Özet

4029 IC Yukarı-Aşağı Sayıcı, 4000 serisi CMOS mantık ailesi IC'lerine ait çok yönlü ve programlanabilir bir entegre devredir. İlk olarak 1968 yılında RCA tarafından tanıtılan bu seri, geniş besleme voltajı aralığı ve sağlam tasarımı nedeniyle yaygın olarak benimsenmiş ve dijital elektroniğin evriminde bir temel haline gelmiştir.

. 4029 IC özellikle hem ikili hem de BCD (ikili kodlu ondalık) sayım yapabilmesinin yanı sıra dijital saatlerden karmaşık dijital sistemlere kadar çeşitli uygulamalar için gerekli kılan yukarı ve aşağı sayma yetenekleriyle dikkat çekmektedir. Fairchild Semiconductor, Intersil Corporation, National Semiconductor ve Texas Instruments gibi bir dizi önemli şirket tarafından üretilen 4029 IC, her üreticinin çeşitli paketleme seçenekleri ve veri sayfaları sunmasıyla yaygın üretim ve kullanımdan yararlanmıştır. IC'nin tasarımı, farklı ortamlarda ve uygulamalarda güvenilir performans sağlayan önceden ayarlanmış girişler, saat girişleri ve gürültü bağışıklığı gibi kritik özellikler içerir. Senkronize sayma ve yüksek gürültü bağışıklığı gibi birçok avantajına rağmen, 4029 IC'nin bazı sınırlamaları vardır. Modern yüksek hızlı mantık devrelerine kıyasla daha yavaş yayılma süresi ve karma mantık ailelerinde kullanıldığında dikkatli güç kaynağı düzenlemesi ihtiyacı, belirli uygulamalarda zorluklar yaratabilir. Bununla birlikte, geniş bir besleme gerilimi aralığında çalışabilmesi ve sayım konfigürasyonlarındaki esnekliği, onu çeşitli dijital elektronik projelerinde değerli bir bileşen haline getirmektedir. 4029 IC bugün sadece dijital saatler, alarm sistemleri ve zamanlayıcılar gibi pratik uygulamalarda değil, aynı zamanda dijital elektronik okuyan öğrenciler için önemli bir öğrenme aracı olarak hizmet verdiği eğitim ortamlarında da geçerli olmaya devam etmektedir. Kalıcı popülaritesi ve devam eden üretimi, dijital mantık entegre devrelerinin tarihindeki ve gelişimindeki öneminin altını çizmektedir.

Tarih

Önceden ayarlanabilen bir yukarı-aşağı sayıcı olan 4029 IC, ilk olarak 1968 yılında RCA tarafından tanıtılan 4000 serisi CMOS mantık ailesi entegre devrelerine (IC'ler) aittir

. Bu IC serisi, 1975 civarında orijinal serinin yerini almaya başlayan "B" tamponlu seride 3V'tan 18V'a kadar uzanan geniş besleme voltaj aralığı ile dikkat çekicidir. 4029 özellikle analog-dijital ve dijital-analog dönüştürme, yukarı/aşağı ikili sayma, fark sayma ve büyüklük ve işaret oluşturma gibi işlevlere sahiptir. Tarihi boyunca, 4029 IC de dahil olmak üzere 4000 serisi, ilk döneminde aktif olan neredeyse tüm IC üreticileri tarafından yaygın olarak üretilmiştir. Bu üreticiler arasında Fairchild Semiconductor, Intersil Corporation, National Semiconductor ve Texas Instruments gibi önemli isimler yer almaktadır. Her üretici veri sayfasının kendi versiyonlarını ve çift hatlı seramik ve plastik paketler, küçük hatlı paketler ve ince daralan küçük hatlı paketler gibi farklı paketleme seçenekleri sağladı. 4029 IC'nin çok yönlülüğü ve güvenilirliği, onu basit sayma görevlerinden karmaşık dijital sistemlere kadar çeşitli uygulamalarda popüler bir seçim haline getirmiştir. Kalıcı mirası, dijital mantık IC'lerinin evrimindeki önemini gösteren modern elektronikte sürekli kullanılabilirliği ve kullanımı ile kanıtlanmaktadır.

Tasarım ve Özellikler

4029 IC, dijital elektronikte geniş bir uygulama yelpazesini destekleyen çeşitli özellikleriyle bilinen çok yönlü bir yukarı-aşağı sayıcıdır. IC, analogdan dijitale ve dijitalden analoğa dönüştürme, yukarı / aşağı ikili sayma, fark sayma, büyüklük ve işaret oluşturma ve yukarı / aşağı on yıl sayma dahil olmak üzere çoklu sayma modlarını kolaylaştırır

.

