요약

4029 IC 업-다운 카운터는 4000 시리즈 CMOS 로직 제품군 IC에 속하는 매우 다재다능한 프로그래밍 가능 집적 회로입니다. 1968년 RCA에서 처음 선보인 이 시리즈는 넓은 공급 전압 범위와 견고한 설계로 널리 채택되어 디지털 전자 제품 진화의 필수품이 되었습니다.

. 4029 IC는 특히 이진 및 BCD(이진 코드 십진) 카운팅과 업/다운 카운팅 기능을 모두 수행할 수 있어 디지털 시계에서 복잡한 디지털 시스템에 이르는 다양한 애플리케이션에 필수적인 것으로 알려져 있습니다. 페어차일드 반도체, 인터실 코퍼레이션, 내셔널 세미컨덕터, 텍사스 인스트루먼트 등 다양한 유명 기업에서 제조한 4029 IC는 각 제조업체에서 다양한 패키징 옵션과 데이터시트를 제공하며 널리 생산 및 사용되고 있습니다. 이 IC의 설계에는 다양한 환경과 애플리케이션에서 안정적인 성능을 보장하는 사전 설정 입력, 클록 입력, 잡음 내성 등의 핵심 기능이 포함되어 있습니다. 동기화된 카운팅 및 높은 잡음 내성과 같은 많은 장점에도 불구하고 4029 IC에는 몇 가지 한계가 있습니다. 최신 고속 논리 회로에 비해 전파 시간이 느리고 혼합 논리 제품군에서 사용할 때 신중한 전원 공급 장치 배치가 필요하기 때문에 특정 애플리케이션에서 문제가 발생할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 광범위한 공급 전압에서 작동하는 능력과 카운팅 구성의 유연성 덕분에 다양한 디지털 전자 프로젝트에서 가치 있는 구성 요소로 활용되고 있습니다. 4029 IC는 디지털 시계, 알람 시스템, 타이머와 같은 실용적인 애플리케이션뿐만 아니라 디지털 전자 제품을 공부하는 학생들을 위한 주요 학습 도구로 사용되는 교육 환경에서도 오늘날에도 계속 관련성이 높습니다. 지속적인 인기와 지속적인 생산은 디지털 논리 집적 회로의 역사와 발전에서 그 중요성을 강조합니다.

역사

사전 설정 가능한 업/다운 카운터인 4029 IC는 1968년 RCA에서 처음 선보인 4000 시리즈 CMOS 로직 제품군 집적 회로(IC)에 속합니다.

. 이 IC 시리즈는 1975년경부터 기존 시리즈를 대체하기 시작한 "B" 버퍼형 시리즈에서 3V에서 18V에 이르는 넓은 공급 전압 범위로 유명합니다. 4029는 특히 아날로그-디지털 및 디지털-아날로그 변환, 업/다운 바이너리 카운팅, 차이 카운팅, 크기 및 부호 생성 등의 기능이 특징입니다. 4029 IC를 포함한 4000 시리즈는 그 역사를 통틀어 초창기에는 거의 모든 IC 제조업체에서 광범위하게 제조되었습니다. 이러한 제조업체에는 페어차일드 세미컨덕터, 인터실 코퍼레이션, 내셔널 세미컨덕터, 텍사스 인스트루먼트와 같은 유명 업체들이 포함되었습니다. 각 제조업체는 데이터시트 버전과 듀얼 인라인 세라믹 및 플라스틱 패키지, 소형 아웃라인 패키지, 얇은 수축 소형 아웃라인 패키지 등 다양한 패키징 옵션을 제공했습니다. 4029 IC의 다용도성과 신뢰성으로 인해 간단한 계수 작업부터 복잡한 디지털 시스템에 이르기까지 다양한 애플리케이션에서 널리 사용되고 있습니다. 최신 전자 제품에서 지속적으로 사용되고 있으며 디지털 로직 IC의 진화에서 그 중요성을 입증하고 있습니다.

디자인 및 기능

4029 IC는 디지털 전자 제품의 광범위한 애플리케이션을 지원하는 다양한 기능으로 잘 알려진 다목적 업다운 카운터입니다. 이 IC는 아날로그-디지털 및 디지털-아날로그 변환, 업/다운 바이너리 카운팅, 차이 카운팅, 크기 및 부호 생성, 업/다운 십진수 카운팅 등 다양한 카운팅 모드를 지원합니다.

