowanie stabilnych oscylacji i ich binarny podział na niższe częstotliwości. Dzięki temu pozwala zbudować układ opóźniający lub prosty timer przy użyciu niewielkiej liczby elementów zewnętrznych.
Przed wykonaniem projektu należy sprawdzić w karcie katalogowej konkretnej wersji układu dopuszczalne napięcia, częstotliwości i sposób podłączenia oscylatora.