Sayaç İşlevselliği

4029, ikili ve BCD (ikili kodlu ondalık) sayma işlemlerini gerçekleştirmek üzere tasarlanmıştır. Yukarı/aşağı modunda çalışır, bu da onu çeşitli sayma uygulamaları için uygun hale getirir. Sayıcı, sayma aralığını artırmak için diğer sayıcılarla kolayca kaskadlanabilir. Bu, bir IC'nin carry-out pinini bir sonraki IC'nin carry-in pinine bağlayarak elde edilir ve kesintisiz artırma veya azaltma sayımına izin verir

.

Girişler ve Çıkışlar

Saat Girişi

Saat darbesi veya saat sinyali olarak da bilinen saat girişi, IC'yi tetiklemek için çok önemlidir. 4029'da, dört flip-flopun tümü aynı saat sinyali kullanılarak senkronize edilir ve sayaç boyunca tutarlı çalışma sağlanır

.

Önceden Ayarlanmış Girişler

IC, A en az anlamlı bit (LSB) ve D en anlamlı bit (MSB) olmak üzere dört ön ayar girişi (A, B, C ve D) içerir. Bu girişler, ön ayar etkinleştirme pimi mantıksal olarak yükseğe ayarlandığında sayacın belirli bir değerle önceden yüklenmesini sağlar. Ön ayar etkinleştirme pimi, sayma sırasını bozmadan verileri doğru şekilde yüklemek için mantıksal olarak kontrol edilmelidir

.

Aktif Yüksek Ön Ayar Girişi

Aktif yüksek ön ayar girişi genellikle ön ayar terminallerinden veri yüklemek için kullanılır. Bu pin saat sinyali ile asenkron olarak çalışır ve saat girişlerinden bağımsız olarak veri yüklenmesine izin verir. Sayma işlemini başlatmak için, ön ayar etkinleştirme girişine mantıksal bir düşük değer uygulanmalıdır; aksi takdirde, sayaç artmayacaktır

.

Elektriksel Özellikler

Güç Kaynağı

4029 IC, geniş bir besleme gerilimi aralığında çalışabilme kabiliyetiyle dikkat çeker ve bu da onu çeşitli ortamlar ve uygulamalar için uygun hale getirir. Yapısında kullanılan CMOS teknolojisi, yavaş değişen veya gürültülü sinyaller için özellikle avantajlı olan düşük güç tüketimi ve yüksek gürültü bağışıklığı sağlar

.

Çıktı Yetenekleri

4029'un çıkışları, +5V besleme ile beslendiğinde 74LS kapı girişlerini doğrudan sürmek üzere tasarlanmıştır ve karma mantık ortamlarındaki esnekliğini gösterir. Bununla birlikte, 4000 serisi ve 74HC gibi farklı mantık ailelerini karıştırırken operasyonel sorunları önlemek için uygun güç kaynağı uyumluluğunu sağlamak için dikkatli olunmalıdır

.

Gürültü Bağışıklığı

4029 da dahil olmak üzere 4000 serisinin dikkate değer özelliklerinden biri de sağlam gürültü bağışıklığıdır. Bu kısmen, bazı modellerde bulunan ve histerezis sağlayan ve yavaş değişen giriş sinyallerinden gelen gürültüyü filtrelemeye yardımcı olan Schmitt tetikleme girişlerinden kaynaklanmaktadır

.

Çalışma Modları

4029 IC Yukarı-Aşağı Sayıcı, dijital sistemlerdeki belirli sayma gereksinimlerine göre uyarlanabilen çoklu modlarda çalışabilen çok yönlü bir bileşendir. Bu modlar, ikili ve BCD ondalık saymanın yanı sıra yukarı ve aşağı sayma yeteneklerini de içerir.

İkili ve BCD-Decade Sayma

4029 IC, BINARY/DECADE giriş pinine uygulanan voltaj seviyesine bağlı olarak ikili veya BCD (İkili Kodlu Ondalık) modunda çalışabilir. BINARY/DECADE girişi yüksek olduğunda, sayaç ikili modda çalışır. Tersine, BINARY/DECADE girişi düşük olduğunda, sayaç onluk moda geçer

.

