Pinbelegung, Funktion, Funktionen und Anwendungen des Dekadenzähler-ICs CD4017B

Der CD4017B IC ist ein weit verbreiteter CMOS-Dekadenzähler, der für Sequenzierungs-, Zähl- und Timing-Anwendungen in der digitalen Elektronik entwickelt wurde.In diesem Artikel werden die CD4017B-Übersicht, Pinbelegungsdetails, Logik- und Zeitdiagramme, Spezifikationen, Funktionen, Arbeitsprinzipien, Kaskadierungsmethoden und mehr besprochen.

Katalog

CD4017B Übersicht

Die CD4017B Der Decade Counter IC ist ein digitaler integrierter CMOS-Schaltkreis, der Taktimpulse zählt und zehn sequentielle dekodierte Ausgänge bereitstellt.Er fungiert als Johnson-Zähler, bei dem jedes eingehende Taktsignal den aktiven HIGH-Ausgang von einem Pin zum nächsten verschiebt.Dadurch kann das Gerät in einem kontinuierlichen Zyklus wiederholt von 0 bis 9 zählen.

Intern kombiniert der CD4017B Flip-Flops und Decodierungslogik, um sicherzustellen, dass immer nur ein Ausgang (Q0–Q9) HIGH ist.Es verfügt über Steuereingänge wie Takt, Taktfreigabe und Reset, die eine präzise Steuerung des Zählens, Anhaltens und Neustartens der Sequenz ermöglichen.Der IC unterstützt einen weiten Betriebsspannungsbereich und bietet eine stabile CMOS-Leistung mit geringem Stromverbrauch.

CD4017B CAD-Modelle

Details zur Pinbelegung des CD4017B

Pin Nein.	Pin Name	Typ	Beschreibung
1	F5	Ausgabe	Decodierte Ausgabe 5 geht beim 6. Takt auf HIGH
2	Q1	Ausgabe	Dekodierte Ausgabe 1 geht beim 2. Takt auf HIGH
3	Q0	Ausgabe	Dekodierte Ausgabe 0 geht beim 1. Takt auf HIGH (Ausgangszustand)
4	Q2	Ausgabe	Dekodierte Ausgabe 2 geht beim 3. Takt auf HIGH
5	F6	Ausgabe	Dekodierte Ausgabe 6 geht beim 7. Takt auf HIGH
6	F7	Ausgabe	Decodierte Ausgabe 7 geht beim 8. Takt auf HIGH
7	Q3	Ausgabe	Dekodierte Ausgabe 3 geht beim 4. Takt auf HIGH
8	VSS/GND	Macht	Masse (0V Referenz)
9	F8	Ausgabe	Dekodierte Ausgabe 8 geht beim 9. Takt auf HIGH
10	Q4	Ausgabe	Dekodierte Ausgabe 4 geht beim 5. Takt auf HIGH
11	F9	Ausgabe	Decodierte Ausgabe 9 geht beim 10. Takt auf HIGH
12	Durchführen	Ausgabe	Verwendet für Kaskadierung;gibt alle 10 Taktimpulse ein Signal aus
13	Uhr aktivieren	Eingabe	Aktiv LOW; deaktiviert das Zählen, wenn HIGH
14	Uhr	Eingabe	Takteingang; Fortschritte zählen bei steigender Flanke
15	Zurücksetzen	Eingabe	Setzt den Zähler zurück an Q0 (aktives HIGH)
16	VDD / VCC	Macht	Positives Angebot Spannung

Äquivalentes Modell CD4017B

• CD4017BE

• MC14017B

• MC14017BCP

• HEF4017B

• HCF4017B

• TC4017BP

CD4017B Logikdiagramm

Das Logikdiagramm CD4017B zeigt einen Johnson-Zähler, der aus Flip-Flops und Logikgattern besteht, die zehn sequentielle Ausgänge (Q0–Q9) erzeugen.Bei jedem Taktimpuls ändern die internen Flip-Flops ihren Zustand und schalten jeweils einen Ausgang ein, während alle anderen auf LOW bleiben.Der Takteingang erhöht den Zählwert, während der Taktsperrstift den Vorgang anhalten kann, ohne ihn zurückzusetzen.Der Reset-Eingang zwingt den Zähler zurück auf Q0 und stellt so einen bekannten Startpunkt sicher.Das Übertragssignal erzeugt nach zehn Zählungen einen Impuls, sodass mehrere ICs für eine längere Zählung angeschlossen werden können.Interne Logikgatter übernehmen die Dekodierung und Schutzschaltungen helfen, die Eingänge vor Spannungsbelastung zu schützen.

