CD4011 CMOS-NAND-Gate-Schaltung, Spezifikationen und Äquivalente

Digitale Logikschaltungen sind auf zuverlässige und effiziente Komponenten angewiesen, um Signale zu verarbeiten und logische Operationen durchzuführen.Eines der am häufigsten verwendeten Geräte im CMOS-Logikdesign ist der CD4011, ein integrierter Quad-NAND-Gate-Schaltkreis mit zwei Eingängen aus der Logikfamilie der 4000er-Serie.In diesem Artikel geht es um das CMOS-NAND-Gate CD4011, einschließlich seiner Spezifikationen, Funktionen, Varianten, Äquivalente und mehr.

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CD4011 CMOS 2-Eingangs-NAND-Gate

Die CD4011 ist ein integrierter CMOS-Schaltkreis, der vier unabhängige NAND-Gatter mit zwei Eingängen in einem Gehäuse enthält.Es gehört zur CMOS-Logikfamilie der 4000er-Serie, die für ihren geringen Stromverbrauch und den stabilen digitalen Betrieb bekannt ist.Ein NAND-Gatter erzeugt nur dann einen LOW-Ausgang, wenn beide Eingänge HIGH sind, während alle anderen Eingangskombinationen einen HIGH-Ausgang erzeugen.Da NAND-Gatter viele Logikfunktionen implementieren können, gilt der CD4011 als flexibler Baustein in digitalen Schaltkreisen.

Die CD4011B ist eine verbesserte und weit verbreitete Version des ursprünglichen CD4011.Das Suffix „B“ weist auf ein verfeinertes CMOS-Design mit besserer elektrischer Leistung und Fertigungskonsistenz hin.Obwohl die Logikfunktion und die Pin-Konfiguration gleich bleiben, bietet der CD4011B typischerweise eine verbesserte Ausgangstreiberfähigkeit, eine bessere Störfestigkeit und einen größeren Betriebsspannungsbereich, normalerweise bis zu 18 V.

Heutzutage liefern viele Hersteller hauptsächlich CD4011B, was es zum gängigen Ersatz für das ursprüngliche CD4011 macht und gleichzeitig vollständig Pin-kompatibel bleibt.Wenn Sie am Kauf des CD4011 oder CD4011B interessiert sind, kontaktieren Sie uns bitte bezüglich Preis und Verfügbarkeit.

CAD-Modelle von CD4011

Pinbelegungsdetails von CD4011

Pin Nummer	Pin Name	Beschreibung
1	Geben Sie A ein	Erste Eingabe von NAND-Gate 1
2	Geben Sie B ein	Zweiter Eingang von NAND-Gate 1
3	Ausgabe J	Ausgabe von NAND Tor 1
4	Ausgabe K	Ausgabe von NAND Tor 2
5	Geben Sie C ein	Erste Eingabe von NAND-Gate 2
6	Geben Sie D ein	Zweiter Eingang von NAND-Gate 2
7	Boden (VSS)	Bodenreferenz für den IC
8	Geben Sie E ein	Erste Eingabe von NAND-Gate 3
9	Geben Sie F ein	Zweiter Eingang von NAND-Gate 3
10	Ausgang L	Ausgabe von NAND Tor 3
11	Ausgabe M	Ausgabe von NAND Tor 4
12	Geben Sie G ein	Erste Eingabe von NAND-Gate 4
13	Geben Sie H ein	Zweiter Eingang von NAND-Gate 4
14	VCC (VDD)	Positive Kraft Versorgung für den IC