Yukarı ve Aşağı Sayma

Sayma yönü (yukarı veya aşağı) YUKARI/AŞAĞI giriş pimi tarafından kontrol edilir. YUKARI/AŞAĞI girişindeki yüksek bir sinyal sayacın yukarı saymasına neden olurken, düşük bir sinyal sayacı aşağı saymaya ayarlar

. Bu özellik, IC'nin hem artan hem de azalan olay dizilerini saymasını sağlayarak zaman aralığı ölçümü ve olay sayımı gibi çeşitli uygulamalar için uygun hale getirir.

Paralel ve Dalgalı Saatleme

Birden fazla 4029 IC, sayma aralıklarını ve yeteneklerini genişletmek için paralel saatleme veya dalgalanma saatleme düzenlemelerinde yapılandırılabilir. Paralel saatleme senkron kontrol sağlar ve tüm sayma çıkışlarından daha hızlı yanıt alınmasını sağlarken, dalgalı saatleme daha uzun saat girişi yükselme ve düşme sürelerini barındırır

.

Ön Ayar Etkinleştirme ve JAM Girişleri

4029 IC, sayacın JAM girişlerine (A, B, C, D) bağlı olarak herhangi bir duruma asenkron olarak ayarlanmasını sağlayan bir ön ayar etkinleştirme işlevi içerir. Önceden ayarlanmış etkinleştirme girişi yüksek olduğunda, JAM girişlerindeki değerler sayaca yüklenir ve durumu hemen ayarlanır

. Bu özellik özellikle sayım işlemine başlamadan önce önceden tanımlanmış bir sayımın yüklenmesini gerektiren uygulamalar için kullanışlıdır.

Fonksiyonel Esneklik

4029 IC, çeşitli giriş kontrolleri aracılığıyla özelleştirilebilen bir dizi çalışma modu sağlayarak işlevsel esneklik göz önünde bulundurularak tasarlanmıştır. Bu uyarlanabilirlik, onu çalar saatler, zamanlayıcılar, yanıp sönen ışık göstergeleri ve daha fazlası dahil olmak üzere çok sayıda dijital uygulama için değerli bir bileşen haline getirir

.

Uygulamalar

Bir yukarı-aşağı sayıcı olan 4029 IC, çeşitli dijital elektronik projelerinde kullanılan çok yönlü bir bileşendir. Birincil uygulamalarından biri, zaman tutma mekanizmasının bir parçası olarak işlev gördüğü dijital saatlerdir. Örneğin, bir dijital saat projesinde, 4029 IC, zaman tutma için doğru bir 1Hz çıkış üretmek üzere 4013 ve 4060 IC'ler gibi diğer bileşenlerle birlikte çalışır

. Sayaç, zamanı ayarlamak için gerekli olan sayımı artıracak veya azaltacak şekilde yapılandırılabilir. Kullanıcılar genellikle 4029 IC üzerindeki belirli pinlere gönderilen saat sinyallerini kullanarak dakika ve saatleri artırmak için düğmeler ekler. 4029 IC aynı zamanda hassas zamanlama ve sayma işlevleri gerektiren projelerin ayrılmaz bir parçasıdır. Örneğin, 4029'un öngörülebilir ve doğru bir şekilde saymasını sağlayan bir frekans bölümü sağlayan 4060 IC ile birlikte kullanılır. 4060 IC'nin dahili osilatörü ve 14 kademeli dalgalanma sayacı, sabit bir frekans çıkışı sağlayarak dijital saatler ve zamanlama devreleri dahil olmak üzere çeşitli uygulamaları kolaylaştırır. Bu kombinasyon, hem güç tasarruflu hem de kompakt olan saat, dakika ve saniye göstergeli pille çalışan saatler oluşturmak için faydalıdır. Ayrıca 4029 IC, dijital elektronik kavramlarını öğretmek için eğitim ortamlarında değerlidir. Basit yapılandırması ve diğer standart mantık IC'leriyle uyumluluğu, onu sayaçlar, flip-floplar ve dijital devre tasarımı hakkında bilgi edinen öğrenciler için mükemmel bir araç haline getirir. IC, çeşitli projelere kolayca entegre edilebilir ve öğrencilerin yukarı-aşağı saymayı denemelerine ve dijital mantık ilkelerini keşfetmelerine olanak tanır.