Zeitdiagramm von CD4017B

Das Zeitdiagramm des CD4017B zeigt, wie sich die Ausgänge mit jedem Taktimpuls der Reihe nach ändern.Wenn der Reset aktiv ist, beginnt der Zähler bei Q0 und ist somit HIGH, während alle anderen Ausgänge LOW bleiben.Dadurch wird der Ausgangszustand des Zählers festgelegt.

Bei jeder steigenden Flanke des Taktsignals wechselt der HIGH-Ausgang von einem Pin zum nächsten (Q0 → Q1 → Q2 → … → Q9).Es ist jeweils nur ein Ausgang HIGH, wodurch eine klare Schritt-für-Schritt-Sequenz entsteht.Jeder Ausgang bleibt einen Taktzyklus lang HIGH, bevor er zum nächsten übergeht.

Das Taktsperrsignal kann den Zählvorgang unterbrechen.Wenn es HIGH ist, ignoriert der Zähler Taktimpulse und hält seinen aktuellen Ausgangszustand, bis das Sperrsignal wieder auf LOW geht.

Das Übertragssignal erzeugt einen Impuls, nachdem die gesamte Sequenz von Q0 bis Q9 abgeschlossen ist.Dieser Impuls dient zur Kaskadierung eines weiteren CD4017B, wodurch der Zählbereich auf über zehn Schritte erweitert werden kann.

CD4017B Funktionsblockdiagramm

CD4017B-Spezifikationen

Parameter	Wert
Versorgungsspannung (VDD)	3V bis 18V
Taktfrequenz (5V)	2,5 MHz
Taktfrequenz (10V)	5 MHz
Taktfrequenz (15V)	5,5 MHz
Taktimpuls Breite (5V)	200 ns
Taktimpuls Breite (10V)	90 ns
Taktimpuls Breite (15V)	60 ns
Anstieg/Fall der Uhr Zeit	Unbegrenzt
Uhrsperre Einrichtungszeit (5 V)	230 ns
Uhrsperre Einrichtungszeit (10 V)	100 ns
Uhrsperre Einrichtungszeit (15 V)	70 ns
Impuls zurücksetzen Breite (5V)	260 ns
Impuls zurücksetzen Breite (10V)	110 ns
Impuls zurücksetzen Breite (15V)	60 ns
Entfernen zurücksetzen Zeit (5V)	400 ns
Entfernen zurücksetzen Zeit (10V)	280 ns
Entfernen zurücksetzen Zeit (15V)	150 ns
Eingangsspannung Reichweite	-0,5 V bis VDD + 0,5V
Eingangsstrom	±10mA
Macht Zerstreuung	500 mW
Betrieb Temperatur	-55°C bis +125°C
Lagerung Temperatur	-65°C bis +150°C
Ausgang niedrig Spannung (VOL)	≤ 0,05 V
Ausgang hoch Spannung (VOH)	≈ VDD
Ausgangsstrom (IOL)	Bis zu 6,8 mA
Ausgangsstrom (IOH)	Bis zu -6,8 mA
Eingang niedrig Spannung (VIL)	1,5V bis 4V
Eingang hoch Spannung (VIH)	3,5 V bis 11 V
Ruhend Strom (IDD)	0,04 µA bis 100 µA

CD4017B-Funktionen

Vollständig statischer Betrieb

Der CD4017B arbeitet mit vollständig statischer CMOS-Logik, was bedeutet, dass er keine Mindesttaktfrequenz benötigt, um seinen Zustand aufrechtzuerhalten.Dadurch kann der Zähler seinen aktuellen Ausgang unbegrenzt halten, ohne Daten zu verlieren, wodurch er für Anwendungen mit niederfrequenten und intermittierenden Signalen geeignet ist.

