IC Cộng 4 bit CD4008 -sơ đồ, thông suất kỹ thuật

IC CD4008 thuộc dòng IC CD4000 và là bộ cộng đầy đủ nhị phân 4 bit. Trong thực tế có rất nhiều loại bộ cộng nhị phân được sử dụng trong các mạch thiết bị. Vậy IC cộng 4 bit CD4008 là gì? Thông số kỹ thuật của CD4008 ra sao? Đặc tính của CD4008 như thế nào? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu trong nội dung của bài chia sẻ này nhé.

IC cộng 4 bit CD4008 là gì?

CD4008 là chip CMOS có thể cộng hai số nhị phân 4 bit. Kết quả được đưa ra ngay lập tức dưới dạng số 5 bit. Nó được gọi là Bộ cộng đầy đủ 4 bit .

Bộ cộng là một mạch cộng hai số nhị phân. Bộ cộng là bộ cộng nửa hoặc bộ cộng đầy đủ . Sự khác biệt là bộ cộng đầy đủ cũng có bit Carry-In, trong khi bộ cộng một nửa thì không.

CD4008 bao gồm bốn giai đoạn bổ sung đầy đủ với khả năng cung cấp dịch vụ nhanh chóng từ giai đoạn này sang giai đoạn khác. Mạch điện được bao gồm để cung cấp khả năng “thực hiện song song” nhanh nhưng để cho phép hoạt động tốc độ cao trong các phần số học sử dụng một số CD4008. Đầu vào CD4008 bao gồm bốn bộ bit sẽ được thêm vào, A1 đến A4 và B1 đến B4, ngoài bit “Mang vào” từ phần trước. Đầu ra CD4008 bao gồm bốn bit tổng, S1 đến S4. Ngoài "thực hiện song song" tốc độ cao có thể được sử dụng ở phần CD4008 tiếp theo.

Xem thêm: Cầu chì nhiệt là gì? Ứng dụng của cầu chì nhiệt

Thông số kỹ thuật của CD4008

• Tổng thời gian cần thiết để xuất giá trị là 160ns.
• Biên độ nhiễu ở các điện áp khác nhau: 1V ở 5V, 2V ở 10V, và 2.5V ở 15V.
• Điện áp hoạt động bình thường của CD4008 là từ 5 đến 15V, và có thể hoạt động tối đa ở 20V.
• Dòng đầu vào tối đa phải là 1uA ở 18V.
• Nhiệt độ hoạt động tối đa là 25 độ ở 18V và 1uA.
• Hầu hết các thông số kỹ thuật và tính năng chỉ hoạt động chính xác khi IC được sử dụng ở mức điện áp 5V.

Sơ đồ chân của IC-CD4008

Đặc tính của IC cộng CD4008

• Loại điện áp cao (Định mức 20V) so với các thiết bị CMOS khác

• 4 Kết quả tổng cộng với Kết quả thực hiện nhìn về phía trước song song 

• Vận hành tốc độ cao - Sum In-To-Sum Out, 160ns Typ; Mang vào để mang đi, 5ns Typ. Tại VDD = 10V, CL=50pF 

• Đặc điểm đầu ra đối xứng chuẩn hóa

• Có 16 chân ở các dạng package PDIP, CDIP, SOIC và TSSOP

• 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'”

Nguyên lý của bộ cộng 4-Bit CD4008

Bộ cộng 4-Bit CD4008 là một IC (Integrated Circuit) được sử dụng để thực hiện phép cộng 4-bit trên các tín hiệu điện. Nguyên lý hoạt động của bộ cộng này dựa trên nguyên tắc của hệ thống đếm nhị phân, trong đó mỗi bit có giá trị là 0 hoặc 1.

Bộ cộng 4-Bit CD4008 được thiết kế với 4 đầu vào (A0, A1, A2, A3) và 4 đầu ra (S0, S1, S2, S3). Khi các tín hiệu đầu vào được cấp vào IC, bộ cộng sẽ thực hiện phép cộng trên các bit tương ứng và đưa kết quả về đầu ra tương ứng.

Để thực hiện phép cộng, bộ cộng 4-Bit CD4008 sử dụng mạch logic adder-subtractor (cộng trừ hai số nhị phân) để thực hiện phép tính. Mạch adder-subtractor này sẽ nhận các tín hiệu đầu vào và thực hiện phép cộng hoặc phép trừ tùy thuộc vào tín hiệu điều khiển.