Teknik Özellikler

4029 IC, 20V voltaj değerinde çalışabilen yüksek voltajlı bir tiptir

. 50pF yük kapasitansında (CL) ve 10V besleme voltajında (VDD - VSS) tipik 8MHz hız ile orta hızlı çalışma özelliğine sahiptir. IC iki saat modunda kullanılabilir: senkronize yüksek hızlı çıkış yanıtı için çoklu paket paralel saatleme ve daha yavaş saat girişi yükselme ve düşme süreleri için dalgalanma saatleme. Bu IC, ikili veya on yıllık yukarı / aşağı sayımı etkinleştiren "Ön Ayar Etkinleştirme" ve bireysel "Sıkışma" girişlerini içerir. Sayaç, BINARY/DECADE girişi yüksek olduğunda ikili modda ve BINARY/DECADE girişi düşük olduğunda onlu modda çalışabilir. Sayma yönü, giriş yüksek olduğunda sayıcının yukarı saydığı ve giriş düşük olduğunda aşağı saydığı YUKARI/AŞAĞI girişi tarafından kontrol edilir. Verimli bağlantı için, birden fazla paket paralel saatleme veya dalgalanma saatleme konfigürasyonlarında düzenlenebilir; paralel saatleme daha hızlı yanıtlar sağlar ve dalgalanma saatleme daha uzun saat girişi yükselme ve düşme sürelerini barındırır. IC, onluk modda ikili kodlu ondalık (BCD) çıkış verir ve standartlaştırılmış simetrik çıkış özellikleri sunar. 20V'de maksimum sakin akım sağlamak için kapsamlı bir şekilde test edilmiştir ve 5V, 10V ve 15V'de parametrik değerler sunar. Maksimum giriş akımı, tüm paket sıcaklık aralığında 18V'de 1µA ve 18V ve +25°C'de 100nA olarak belirtilmiştir. Ayrıca, tam paket sıcaklık aralığında gürültü marjı VDD = 5V'de 1V, VDD = 10V'de 2V ve VDD = 15V'de 2,5V'dir. 4029 IC, "'B' Serisi CMOS Cihazlarının Tanımı için Standart Özellikler" için JEDEC geçici standartları No. 13B'nin tüm gereksinimlerini karşılar. IC, Braze Seal DIP H4X, Frit Seal DIP H2F ve Ceramic Flatpack H6W dahil olmak üzere çeşitli 16 uçlu anahat paketlerinde sağlanır.

Avantajlar ve Sınırlamalar

4000 serisi mantık ailesinin bir parçası olan 4029 IC Yukarı-Aşağı Sayıcı, uygulamalarında çeşitli avantajlar ve sınırlamalar sunar.

Avantajlar

4029 IC'nin birincil avantajlarından biri senkron sayma özelliğidir. Saat sinyalinin sıralı yayılımı nedeniyle aksaklıklar gösterebilen dalgalı sayıcıların aksine, 4029'un çıkışları her saat darbesinde tam olarak birlikte değişir. Bu senkronize davranış, zamanlama hatası riski olmadan çıkışları mantık kapılarına bağlamak için özellikle uygun hale getirir

. Ayrıca, 4029 IC sayma işleminde esneklik sağlar. Kullanıcılar, uygun çıkışları sıfırlama girişine bağlayarak sayacı, gerekirse bir AND geçidi kullanarak maksimum değerinden (9 veya 15) daha düşük herhangi bir değere kadar sayacak şekilde yapılandırabilir. Bu çok yönlülük, belirli sayma aralıkları gerektiren çeşitli uygulamalarda kullanılmasını sağlar. Ayrıca 4029 IC, sağlamlığı ve diğer mantık ailelerine kıyasla daha yüksek giriş voltajlarına (+15V'a kadar) dayanma kabiliyeti ile bilinen 4000 serisi mantık ailesinin bir parçasıdır. Bu da onu ek seviye kaydırma devresi olmadan farklı voltaj seviyeleriyle arayüz oluşturmak için uygun hale getirir.

Sınırlamalar

Bununla birlikte, 4029 IC'nin de belirli sınırlamaları vardır. Bu IC içindeki kapının yayılma süresi, daha modern, yüksek hızlı mantık devrelerinden önemli ölçüde daha uzundur. Sonuç olarak, yüksek hızlı çalışma gerektiren uygulamalar için uygun değildir

. Bir başka sınırlama da karışık mantık aileleri için güç kaynağı düzenlemesiyle ilgilidir. Bir devre hem 4000 serisi IC'leri hem de 74LS veya 74HCT gibi diğer aileleri içeriyorsa, güç kaynağı tüm bileşenler için uygun olmalıdır. Özellikle, bir 74LS çıkışı, 2.2kΩ'luk bir 'pull-up' direnci kullanılmadığı sürece 4000 serisi bir girişi güvenilir bir şekilde süremez, bu da devre karmaşıklığını artırır.