Äquivalentes Modell von CD4011

• HCF4011

• HEF4011

• MC14011

• TC4011

• NTE4011

• 74HC00

• 74HC01

• 74HC03

• CD4093

• CD40107

CD4011 Varianten IC

Bestellbar Gerät	Status	Paket Typ	Paket Zeichnen	Stifte	Paket Menge	Öko Planen	Führung/Ball Fertig	MSL Spitzentemperatur	Betrieb Temperatur (°C)	Gerät Markierung
CD4011BE	Aktiv	PDIP	N	14	25	Grün (RoHS & kein Sb/Br)	CU NIPDAU	N/A für Packungstyp	-55 bis 125	CD4011BE
CD4011BEE4	Aktiv	PDIP	N	14	25	Grün (RoHS & kein Sb/Br)	CU NIPDAU	N/A für Packungstyp	-55 bis 125	CD4011BE
CD4011BF	Aktiv	CDIP	J	14	1	Noch offen	A42	N/A für Packungstyp	-55 bis 125	CD4011BF
CD4011BF3A	Aktiv	CDIP	J	14	1	Noch offen	A42	N/A für Packungstyp	-55 bis 125	CD4011BF3A
CD4011BM	Aktiv	SOIC	D	14	50	Grün (RoHS & kein Sb/Br)	CU NIPDAU	Level-1-260C-UNLIM	-55 bis 125	CD4011BM
CD4011BM96	Aktiv	SOIC	D	14	2500	Grün (RoHS & kein Sb/Br)	CU NIPDAU	Level-1-260C-UNLIM	-55 bis 125	CD4011BM
CD4011BM96E4	Aktiv	SOIC	D	14	2500	Grün (RoHS & kein Sb/Br)	CU NIPDAU	Level-1-260C-UNLIM	-55 bis 125	CD4011BM
CD4011BME4	Aktiv	SOIC	D	14	50	Grün (RoHS & kein Sb/Br)	CU NIPDAU	Level-1-260C-UNLIM	-55 bis 125	CD4011BM
CD4011BMT	Aktiv	SOIC	D	14	250	Grün (RoHS & kein Sb/Br)	CU NIPDAU	Level-1-260C-UNLIM	-55 bis 125	CD4011BM
CD4011BPW	Aktiv	TSSOP	PW	14	90	Grün (RoHS & kein Sb/Br)	CU NIPDAU	Level-1-260C-UNLIM	-55 bis 125	CM011B
CD4011BPWE4	Aktiv	TSSOP	PW	14	90	Grün (RoHS & kein Sb/Br)	CU NIPDAU	Level-1-260C-UNLIM	-55 bis 125	CM011B
CD4011BPWR	Aktiv	TSSOP	PW	14	2000	Grün (RoHS & kein Sb/Br)	CU NIPDAU	Level-1-260C-UNLIM	-55 bis 125	CM011B
CD4011BPWRG4	Aktiv	TSSOP	PW	14	2000	Grün (RoHS & kein Sb/Br)	CU NIPDAU	Level-1-260C-UNLIM	-55 bis 125	CM011B

Schaltplan von CD4011

Das Schaltbild des CD4011 zeigt die interne CMOS-Struktur, die zur Implementierung der vier NAND-Gatter mit 2 Eingängen im IC verwendet wird.Jedes Gate besteht aus einer Kombination aus PMOS-Transistoren, die mit der positiven Versorgung (VDD) verbunden sind, und NMOS-Transistoren, die mit Masse verbunden sind (VSS).Die PMOS-Transistoren bilden das Pull-Up-Netzwerk, während die NMOS-Transistoren das Pull-Down-Netzwerk bilden.Diese komplementäre Anordnung ist typisch für die CMOS-Logik und ermöglicht dem IC einen geringen Stromverbrauch und ein stabiles Schaltverhalten.

Das Diagramm zeigt auch, dass zwei Eingangssignale die Transistorpaare in jedem NAND-Gatter steuern.Wenn beide Eingänge HIGH sind, leiten die NMOS-Transistoren und stellen einen Pfad zur Masse her, wodurch der Ausgang auf LOW gesetzt wird.Wenn einer oder beide Eingänge LOW sind, schalten sich die PMOS-Transistoren ein und ziehen den Ausgang HIGH.Dieses Schaltverhalten erzeugt die NAND-Logikfunktion, bei der der Ausgang nur dann LOW wird, wenn beide Eingänge HIGH sind.