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카운터 기능

4029는 이진 및 BCD(바이너리 코드 십진수) 카운팅을 처리하도록 설계되었습니다. 업/다운 모드로 작동하므로 다양한 카운팅 애플리케이션에 적합합니다. 이 카운터는 다른 카운터와 쉽게 캐스케이드하여 카운팅 범위를 늘릴 수 있습니다. 이는 한 IC의 캐리아웃 핀을 다음 IC의 캐리인 핀에 연결하여 원활하게 증분 또는 감분 카운팅을 수행할 수 있습니다.

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입력 및 출력

시계 입력

클럭 펄스 또는 클럭 신호라고도 하는 클럭 입력은 IC를 트리거하는 데 매우 중요합니다. 4029에서는 4개의 플립플롭이 모두 동일한 클럭 신호를 사용하여 동기화되므로 카운터 전체에서 일관된 작동을 보장합니다.

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프리셋 입력

이 IC에는 4개의 프리셋 입력(A, B, C, D)이 있으며, A는 최하위 비트(LSB)이고 D는 최상위 비트(MSB)입니다. 이러한 입력을 통해 프리셋 인에이블 핀이 로직 하이로 설정되면 카운터에 특정 값을 미리 로드할 수 있습니다. 카운팅 시퀀스를 방해하지 않고 데이터를 올바르게 로드하려면 프리셋 인에이블 핀을 논리적으로 제어해야 합니다.

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액티브 하이 프리셋 입력

액티브 하이 프리셋 입력은 일반적으로 프리셋 단자에서 데이터를 로드하는 데 사용됩니다. 이 핀은 클럭 신호와 비동기적으로 작동하므로 클럭 입력에 관계없이 데이터를 로드할 수 있습니다. 카운팅 프로세스를 시작하려면 프리셋 활성화 입력에 논리 로우를 적용해야 하며, 그렇지 않으면 카운터가 증가하지 않습니다.

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전기적 특성

전원 공급 장치

4029 IC는 광범위한 공급 전압에서 작동할 수 있어 다양한 환경과 애플리케이션에 적합하다는 점이 특징입니다. 구성에 사용된 CMOS 기술은 낮은 전력 소비와 높은 노이즈 내성을 보장하여 느리게 변화하거나 노이즈가 많은 신호에 특히 유리합니다.

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출력 기능

4029의 출력은 +5V 전원 공급 장치에서 74LS 게이트 입력을 직접 구동하도록 설계되어 혼합 로직 환경에서의 유연성을 보여줍니다. 그러나 4000 시리즈 및 74HC와 같은 서로 다른 로직 제품군을 혼합할 때는 작동 문제를 방지하기 위해 적절한 전원 공급 장치 호환성을 보장하도록 주의를 기울여야 합니다.

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소음 면역

4029를 포함한 4000 시리즈의 주목할 만한 기능 중 하나는 강력한 노이즈 내성입니다. 이는 일부 모델에서 볼 수 있는 슈미트 트리거 입력이 히스테리시스를 제공하고 천천히 변화하는 입력 신호에서 노이즈를 걸러내는 데 도움을 주기 때문입니다.

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작동 모드

4029 IC 업다운 카운터는 여러 모드로 작동할 수 있는 다목적 구성 요소로, 디지털 시스템의 특정 카운팅 요구 사항에 맞게 조정할 수 있습니다. 이러한 모드에는 업/다운 카운팅 기능뿐만 아니라 이진 및 BCD-십년 카운팅이 포함됩니다.

이진 및 BCD-십진수 계산

4029 IC는 BINARY/DECADE 입력 핀에 적용되는 전압 레벨에 따라 바이너리 또는 BCD(이진 코드 십진) 모드로 작동할 수 있습니다. BINARY/DECADE 입력이 높으면 카운터는 이진 모드로 작동합니다. 반대로 BINARY/DECADE 입력이 낮으면 카운터는 10진수 모드로 전환됩니다.

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업/다운 카운팅

카운트 방향(위 또는 아래)은 UP/DOWN 입력 핀으로 제어됩니다. UP/DOWN 입력의 신호가 높으면 카운터가 카운트업되고, 신호가 낮으면 카운트가 카운트다운됩니다.

