IC CD4015 là gì? Thông số kỹ thuật , đặc tính và ứng dụng

IC CD4015 thuộc dòng IC CD4000. IC CD4015 là một IC CMOS với 2 thanh ghi dịch độc lập 4 bit. Nó thường được sử dụng để cung cấp cho bạn nhiều chân đầu ra hơn từ một bộ vi điều khiển, chẳng hạn như Arduino.Vậy IC CD4015 là gì? Thông số kỹ thuật ra sao? Đặc tính và ứng dụng của chíp này như thế nào? Hãy cùng Điện Tử Số tìm hiểu trong nội dung của bài chia sẻ này nhé.

IC CD4015 là một vi mạch tích hợp, là tập các mạch điện chứa các linh kiện bán dẫn và linh kiện điện tử thụ động được kết nối với nhau, để thực hiện được một chức năng xác định. Tức là mạch tích hợp được thiết kế để đảm nhiệm một chức năng như một linh kiện phức hợp (Theo Wikipedia). Là một trong những linh kiện điện tử được sử dụng phổ biến trong nhiều loại mạch điện thông dụng trong công nghiệp cũng như trong dân dụng. Cùng Điện Tử Số tìm hiểu về vi mạch này để hiểu hơn về chức năng, cấu tạo cũng như ứng dụng của linh kiện này.

Xem thêm: Diot cầu KBPC5010 là gì? cấu tạo , thông số kỹ thuật và chức năng

IC CD4015 là gì?

CD4015 bao gồm hai thanh ghi đầu vào/đầu ra nối tiếp 4 tầng độc lập, giống hệt nhau, độc lập. Mỗi thanh ghi có các đầu vào CLOCK và RESET độc lập cũng như một đầu vào DATA nối tiếp duy nhất. Đầu ra "Q" có sẵn từ mỗi trong số bốn giai đoạn trên cả hai thanh ghi. Tất cả các giai đoạn đăng ký là flip-flop loại D, master-slave. Mức logic hiện diện ở đầu vào DATA được chuyển vào giai đoạn thanh ghi đầu tiên và được dịch chuyển qua một giai đoạn ở mỗi lần chuyển đổi đồng hồ tích cực. Việc đặt lại tất cả các giai đoạn được thực hiện ở mức cao trên đường đặt lại. Có thể đăng ký mở rộng lên 8 giai đoạn bằng cách sử dụng một gói CD4015 hoặc nhiều hơn 8 giai đoạn bằng cách sử dụng các CD4015 bổ sung.

Các loại thuộc sê-ri CD4015 được cung cấp trong gói gốm 16 dây dẫn kép trong một dòng (hậu tố F3A), gói nhựa 16 dây dẫn kép trong một dòng (hậu tố E), gói đường viền nhỏ 16 dây (M, M96 , MT và NSR) và các gói phác thảo nhỏ co rút mỏng 16 chì (hậu tố PW và PWR).

Thông số kỹ thuật và đặc trưng của IC CD4015

• Hoạt động ở tốc độ trung bình...Tốc độ xung nhịp 12 MHz (điển hình) ở V DD – V SS = 10 V

• Hoạt động hoàn toàn tĩnh

• 8 flip-flop master-slave cộng với bộ đệm đầu vào và đầu ra

• Đã kiểm tra 100% cho dòng tĩnh ở 20 V

• Xếp hạng tham số 5-V, ​​10-V và 15-V

• Đặc tính đầu ra đối xứng, tiêu chuẩn hóa

• Dòng điện đầu vào tối đa là 1 µA ở 18 V trên toàn dải nhiệt độ của gói hàng; 100 nA ở 18 V và 25°C

• Biên độ nhiễu (phạm vi nhiệt độ gói đầy đủ) =

• 1 V tại V DD = 5 V

• 2 V tại V DD = 10 V

• 2,5 V tại V DD = 15 V

• Đáp ứng tất cả các yêu cầu của Tiêu chuẩn dự kiến ​​số 13B của JEDEC, "Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn để mô tả các thiết bị CMOS sê-ri 'B'"

Sơ đồ chân của CD4015

Mô tả cấu hình chân

Cách sử dụng IC CD4015

IC CD4015 là một loại vi mạch đếm kép (dual 4-bit static shift register) được sử dụng để thực hiện các chức năng liên quan đến việc đếm, dịch chuyển dữ liệu và lưu trữ dữ liệu trong các hệ thống điện tử. Dưới đây là một số hướng dẫn cơ bản về cách sử dụng IC CD4015:

1. Nguyên tắc hoạt động: IC CD4015 có hai bộ đếm độc lập, mỗi bộ gồm 4 flip-flop D (D-type flip-flop) có khả năng đếm lên hoặc đếm xuống dựa trên xung clock đầu vào. Các dữ liệu đầu vào (D) của từng flip-flop được đọc vào khi xung clock đi từ mức thấp (low) lên mức cao (high). Sau đó, dữ liệu được lưu lại trong flip-flop và được dịch chuyển qua flip-flop kế tiếp trong quá trình đếm.

2. Chân kết nối: IC CD4015 có 16 chân kết nối được đánh số từ 1 đến 16. Các chân kết nối quan trọng gồm:

• Pin 3 và 4: D0 và D1 là đầu vào dữ liệu (Data input) của bộ đếm đầu tiên.
• Pin 5 và 6: CP0 và CP1 là đầu vào xung clock (Clock input) của bộ đếm đầu tiên.
• Pin 9 và 10: D4 và D5 là đầu vào dữ liệu của bộ đếm thứ hai.
• Pin 11 và 12: CP2 và CP3 là đầu vào xung clock của bộ đếm thứ hai.
• Pin 14 và 15: Q0 và Q1 là đầu ra (Output) của bộ đếm đầu tiên.
• Pin 1 và 2: Q2 và Q3 là đầu ra của bộ đếm thứ hai.

