Circuitos integrados de la serie 4000

La serie 4000 es una familia de circuitos integrados (CI) de lógica CMOS introducida por primera vez en 1968 por RCA . ^{[ 1 ]} Fue gradualmente reemplazada por la serie 4000B con búfer después de 1975. ^{[ 2 ]} Tenía un rango de voltaje de alimentación mucho más amplio que cualquier familia lógica contemporánea (rango recomendado de 3 V a 18 V para la serie "B"). Casi todos los fabricantes de CI activos durante esta época inicial fabricaron modelos para esta serie. Su nomenclatura todavía se usa hoy en día.  

La serie 4000 fue presentada como la serie CD4000 COS/MOS en 1968 por RCA ^{[ 1 ]} como una alternativa de menor potencia y más versátil a la serie 7400 de chips de lógica transistor-transistor (TTL). Las funciones lógicas se implementaron con la tecnología de semiconductor de óxido metálico complementario ( CMOS ) recientemente introducida. Si bien inicialmente se comercializó con la etiqueta "COS/MOS" por RCA (que significaba "semiconductor de óxido metálico de simetría complementaria"), la terminología CMOS más corta se convirtió en la preferida de la industria para referirse a la tecnología. ^{[ 3 ]} Los primeros chips de la serie fueron diseñados por un grupo liderado por Albert Medwin . ^{[ 4 ]}

La adopción generalizada se vio inicialmente obstaculizada por las velocidades comparativamente más bajas de los diseños en comparación con los diseños basados ​​en TTL. Estas limitaciones de velocidad se superaron finalmente con métodos de fabricación más novedosos (como las compuertas autoalineadas de polisilicio en lugar de metal). Estas variantes CMOS ofrecieron un rendimiento comparable al de los TTL contemporáneos. La serie se amplió a finales de los años 70 y 80 con nuevos modelos que recibieron las designaciones 45xx y 45xxx, pero que los ingenieros aún suelen considerar parte de la serie 4000. En los años 90, algunos fabricantes (por ejemplo, Texas Instruments ) adaptaron la serie 4000 a diseños más modernos basados ​​en HCMOS para ofrecer velocidades mayores.

La serie 4000 facilita un diseño de circuito más simple gracias a un consumo de energía relativamente bajo , un amplio rango de voltajes de alimentación y una capacidad de conducción de carga (fanout) mucho mayor en comparación con TTL . Esto hace que la serie sea ideal para su uso en la creación de prototipos de diseños LSI . Si bien los circuitos integrados TTL son igualmente modulares , estos generalmente carecen de la fuerza de conducción simétrica de CMOS y, por lo tanto, pueden requerir una mayor consideración de las cargas aplicadas en sus salidas. Al igual que con TTL, los modelos con búfer pueden conducir una corriente eléctrica más alta (principalmente disponible para dispositivos de E/S como latches octales y controladores de tres estados) pero tienen un riesgo ligeramente mayor de introducir ringing (oscilaciones transitorias), a menos que estén correctamente amortiguados o terminados. ^{[ 5 ] [ 6 ]} Muchos modelos contienen un alto nivel de integración, incluidos contadores de pantalla de 7 segmentos totalmente integrados , contadores de anillo caminante y sumadores completos .

Puertas lógicas

Chanclas

• 4013 – Flip-flop tipo D doble . Cada flip-flop tiene datos, Q, /Q, reloj, reinicio y ajuste independientes.
• 40174 – Flip-flop hexagonal tipo D. Cada flip-flop tiene datos y señal Q independientes. Todos comparten reloj y reinicio.
• 40175 – Flip-flop cuádruple tipo D. Cada flip-flop tiene datos independientes, Q y /Q. Todos comparten reloj y reinicio.

Contadores

• 4017 – Contador de décadas con decodificador de 10 salidas.
• 4026 – Contador de décadas con salida decodificada de dígitos de 7 segmentos .
• 40110 – Contador de décadas ascendente/descendente con decodificador de pantalla de 7 segmentos  y controladores de salida de 25 mA.
• 40192 – Contador de décadas ascendente/descendente con preajuste BCD de 4 bits.
• 40193 – Contador binario ascendente/descendente con preajuste binario de 4 bits.

Decodificadores

• 4028 – Decodificador BCD de 4 bits a 10 salidas (también puede utilizarse como decodificador binario de 3 bits a 8 salidas )
• 4511 – Decodificador BCD de 4 bits a pantalla de 7 segmentos con  controladores de salida de 25 mA.

Temporizadores

• 4047 – Multivibrador monoestable/astable con oscilador RC externo.
• 4060 – Contador de rizado de 14 bits con oscilador RC externo o de cristal (larga duración) (entradas de disparador Schmitt) (se puede usar con  cristal de 32,768 kHz)
• 4541 – Contador de rizado de 16 bits con oscilador RC externo (larga duración).

Cosa análoga

• 4051 – Multiplexor analógico único de 8 canales.
• 4066 – Interruptor analógico cuádruple SPST .

Publicaciones periódicas

• Nuevos circuitos integrados COS/MOS de bajo voltaje (CD4000A) ; RCA Engineer ; Vol. 17, n.° 1; junio de 1971 a julio de 1971; páginas 40-45.
• 15 artículos sobre circuitos integrados COS/MOS ; RCA Engineer ; Vol. 18, n.º 4; diciembre de 1972 a enero de 1973.

Libros

• CMOS Cookbook ; 4.ª ed.; Don Lancaster , Howard Berlin; Elsevier; 512 páginas; 2019; ISBN 978-0672213984. (archivo)
• Manual de CMOS ; 1.ª ed.; Newton Braga; Prompt Press; 390 páginas; 2001; ISBN 978-0790612348.
• Comprensión de los circuitos integrados CMOS ; 2.ª ed.; Roger Melen y Harry Garland ; Sams Publishing; 144 páginas; 1979; ISBN 978-0672215988. (archivo)
• Segundo libro de proyectos de circuitos integrados CMOS ; 1.ª ed.; R.A. Penfold; Bernard Babani Publishing; 127 páginas; 1979; ISBN 978-0900162787. (archivo)
• 50 proyectos de circuitos integrados CMOS ; 1.ª ed.; R.A. Penfold; Bernards Publishing; 112 páginas; 1977; ISBN 978-0900162640. (archivo)

Documentos históricos

• Especificaciones de la familia Signetics HE4000B ; IC04; 13 páginas; 1995.
• Manual del circuito integrado RCA COS/MOS ; CMS-272; 170 páginas; 1979.
• Manual del circuito integrado RCA COS/MOS ; CMS-270; páginas por determinar; 1971.

Libros de datos históricos

• Manual de datos CMOS de RCA ; SSD-250C; 798 páginas; 1983.
• Manual de datos RCA COS/MOS ; SSD-203C; 649 páginas; 1975.
• Manual de datos CMOS de Motorola ; DL131; 560 páginas; 1988.
• Manual de datos del CMOS nacional ; 930 páginas; 1981.
• Familia de circuitos lógicos resistentes a la radiación ST HCC40xxx ; 16 páginas; 2020. (para aplicaciones de alta fiabilidad y espaciales)

• Comprensión de los circuitos integrados de lógica digital de la serie 4000 – Revista Nuts and Volts
• Lista completa de circuitos integrados de la serie 4000 – Club de Electrónica
• Circuitos lógicos y analógicos de la serie 4000 – Analog Devices