. 이 기능을 통해 IC는 이벤트의 증가 및 감소 시퀀스를 모두 카운트할 수 있으므로 시간 간격 측정 및 이벤트 카운팅과 같은 다양한 애플리케이션에 적합합니다.

병렬 및 리플 클록킹

여러 4029 IC를 병렬 클록킹 또는 리플 클록킹 방식으로 구성하여 카운팅 범위와 기능을 확장할 수 있습니다. 병렬 클록킹은 동기식 제어를 제공하여 모든 카운팅 출력에서 더 빠른 응답을 제공하는 반면, 리플 클록킹은 더 긴 클럭 입력 상승 및 하강 시간을 수용합니다.

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프리셋 활성화 및 JAM 입력

4029 IC에는 사전 설정 활성화 기능이 포함되어 있어 카운터를 JAM 입력(A, B, C, D)에 따라 비동기적으로 원하는 상태로 설정할 수 있습니다. 프리셋 활성화 입력이 높으면 JAM 입력의 값이 카운터에 로드되어 즉시 상태가 설정됩니다.

. 이 기능은 카운트 프로세스를 시작하기 전에 미리 정의된 카운트를 로드해야 하는 애플리케이션에 특히 유용합니다.

기능적 유연성

4029 IC는 기능적 유연성을 염두에 두고 설계되어 다양한 입력 제어를 통해 사용자 정의할 수 있는 다양한 작동 모드를 제공합니다. 이러한 적응성 덕분에 알람 시계, 타이머, 점멸 표시등 등 다양한 디지털 애플리케이션에 유용한 구성 요소로 사용할 수 있습니다.

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응용 프로그램

업다운 카운터인 4029 IC는 다양한 디지털 전자 프로젝트에 활용되는 다용도 부품입니다. 주요 응용 분야 중 하나는 디지털 시계에서 시간 유지 메커니즘의 일부로 작동하는 것입니다. 예를 들어, 디지털 시계 프로젝트에서 4029 IC는 4013 및 4060 IC와 같은 다른 부품과 함께 작동하여 정확한 1Hz 출력을 생성하여 시간을 유지합니다.

. 카운터는 시간을 설정하는 데 필수적인 카운트를 늘리거나 줄이도록 구성할 수 있습니다. 사용자는 4029 IC의 특정 핀으로 전송되는 시계 신호를 활용하여 분과 시간을 증가시키는 버튼을 통합하는 경우가 많습니다. 4029 IC는 정밀한 타이밍과 카운팅 기능이 필요한 프로젝트에도 필수적입니다. 예를 들어, 주파수 분할을 제공하는 4060 IC와 함께 사용되어 4029가 예측 가능하고 정확한 방식으로 카운트할 수 있도록 합니다. 4060 IC의 내장 오실레이터와 14단계 리플 카운터는 안정적인 주파수 출력을 제공하여 디지털 클록 및 타이밍 회로를 비롯한 다양한 애플리케이션을 지원합니다. 이 조합은 시, 분, 초를 표시하는 배터리 작동식 시계를 전력 효율적이고 컴팩트하게 제작하는 데 유용합니다. 또한 4029 IC는 디지털 전자 공학 개념을 가르치는 교육 환경에서 유용합니다. 간단한 구성과 다른 표준 로직 IC와의 호환성으로 카운터, 플립플롭 및 디지털 회로 설계에 대해 배우는 학생들에게 훌륭한 도구입니다. 이 IC는 다양한 프로젝트에 쉽게 통합할 수 있어 학생들이 업다운 카운팅을 실험하고 디지털 로직의 원리를 탐구할 수 있습니다.