Ein anderer Teil des Diagramms zeigt das Eingangsschutznetzwerk, das mit jedem Eingangspin verbunden ist.Diese Schutzdioden tragen dazu bei, die internen CMOS-Transistoren vor Spannungsspitzen oder elektrostatischer Entladung (ESD) zu schützen.Der untere Abschnitt der Abbildung enthält außerdem ein vereinfachtes Logikdiagramm, das zeigt, wie die beiden Eingänge eine Inverterstufe durchlaufen und zum NAND-Ausgang kombiniert werden.

Technische Spezifikationen von CD4011

CD4011BE-Spezifikationen:

Parameter	Wert
Lebenszyklusstatus	Aktiv
Fabrikleiter Zeit	-
Kontaktbeschichtung	Gold
Montieren	Durchgangsloch
Montageart	Durchgangsloch
Paket/Koffer	14-DIP (0,300, 7,62 mm)
Anzahl der Pins	14
Gewicht	927,99329 mg
Logikpegel-Hoch	3,5V – 11V
Logikpegel niedrig	1,5V – 4V
Betrieb Temperatur	−55 °C bis 125 °C
Verpackung	Rohr
Serie	4000B
JESD-609-Code	e4
Teilestatus	Aktiv
Feuchtigkeit Empfindlichkeitsstufe (MSL)	1 (Unbegrenzt)
Anzahl Kündigungen	14
Kündigung	Durchgangsloch
ECCN-Code	EAR99
Spannung – Versorgung	3V – 18V
Terminal Position	Dual
Anzahl Funktionen	4
Versorgungsspannung	5V
Basisteilenummer	CD4011
Pin-Anzahl	14
Anzahl Ausgänge	1
Maximale Leistung Aktuell	6,8mA
Versorgung Spannung-Min (Vsup)	3V
Anzahl Kanäle	4
Ladekapazität	50 pF
Macht Zerstreuung	100 mW
Ausgangsstrom	6,8mA
Vermehrung Verzögerung	90 ns
Ruhend Aktuell	5 µA
Schalten Sie die Einschaltverzögerung ein Zeit	90 ns
Logikfunktion	NAND
Anzahl der Eingänge	2
Logiktyp	NAND-Gate
Max. IOL	0,0068 A
Maximale Ausbreitung Verzögerung bei V, Max. CL	90 ns bei 15 V, 50 pF
Eingabe Kapazität	5 pF
Stromversorgung Strom-Max (ICC)	0,03mA
Aktuell – Ruhezustand (Max)	1 µA
Schmitt-Trigger Eingabe	Nein
Höhe	5,08 mm
Länge	19,3 mm
Breite	6,35 mm
Dicke	3,9 mm
REACH SVHC	Kein SVHC
RoHS-Status	RoHS3-konform
Bleifrei	Bleifrei

Besondere Merkmale von CD4011

Geringe Ausbreitungsverzögerung

Der CD4011B bietet eine schnelle Schaltleistung mit einer typischen Ausbreitungsverzögerung von etwa 60 ns bei Betrieb bei VDD = 10 V und einer Lastkapazität von 50 pF.Dadurch kann das Gerät schnell auf Änderungen des Eingangssignals reagieren und ein stabiles Logik-Timing in digitalen Schaltkreisen aufrechterhalten.

Gepufferte Ein- und Ausgänge

Der IC verfügt über gepufferte Eingangs- und Ausgangsstufen, die zur Verbesserung der Signalstabilität beitragen und die Auswirkungen von Rauschen oder Signalverzerrungen reduzieren.Durch gepufferte Stufen kann das Logikgatter außerdem angeschlossene Komponenten zuverlässiger ansteuern.