Leistung bei mittlerer Geschwindigkeit

Dieser IC unterstützt den Betrieb mit mittlerer Geschwindigkeit und erreicht typischerweise bis zu 10 MHz bei VDD = 10 V.Es bietet zuverlässige Leistung für Timing-, Sequenzierungs- und Steuerschaltungen, ohne dass ein komplexes Hochgeschwindigkeitsdesign erforderlich ist.

10 dekodierte Ausgänge

Der CD4017B bietet zehn vollständig dekodierte Ausgänge (Q0–Q9).Es ist jeweils nur ein Ausgang HIGH, was das Schaltungsdesign vereinfacht, da keine zusätzliche Decodierungslogik erforderlich ist.

Johnson Counter Architecture

Es verwendet ein 5-stufiges Johnson-Zählerdesign, das sequentielles Zählen mit minimalem internen Schaltkreis ermöglicht.Diese Konfiguration gewährleistet reibungslose Ausgabeübergänge und einen effizienten Betrieb.

Schmitt-Trigger-Takteingang

Der Takteingang verfügt über einen Schmitt-Trigger, der die Störfestigkeit verbessert und ein sauberes Schalten auch bei langsamen oder verrauschten Eingangssignalen gewährleistet.Dies macht den IC unter realen Bedingungen stabiler.

Uhrsperrsteuerung

Mit der Funktion „Uhrsperre“ können Benutzer den Zählvorgang unterbrechen, ohne den Zähler zurückzusetzen.Bei Aktivierung ignoriert der IC Taktimpulse und behält seinen aktuellen Ausgangszustand bei.

Reset-Funktion

Der CD4017B verfügt über einen aktiven HIGH-Reset-Eingang, der den Zähler auf Q0 zurücksetzt.Dies gewährleistet ein vorhersehbares Startverhalten und ermöglicht eine einfache Neuinitialisierung im laufenden Betrieb.

Durchführung zur Kaskadierung

Ein integriertes Carry-Out-Signal ermöglicht die Kaskadierung mehrerer CD4017B ICs.Dadurch können Entwickler den Zählbereich für größere Sequenzierungssysteme auf über 10 Ausgänge erweitern.

Großer Betriebsspannungsbereich

Das Gerät arbeitet über einen weiten Versorgungsspannungsbereich von 3 V bis 18 V, wodurch es mit verschiedenen Stromversorgungssystemen kompatibel ist und sich sowohl für Low-Power- als auch für Standard-Logikanwendungen eignet.

Geringer Stromverbrauch

Als CMOS-Gerät verbraucht der CD4017B sehr wenig Strom, insbesondere unter statischen Bedingungen.Dadurch ist es ideal für batteriebetriebene und energieeffiziente Designs.

Standardisierte Ausgabeeigenschaften

Der IC bietet symmetrische Ausgangseigenschaften und gewährleistet so eine konsistente Leistung über alle Ausgangspins.Dies trägt dazu bei, ein einheitliches Timing und eine einheitliche Signalintegrität in Schaltkreisen aufrechtzuerhalten.

Wie verwende ich einen CD4017-IC?

Der IC CD4017 ist ein Dekadenzähler, der mit einer Versorgungsspannung typischerweise zwischen 3 V und 15 V arbeitet, wobei üblicherweise 5 V verwendet werden.Um es zu nutzen, verbinden Sie den VDD-Pin mit der positiven Versorgung und VSS mit Masse.Der Takteingang (Pin 14) empfängt Impulse von einer Signalquelle wie einem 555-Timer oder einem Mikrocontroller.Jeder Taktimpuls schaltet den Ausgang sequentiell von Q0 auf Q9 weiter, wobei jeweils nur ein Ausgang HIGH ist.Diese Ausgänge können mit LEDs oder anderen Lasten verbunden werden, um visuelle oder Steuersequenzen zu erstellen.