Bên cạnh đó, bộ cộng 4-Bit CD4008 còn được trang bị một số tính năng như chọn chế độ hoạt động, chọn dấu (+/-) cho phép trừ, chọn đầu vào carry-in (CI) và carry-out (CO) để kết nối với các bộ cộng khác để thực hiện phép tính với số lớn hơn.

Tóm lại, bộ cộng 4-Bit CD4008 là một IC được sử dụng để thực hiện phép cộng 4-bit dựa trên nguyên tắc của hệ thống đếm nhị phân và sử dụng mạch adder-subtractor để thực hiện phép tính.

Bộ cộng đầy đủ hoạt động với sự kết hợp của các cổng logic XOR, AND và OR. Trong sơ đồ mạch, hai cổng XOR được sử dụng để thực hiện phép cộng hai giá trị đầu vào và tính toán giá trị bit nhớ. Hai cổng AND và một cổng OR sẽ được sử dụng để tính toán giá trị đầu ra dựa trên các giá trị đầu vào từ lần thực hiện trước.

Bảng sự thật của bộ cộng đầy đủ có 2 đầu vào và 1 bit nhớ như sau:

Trong bảng này, A và B là hai giá trị đầu vào và Cin là giá trị bit nhớ từ lần thực hiện trước. Cout là giá trị bit nhớ của lần thực hiện hiện tại, còn S là giá trị đầu ra. Kết quả phụ thuộc vào các giá trị đầu vào và bit nhớ, và được tính toán bằng cách sử dụng các cổng XOR, AND và OR trong mạch cộng đầy đủ.

Trong IC CD4008, mỗi bộ cộng sẽ tuân theo bảng sự thật ở các đầu vào cụ thể. Bốn bộ cộng đầy đủ sẽ được kết hợp để tạo thành cấu trúc bên trong của nó.

Bộ cộng đầu tiên sẽ lấy hai đầu vào từ bên ngoài và đầu vào thứ ba sẽ sử dụng giá trị của bộ cộng trước đó. Sự kết hợp của 4 bộ cộng này sẽ hoạt động theo chuỗi, bắt đầu từ bit thấp nhất đến bit cao nhất và có khả năng cộng bit nhớ.

Mặc dù hai bộ cộng một nửa có thể tạo ra một bộ cộng đầy đủ, nhưng chúng sẽ phức tạp hơn so với bộ cộng đầy đủ duy nhất. Bộ cộng đầy đủ là phiên bản đơn giản hóa của sự kết hợp của hai bộ cộng đầy đủ.

Cách sử dụng CD4008

Để có thể sử dụng Full Adder trong chip, đầu tiên bạn phải kết nối  chân VDD  và  chân GND  với nguồn điện. Bạn có thể sử dụng điện áp nguồn ở bất kỳ đâu từ 3V đến 15V.

Một số phiên bản của chip hỗ trợ lên đến 20V. Kiểm tra bảng dữ liệu của phiên bản chip của bạn để biết các giá trị chính xác.

Các chân A0 đến A3  là đầu vào cho 4 bit của số A.

Các chân B0 đến B3  là đầu vào cho 4 bit của số B.

Chân C IN là đầu vào cho bit Carry-In. Nó chỉ được sử dụng nếu bạn đang kết hợp nhiều bộ cộng. Đặt ở mức THẤP khi không sử dụng.

Các chân S0 đến S3  là đầu ra cho 4 bit của tổng S.

Chân C OUT là đầu ra cho bit thứ 5 của tổng S (hoặc bit Thực hiện).

Các lựa chọn thay thế và tương đương cho CD4008

Bạn có thể tìm thấy IC 4008 được đánh dấu là MC14008, HCF4008, TC4008 hoặc HEF4008. Thường có thêm một vài ký tự ở cuối (Ví dụ: MC14008B).

Điều này liên quan đến nhà sản xuất chip và công nghệ được sử dụng. Nhưng chức năng và các chân là như nhau.

Hoặc thử một trong các lựa chọn thay thế IC sau với chức năng Full Adder:

• 74HC82 : Bộ cộng đầy đủ 2 bit

• 74HC83 : Bộ cộng đầy đủ 4 bit

Ứng dụng bộ cộng 4-Bit CD4008

Bộ cộng 4-bit CD4008 là một bộ vi mạch kỹ thuật số, thường được sử dụng trong các mạch đếm và tính toán 4-bit. Đây là một bộ cộng 4-bit có cổng đầu vào-đầu ra song song, nghĩa là nó có khả năng cộng 4-bit các số học đồng thời trên 4 đường dữ liệu đầu vào và đưa ra kết quả trên 4 đường dữ liệu đầu ra.