Symmetrische Ausgabeeigenschaften

Der CD4011B ist mit standardisierten symmetrischen Ausgangseigenschaften ausgestattet, was bedeutet, dass die Ausgangsansteuerfähigkeit sowohl für HIGH- als auch LOW-Logikpegel ausgeglichen ist.Dies verbessert die Signalkonsistenz über verschiedene Betriebsbedingungen hinweg.

Sehr niedriger Eingangsstrom

Das Gerät zeichnet sich durch einen extrem niedrigen maximalen Eingangsstrom von etwa 1 µA bei 18 V aus, selbst über den gesamten Betriebstemperaturbereich.Dieser niedrige Eingangsstrom ist ein wesentlicher Vorteil der CMOS-Technologie und trägt zu einer effizienten Stromnutzung bei.

Breiter Versorgungsspannungsbereich

Der CD4011B unterstützt einen breiten Betriebsspannungsbereich von 3 V bis 18 V und ermöglicht so den Einsatz in vielen verschiedenen digitalen Systemen, ohne dass eine komplexe Spannungsregelung erforderlich ist.

Stabilität der Rauschmarge

Der IC behält über den gesamten Temperaturbereich eine hohe Rauschmarge bei und verbessert so die Zuverlässigkeit in Umgebungen, in denen elektrisches Rauschen digitale Signale beeinträchtigen kann.

Vollständig getesteter Ruhestrom

Jedes CD4011B-Gerät wird zu 100 % auf Ruhestrom bei 20 V getestet, um einen zuverlässigen Betrieb bei geringem Stromverbrauch zu gewährleisten und die ordnungsgemäße CMOS-Leistung zu bestätigen.

Einhaltung des JEDEC-Standards

Der CD4011B erfüllt die Anforderungen des vorläufigen JEDEC-Standards Nr. 13B, der Spezifikationen für CMOS-Logikgeräte der „B“-Serie definiert und so Kompatibilität und standardisierte elektrische Eigenschaften herstellerübergreifend gewährleistet.

Wie verwende ich CD4011?

Der CD4011 kann verwendet werden, indem eine ordnungsgemäße Stromversorgungsverbindung bereitgestellt und digitale Eingangssignale an seine NAND-Gatter angelegt werden.Der IC arbeitet typischerweise in einem Versorgungsbereich von 3 V bis 18 V, wobei VDD (Pin 14) mit der positiven Versorgung und VSS (Pin 7) mit Masse verbunden ist.Sobald die internen NAND-Gatter mit Strom versorgt werden, sind sie bereit, Eingangslogiksignale zu verarbeiten.

Um ein NAND-Gatter zu verwenden, werden zwei Eingangssignale an seine Eingangspins angelegt.Der Ausgangspin erzeugt dann ein Ergebnis basierend auf der NAND-Logikregel, wobei der Ausgang nur dann LOW wird, wenn beide Eingänge HIGH sind.Wenn einer oder beide Eingänge LOW sind, bleibt der Ausgang HIGH.

Der CD4011 enthält vier unabhängige NAND-Gatter, die mehrere Logikoperationen innerhalb eines einzigen Chips ermöglichen.Jedes Gatter kann separat betrieben werden, sodass Entwickler Logikfunktionen wie Signalinvertierung, Gating oder einfache digitale Steuerung innerhalb einer Schaltung kombinieren können.

Breite Einsatzmöglichkeiten von CD4011

• Digitale Logiksysteme

• Logische Signalverarbeitung

• Integrierte Systemlogiksteuerung

• Mikrocontroller-Schnittstellenlogik

• Digitale Signalaufbereitung

• Entscheidungssysteme auf Logikebene

• Industrielle digitale Steuerungen

• Unterhaltungselektronik-Logiksysteme

• Bildungsprojekte im Bereich der digitalen Elektronik

• Entwicklung digitaler Hardware-Prototypen

Vergleich: CD4011 vs. anderer CMOS-IC

IC Modell	Logik Typ	Nummer von Gates	Eingaben pro Tor	Versorgung Spannungsbereich	Speziell Funktion
CD4011	Quad-NAND-Gate	4	2	3V – 18V	Standard-CMOS NAND-Logik
CD4093	Quad-NAND-Gate	4	2	3V – 18V	Schmitt-Trigger Eingänge
CD4001	Quad-NOR-Tor	4	2	3V – 18V	NOR-Logik Konfiguration
CD4023	Dreifaches NAND-Gate	3	3	3V – 18V	NAND mit 3 Eingängen Tore
CD4012	Duales NAND-Gate	2	4	3V – 18V	NAND mit 4 Eingängen Tore