기술 사양

4029 IC는 고전압 유형으로, 정격 전압 20V에서 작동할 수 있습니다.

. 50pF의 부하 커패시턴스(CL)와 10V의 공급 전압(VDD-VSS)에서 8MHz의 일반적인 속도로 중속 작동하는 것이 특징입니다. 이 IC는 동기식 고속 출력 응답을 위한 멀티 패키지 병렬 클록킹과 느린 클록 입력 상승 및 하강 시간을 위한 리플 클록킹의 두 가지 클록킹 모드에서 사용할 수 있습니다. 이 IC에는 "프리셋 활성화" 및 개별 "잼" 입력이 포함되어 있어 이진 또는 10진수 업/다운 카운팅이 가능합니다. 카운터는 바이너리/데케이드 입력이 높으면 바이너리 모드에서, 바이너리/데케이드 입력이 낮으면 데케이드 모드에서 작동할 수 있습니다. 카운트 방향은 UP/DOWN 입력에 의해 제어되며, 입력이 높으면 카운터가 카운트업하고 입력이 낮으면 카운트다운합니다. 효율적인 연결을 위해 여러 패키지를 병렬 클록킹 또는 리플 클록킹 구성으로 배열할 수 있으며, 병렬 클록킹은 더 빠른 응답을 제공하고 리플 클록킹은 더 긴 클록 입력 상승 및 하강 시간을 수용합니다. 이 IC는 10진수 모드에서 바이너리 코드 십진수(BCD)를 출력하며 표준화된 대칭 출력 특성을 제공합니다. 20V에서 최대 정동작 전류를 보장하기 위해 철저한 테스트를 거쳤으며 5V, 10V, 15V에서 파라미터 정격을 제공합니다. 최대 입력 전류는 전체 패키지 온도 범위에서 18V에서 1µA, 18V 및 +25°C에서 100nA로 지정되어 있습니다. 또한 전체 패키지 온도 범위에 걸친 노이즈 마진은 VDD = 5V에서 1V, VDD = 10V에서 2V, VDD = 15V에서 2.5V입니다. 4029 IC는 "'B' 시리즈 CMOS 디바이스 설명을 위한 표준 사양"에 대한 JEDEC 잠정 표준 번호 13B의 모든 요구 사항을 충족합니다. 이 IC는 브레이즈 씰 DIP H4X, 프릿 씰 DIP H2F, 세라믹 플랫팩 H6W를 포함한 다양한 16리드 아웃라인 패키지로 제공됩니다.

장점과 한계

4000 시리즈 로직 제품군에 속하는 4029 IC 업다운 카운터는 애플리케이션에서 몇 가지 장점과 제한 사항을 제공합니다.

장점

4029 IC의 주요 장점 중 하나는 동기식 카운팅 기능입니다. 클록 신호의 순차적 전파로 인해 글리치가 발생할 수 있는 리플 카운터와 달리 4029의 출력은 각 클록 펄스마다 정확하게 함께 변경됩니다. 이러한 동기화된 동작 덕분에 타이밍 오류의 위험 없이 출력을 로직 게이트에 연결하는 데 특히 적합합니다.

. 또한 4029 IC는 카운팅에 유연성을 제공합니다. 적절한 출력을 리셋 입력에 연결하면 필요한 경우 AND 게이트를 사용하여 카운터가 최대값(9 또는 15)보다 작은 값으로 카운트하도록 구성할 수 있습니다. 이러한 다용도성 덕분에 특정 카운팅 범위가 필요한 다양한 애플리케이션에서 사용할 수 있습니다. 또한 4029 IC는 4000 시리즈 로직 제품군에 속하며, 다른 로직 제품군에 비해 견고하고 높은 입력 전압(최대 +15V)을 견딜 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 따라서 추가적인 레벨 시프팅 회로 없이 다양한 전압 레벨과 인터페이스하는 데 적합합니다.

제한 사항

하지만 4029 IC에도 몇 가지 한계가 있습니다. 이 IC 내 게이트의 전파 시간은 최신 고속 논리 회로보다 훨씬 더 깁니다. 따라서 고속 작동이 필요한 애플리케이션에는 적합하지 않습니다.

. 또 다른 제한 사항은 혼합 로직 제품군에 대한 전원 공급 장치 배열과 관련이 있습니다. 회로에 4000 시리즈 IC와 74LS 또는 74HCT와 같은 다른 제품군이 모두 포함된 경우 전원 공급 장치는 모든 구성 요소에 적합해야 합니다. 특히 74LS 출력은 2.2kΩ의 '풀업' 저항을 사용하지 않는 한 4000 시리즈 입력을 안정적으로 구동할 수 없으므로 회로 복잡성이 증가합니다.