3. Cách sử dụng: Để sử dụng IC CD4015, bạn cần cấp đủ điện áp hoạt động vào chân nguồn (VDD) và chân đất (GND) của IC. Sau đó, các tín hiệu đầu vào dữ liệu (D0, D1, D4, D5) và xung clock (CP0, CP1, CP2, CP3) cần được kết nối đúng với nguồn tín hiệu tương ứng. Khi xung clock được đưa vào, IC CD4015 sẽ đếm và lưu trữ dữ liệu theo chu kỳ xung clock. Các dữ liệu đầu ra (Q0, Q1, Q2, Q3) sẽ phản ánh giá trị hiện tại của bộ đếm.

4. Lưu ý: Khi sử dụng IC CD4015, cần lưu ý một số điều sau:

   • Kiểm tra đúng chân kết nối theo đúng chức năng của từng chân để đảm bảo hoạt động chính xác của IC.
   • Đảm bảo độ điện áp hoạt động (VDD) của IC CD4015 nằm trong giới hạn cho phép của nhà sản xuất để tránh làm hỏng IC.
   • Đồng bộ hóa đúng xung clock (CP0, CP1, CP2, CP3) để đảm bảo độ chính xác của quá trình đếm và dịch chuyển dữ liệu.
   • Kiểm tra kỹ lại dữ liệu đầu vào (D0, D1, D4, D5) để đảm bảo dữ liệu được đọc đúng vào flip-flop.
   • Để đạt được kết quả đúng, cần theo dõi và kiểm tra kỹ lưỡng các tín hiệu đầu ra (Q0, Q1, Q2, Q3) để đảm bảo giá trị của bộ đếm được đọc chính xác.

   Hy vọng những hướng dẫn cơ bản trên sẽ giúp bạn hiểu cách sử dụng IC CD4015 để thực hiện các chức năng đếm, dịch chuyển dữ liệu và lưu trữ dữ liệu trong ứng dụng điện tử của bạn. Chú ý tùy vào ứng dụng cụ thể, cần tham khảo thêm các tài liệu kỹ thuật và hướng dẫn sử dụng chi tiết từ nhà sản xuất để đạt kết quả tối ưu.

Mạch ví dụ CD4015 – Thêm đầu ra cho Arduino

Đây là một ví dụ thực tế chỉ cho bạn cách sử dụng CD4015 để thêm 8 đầu ra bổ sung vào Arduino bằng cách chỉ sử dụng hai chân Arduino:

Để xây dựng mạch này, bạn sẽ cần:

• Chip 4015, chẳng hạn như CD4015BE

• 8 x Đi-ốt phát sáng (LED)

• Điện trở 8 x 1 kΩ

• Arduino (Uno hoặc bất kỳ thứ gì khác)

Trong mạch này, bạn nạp 8 bit vào Arduino thông qua các chân D4 và D5 (mặc dù bất kỳ chân nào khác cũng sẽ hoạt động). Sau khi bạn đã tải 8 bit, bạn sẽ thấy các bit này dưới dạng đèn LED sáng (có nghĩa là 1) hoặc đèn LED không sáng (có nghĩa là 0).

Giả sử bạn muốn hai đèn LED cuối cùng bật và các đèn còn lại tắt. Sau đó, bạn cần tải các bit 00000011 vào IC 4015.

Để tải một bit, đặt chân D4 thành giá trị của bit (1 hoặc 0). Sau đó, đặt chân D5 CAO, trước khi đặt lại mức THẤP. Bây giờ bạn đã tải một chút. Lặp lại cho 7 bit tiếp theo.

Các lựa chọn thay thế và tương đương cho CD4015

Nếu bạn đang tìm kiếm các lựa chọn một loại kink kiện điện tử thay thế hoặc tương đương cho IC CD4015 thì không thể bỏ qua các gợi ý của chúng tôi dưới đây

1. 74HC4015: Đây là một IC cùng chức năng với CD4015, thuộc dòng logic CMOS của hãng Texas Instruments. Nó hoạt động ở dải điện áp rộng hơn (từ 2V đến 6V) so với CD4015 (từ 3V đến 18V), vì vậy có thể là một lựa chọn thay thế phổ biến cho ứng dụng với dải điện áp hoạt động thấp hơn.

2. CD74HC4015: Đây là một phiên bản của IC CD4015, được sản xuất bởi hãng Texas Instruments với công nghệ CMOS. Nó cũng hoạt động ở dải điện áp từ 2V đến 6V và có các chức năng tương tự như CD4015, có thể là lựa chọn thay thế trực tiếp cho CD4015 trong nhiều ứng dụng.

3. 4015B: Đây là một IC tương đương của CD4015, được sản xuất bởi nhiều nhà sản xuất khác nhau như Fairchild, ON Semiconductor, và NXP. Nó hoạt động ở dải điện áp từ 3V đến 18V, có cấu trúc và chức năng tương tự như CD4015, có thể là lựa chọn thay thế cho CD4015 trong nhiều ứng dụng.

Trên đây là những thông tin cơ bản về IC CD4015 , sơ đồ chân , thông số kỹ thuật , đặc tính, cách sử dụng của CD 4015. Mong rằng bài viết sẽ đem lại nhiều kiến thức bổ ích cho các bạn.