Diğer Sayaçlarla Karşılaştırma

CD4029, hem ikili hem de onlu (BCD) sayma modları için tasarlanmış çok yönlü, senkron, programlanabilir, önceden ayarlanabilir 4 bit yukarı/aşağı sayıcıdır ve çeşitli sayma uygulamaları için uyarlanabilir. Geniş besleme gerilimi aralığı, yüksek gürültü bağışıklığı ve düşük güç TTL uyumluluğu ile 4020, 4024 ve 4040 serisi gibi diğer sayıcılardan ayrılır. CD4029, yukarı/aşağı sayma yetenekleri ve önceden ayarlanabilen girişler açısından benzer işlevselliği nedeniyle IC 74193 gibi sayaçlarla doğrudan karşılaştırılabilir. Bununla birlikte, dikkate değer bir fark, CD4029'un 74193'te bulunmayan ikili ve BCD sayma modları arasında seçim yapılmasına izin veren benzersiz pimidir.

. Dalgalanma taşıyan ikili sayıcılar olan CD4020, CD4024 ve CD4040'ın aksine, CD4029 senkronize çalışma sunar. Dalgalanma taşıyan sayıcılar, her giriş darbesinin negatif geçişinde bir sayım ilerletir ve bir saat darbesine yanıt veren sayıcı çıkışlarındaki hafif gecikmeler nedeniyle hatalara neden olabilir. Bu kritik bir farktır, çünkü CD4029 senkron sayma kullanarak bu hataları önler ve kararlı zamanlama ve sayma gerektiren uygulamalarda daha hassas ve güvenilir işlemler sağlar. Ayrıca, CD4029'un ikili veya BCD sayıcı olarak çalışabilme özelliği önemli bir esneklik sağlar. İkili/onlu giriş mantıksal "1" olduğunda, sayıcı ikili modda çalışır, aksi takdirde onlu modda çalışır. Ayrıca, yukarı/aşağı girişi mantıksal "1" olduğunda sayaç yukarı sayabilir ve mantıksal "0" olduğunda aşağı sayabilir. Uygulamalar açısından, CD4029 alarmlı saatlerde, AC zamanlayıcılarında, kamera zamanlayıcılarında, otomobillerde yanıp sönen ışık göstergelerinde ve araba park kontrollerinde kullanım alanı bulur. Ayrıca, programlayıcı tarafından belirli bir işlem veya olay için ayrılan sürenin sayılmasının gerekli olduğu senaryolarda da kullanılır. Pratik uygulamalardaki bu çok yönlülük ve kullanım kolaylığı CD4029'u diğer sayaçlardan ayırır.

İlgili Entegre Devreler

CD4029 IC, çeşitli dijital ve analog mantık bileşenleri içeren daha büyük CD4000 serisi entegre devrelerin bir parçasıdır. CD4029'a benzer şekilde, bu serideki diğer sayaçlar 4518 ve 4520 sayaçlarını içerir. Bu sayaçlar bir dalgalanma sayacı konfigürasyonunda birbirine bağlanabilir, ancak senkron sayma, sayaç çıkışlarındaki hafif gecikmelerin neden olduğu hataları önlemek için ek mantık kapıları gerektirebilir

. 74160, 74190 ve 7490 gibi standart mantık çipleri de CD4029 ile işlevsel benzerlikler paylaşır ve ikili ve BCD (onluk) sayma modları için yetenekler sunar. CD4029 ile IC 74193 gibi diğer sayaçlar arasındaki temel fark, CD4029'un ikili ve BCD sayma modları arasında geçiş yapmasını sağlayan benzersiz pin yapılandırmasında yatmaktadır. CD4029'un ait olduğu 4000 serisi mantık ailesi, N- ve P-kanallı geliştirme modu transistörleri ile oluşturulmuş çipleri içerir. Bu çipler tipik olarak yüksek besleme gerilimi aralığına (5V ila 20V) ve yüksek gürültü bağışıklığına sahiptir. Ayrıca sıkıştırma diyotları kullanarak statik deşarj korumasına sahiptirler. Bahsetmeye değer bir başka ilgili bileşen de 7400 serisinin bir parçası olan 7456'dır. Bu seri, D flip-flopları kullanarak tamsayı-n bölme dahil olmak üzere frekans bölme işlevlerini uygulayan klasik mantık çipleri içerir. Bu tür konfigürasyonlar, sıcaklık gibi çevresel değişimlerde kaynakla frekans ve faz tutarlılığını korur. Bu ilgili entegre devreler, çeşitli dijital mantık uygulamaları için çok yönlü seçenekler sunarak tasarımcıların kendi özel ihtiyaçları için en uygun IC'yi seçebilmelerini sağlar.