다른 카운터와의 비교

CD4029는 다목적, 동기식, 프로그래밍 가능, 사전 설정이 가능한 4비트 업/다운 카운터로, 이진 및 10진수(BCD) 카운팅 모드용으로 설계되어 다양한 카운팅 애플리케이션에 적용할 수 있습니다. 넓은 공급 전압 범위, 높은 노이즈 내성, 저전력 TTL 호환성을 갖추고 있어 4020, 4024, 4040 시리즈와 같은 다른 카운터와 차별화됩니다. CD4029는 업/다운 카운팅 기능 및 사전 설정 가능한 입력 측면에서 유사한 기능을 제공하므로 IC 74193과 같은 카운터와 직접 비교할 수 있습니다. 그러나 주목할 만한 차이점은 74193에는 없는 이진 및 BCD 카운팅 모드를 선택할 수 있는 CD4029의 고유 핀이 있다는 점입니다.

. 리플 캐리 바이너리 카운터인 CD4020, CD4024, CD4040과 달리 CD4029는 동기식 작동을 제공합니다. 리플 캐리 카운터는 각 입력 펄스의 음수 전환 시 한 카운트씩 전진하며 클록 펄스에 반응하는 카운터 출력의 약간의 지연으로 인해 글리치가 발생할 수 있습니다. CD4029는 동기식 카운팅을 사용하여 이러한 결함을 방지하므로 안정적인 타이밍과 카운팅이 필요한 애플리케이션에서 보다 정밀하고 안정적인 작동을 보장합니다. 또한 CD4029는 바이너리 또는 BCD 카운터로 작동할 수 있어 상당한 유연성을 제공합니다. 이진/10진수 입력이 논리 "1"이면 카운터는 이진 모드로 작동하고, 그렇지 않으면 10진수 모드로 작동합니다. 또한 카운터는 업/다운 입력이 논리 "1"일 때 카운트 업하고 논리 "0"일 때 카운트 다운할 수 있습니다. 애플리케이션 측면에서 CD4029는 알람 시계, AC 타이머 설정, 카메라 타이머, 자동차의 점멸등 표시등 및 주차 제어에 사용됩니다. 또한 스케줄러가 특정 프로세스 또는 이벤트에 할당된 시간을 계산해야 하는 시나리오에서도 사용됩니다. 이러한 다용도성과 실제 애플리케이션에서의 사용 편의성은 CD4029를 다른 카운터와 더욱 차별화합니다.

관련 집적 회로

CD4029 IC는 다양한 유형의 디지털 및 아날로그 논리 구성 요소를 포함하는 더 큰 CD4000 시리즈 집적 회로의 일부입니다. CD4029와 마찬가지로 이 시리즈의 다른 카운터로는 4518 및 4520 카운터가 있습니다. 이러한 카운터는 리플 카운터 구성으로 함께 연결할 수 있지만, 동기식 카운팅은 카운터 출력의 약간의 지연으로 인한 글리치를 방지하기 위해 추가 로직 게이트가 필요할 수 있습니다.

. 74160, 74190, 7490과 같은 표준 로직 칩도 CD4029와 기능적 유사성을 공유하며 이진 및 BCD(10진수) 카운팅 모드 기능을 제공합니다. CD4029와 IC 74193과 같은 다른 카운터의 주요 차이점은 이진 및 BCD 카운팅 모드 간에 전환할 수 있는 CD4029의 고유한 핀 구성에 있습니다. CD4029가 속한 4000 시리즈 로직 제품군에는 N 채널 및 P 채널 향상 모드 트랜지스터로 구성된 칩이 포함되어 있습니다. 이 칩은 일반적으로 높은 공급 전압 범위(5V~20V)와 높은 잡음 내성을 제공합니다. 또한 클램핑 다이오드를 사용한 정전기 방전 보호 기능도 갖추고 있습니다. 언급할 만한 또 다른 관련 구성 요소는 7400 시리즈의 일부인 7456입니다. 이 시리즈에는 D 플립플롭을 사용하는 정수-n 분할을 포함하여 주파수 분할 기능을 구현하는 클래식 로직 칩이 포함되어 있습니다. 이러한 구성은 온도와 같은 환경 변화에 따라 소스에 대한 주파수 및 위상 일관성을 유지합니다. 이러한 관련 집적 회로는 다양한 디지털 논리 애플리케이션을 위한 다양한 옵션을 제공하므로 설계자는 특정 요구 사항에 가장 적합한 IC를 선택할 수 있습니다.