Mechanische Abmessungen CD4011

Hersteller

Texas Instruments betreibt fortschrittliche Halbleiterfertigungsanlagen, die die Waferverarbeitung in großen Mengen, Präzisionslithographie und die zuverlässige Herstellung von CMOS-Transistoren unterstützen.Texas Instruments nutzt automatisierte Montage-, Verpackungs- und elektrische Prüfsysteme, um eine gleichbleibende Geräteleistung, Qualitätskontrolle und langfristige Zuverlässigkeit sicherzustellen.Ihr Herstellungsprozess folgt außerdem strengen Industriestandards, einschließlich RoHS-Konformität und JEDEC-Spezifikationen, um sicherzustellen, dass die CD4011-Geräte die globalen Anforderungen an elektronische Komponenten erfüllen.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Was macht ein CD4011-NAND-Gatter eigentlich in der digitalen Logik?

Der CD4011 führt die NAND-Logikoperation aus, was bedeutet, dass der Ausgang nur dann LOW wird, wenn beide Eingänge HIGH sind.Bei allen anderen Eingangskombinationen bleibt der Ausgang HIGH, sodass verschiedene Logikfunktionen implementiert werden können.

2. Was ist der Unterschied zwischen CD4011 und CD4011B?

Der CD4011B ist eine verbesserte Version mit besseren elektrischen Eigenschaften, höherer Störfestigkeit und einem größeren Betriebsspannungsbereich bei gleichbleibender Pin-Konfiguration und Logikfunktion.

3. Mit welcher Versorgungsspannung arbeitet der CD4011?

Der CD4011 arbeitet typischerweise in einem weiten Spannungsbereich von 3 V bis 18 V und eignet sich daher für verschiedene CMOS-Logiksysteme.

4. Wie viele NAND-Gatter befinden sich in einem CD4011-IC?

Der CD4011 enthält vier unabhängige NAND-Gatter mit zwei Eingängen, die mehrere Logikoperationen innerhalb eines integrierten Schaltkreispakets ermöglichen.

5. Kann CD4011 mit anderen CMOS-Logik-ICs arbeiten?

Ja, der CD4011 ist für die Zusammenarbeit mit anderen CMOS-Geräten der 4000er-Serie konzipiert und gewährleistet kompatible Logikpegel und stabile Signalinteraktion.

6. Welche Gehäusetypen sind für den CD4011 IC verfügbar?

Der CD4011 ist je nach Hersteller und Anwendungsanforderungen in verschiedenen Gehäusetypen wie PDIP, SOIC, TSSOP und CDIP erhältlich.

7. Wie groß ist die Ausbreitungsverzögerung des CD4011B?

Der CD4011B hat typischerweise eine Ausbreitungsverzögerung von etwa 60–90 ns, abhängig von der Versorgungsspannung und der Lastkapazität.

8. Warum gilt der CD4011 als universeller Logikbaustein?

NAND-Gatter können kombiniert werden, um andere Logikgatter wie UND, ODER und NICHT zu erstellen, wodurch sich der CD4011 für den Aufbau komplexer digitaler Logikschaltungen eignet.

9. In welchem ​​Temperaturbereich kann der CD4011 betrieben werden?

Die meisten CD4011-Geräte arbeiten in einem Temperaturbereich von –55 °C bis 125 °C und ermöglichen so einen zuverlässigen Einsatz in industriellen und elektronischen Umgebungen.