Một số ứng dụng chủ yếu của bộ cộng 4-bit CD4008 bao gồm:

1. Bộ đếm 4-bit: CD4008 có thể được sử dụng để xây dựng các bộ đếm 4-bit đơn giản hoặc phức tạp, như bộ đếm đơn giản Up/Down, bộ đếm BCD, hoặc bộ đếm modulo.

2. Bộ cộng 4-bit trong tính toán đa năng: CD4008 có thể được sử dụng để thực hiện các phép tính đơn giản như cộng, trừ, nhân hoặc chia trên dữ liệu 4-bit. Điều này có thể được áp dụng trong các ứng dụng như máy tính đơn giản, bộ xử lý dữ liệu, hay bộ điều khiển.

3. Mạch mã hóa/ giải mã: CD4008 có thể được sử dụng để mã hóa hoặc giải mã dữ liệu 4-bit, ví dụ như mã hóa đầu vào từ các cảm biến hoặc mã giải mã để điều khiển động cơ hoặc các thiết bị khác.

4. Ứng dụng trong điều khiển và tự động hóa: CD4008 có thể được sử dụng trong các ứng dụng điều khiển và tự động hóa, như trong các hệ thống điều khiển đèn giao thông, hệ thống đo lường và điều khiển nhiệt độ, hoặc các ứng dụng tự động hóa công nghiệp khác.

5. Ứng dụng trong đồ chơi điện tử: CD4008 cũng có thể được sử dụng trong các đồ chơi điện tử, ví dụ như đồ chơi xếp hình điện tử, đồ chơi động cơ, hoặc các ứng dụng giải trí điện tử khác

Đây chỉ là một số ví dụ về ứng dụng của bộ cộng 4-bit CD4008, và bộ vi mạch này có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của dự án. Ví dụ, CD4008 có thể được sử dụng trong các mạch xử lý tín hiệu âm thanh hoặc hình ảnh, trong các hệ thống đo lường khoa học, hoặc trong các ứng dụng đồng bộ hóa dữ liệu, chỉ để kể vài ví dụ.

Tuy nhiên, khi thiết kế hay sử dụng bộ cộng 4-bit CD4008 hoặc bất kỳ vi mạch điện tử nào, cần lưu ý tuân thủ đúng các điều kiện hoạt động, đặc tính điện tử, điện áp, dòng điện, và các thông số kỹ thuật khác được quy định trong datasheet của sản phẩm, và luôn tuân theo các quy tắc thiết kế, lắp ráp và sử dụng đúng để đảm bảo tính tin cậy và an toàn của mạch điện tử.

Cách chuyển đổi bộ cộng 4-bit sang 8-bit hoặc nhiều hơn.

CD4008 có thể mở rộng thành bộ cộng 8 bit bằng cách gắn hai IC hoặc nó gắn thêm. Nhưng chúng ta cần đảm bảo đúng các giá trị đầu vào trên chân. Nếu các giá trị đầu vào bị xáo trộn thì không thể có được đầu ra chính xác.

Đầu ra chính xác sẽ luôn phụ thuộc vào giá trị đầu vào. Trong quá trình sử dụng CD4008, hãy luôn kiểm tra các chân đầu vào và giá trị của chúng để tránh bất kỳ lỗi toán học nào.

Kết luận

Bộ cộng 4-bit CD4008 là một linh kiện quan trọng trong việc xử lý số liệu và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp và điện tử. Việc hiểu rõ nguyên lý hoạt động và ứng dụng của bộ cộng 4-bit CD4008 sẽ giúp cho chúng ta có thể áp dụng nó vào các dự án và ứng dụng của mình một cách hiệu quả.

Trong thực tế , bộ cộng 4 bit CD4008 được sử dụng cho các phép toán số học cao, sử dụng trong thiết kế bộ logic đơn giản . CD4008 có thể mở rộng thành bộ cộng 8 bit bằng cách gắn hai IC hoặc nó gắn thêm để tiện với nhiều mục đích sử dụng khác nhau. Hy vọng bài chia sẻ này giúp các bạn hiểu thêm về IC CD4008