Der Zählvorgang kann über die Pins Clock Enable (Pin 13) und Reset (Pin 15) gesteuert werden.Wenn Sie die Taktfreigabe auf LOW halten, wird das normale Zählen ermöglicht, während die Einstellung auf HIGH die Sequenz pausiert.Wenn der Reset-Pin auf HIGH geschaltet wird, setzt er den Ausgang sofort auf Q0 zurück und startet den Zyklus neu.Der Carry-Out-Pin (Pin 12) kann zur Kaskadierung mehrerer CD4017-ICs verwendet werden, was eine erweiterte Zählung über zehn Schritte hinaus ermöglicht.

CD4017B Kaskadendiagramm

Das Kaskadendiagramm des CD4017B zeigt, wie mehrere CD4017-ICs verbunden werden, um den Zählbereich über 10 Ausgänge hinaus zu erweitern.In diesem Aufbau wird das Übertragssignal von einem IC zum Auslösen der nächsten Stufe verwendet, sodass die Sequenz von einem Zähler zum anderen fortgesetzt werden kann.Dadurch entsteht eine längere Zählkette, beispielsweise 20, 30 oder mehr Schritte, je nach Anzahl der verwendeten ICs.

Jede Stufe empfängt das gleiche Taktsignal, aber die Freigabe- und Rücksetzanschlüsse steuern, wann der nächste Zähler aktiv wird.Die erste Stufe zählt von Q0 bis Q9, und sobald sie ihren Zyklus abgeschlossen hat, ermöglicht sie es der nächsten Stufe, mit dem Zählen zu beginnen.Dieser Prozess wiederholt sich über Zwischen- und Endstufen und sorgt so für einen reibungslosen und kontinuierlichen Ablauf.

Logikgatter im Diagramm helfen dabei, den Übergang zwischen den Stufen zu synchronisieren und das richtige Timing aufrechtzuerhalten.Insgesamt ermöglicht die Kaskadierung den Einsatz des CD4017B in Anwendungen, die mehr als zehn sequentielle Ausgänge erfordern, wie beispielsweise erweiterte LED-Chaser oder mehrstufige Steuerungssysteme.

CD4017B-Anwendungen

• LED-Lauflicht-/Lauflichtschaltungen

• Lichtsequenzierungssysteme

• Digitale Zähler (Zählung 0–9)

• Frequenzteilerschaltungen

• Anwendungen zur Dekadenzählung

• Ampelsteuerungssysteme usw.

Vergleich: CD4017B vs. CD4017

Parameter	CD4017B	CD4017
Serientyp	Verbessertes „B“ Serie CMOS	Originales CMOS Serie
Funktion	Dekadenzähler / Teiler	Dekadenzähler / Teiler
Anzahl Ausgänge	10 entschlüsselt Ausgänge	10 entschlüsselt Ausgänge
Betrieb Spannung	3V bis 18V	3V bis 15V (typisch)
Geschwindigkeit Leistung	Höhere Geschwindigkeit	Niedrigere Geschwindigkeit
Macht Verbrauch	Niedriger (optimiert CMOS)	Etwas höher
Störfestigkeit	Verbessert	Standard
Eingabestruktur	Schmitt-Trigger Eingänge	Grundlegende Eingaben
Ausgabelaufwerk Fähigkeit	Besser	Standard
Zuverlässigkeit	Höher (erweitert Entwurf)	Niedriger im Vergleich zur B-Version
Verfügbarkeit	Häufiger heute	Seltener (ältere Version)
Bewerbung Eignung	Moderne Designs	Legacy oder Basic Entwürfe

CD4017B Bestellvarianten

Teil Nummer	Paket Typ	Stifte	Paket Code	Verpackung Menge	Öko Status	Betrieb Temperatur (°C)
CD4017BE	PDIP	16	N	25	Bleifrei (RoHS)	-55 bis 125
CD4017BEE4	PDIP	16	N	25	Bleifrei (RoHS)	-55 bis 125
CD4017BF	CDIP	16	J	1	Noch offen	-55 bis 125
CD4017BF3A	CDIP	16	J	1	Noch offen	-55 bis 125
CD4017BM	SOIC	16	D	40	Grün (RoHS)	-55 bis 125
CD4017BM96	SOIC	16	D	2500	Grün (RoHS)	-55 bis 125
CD4017BM96G4	SOIC	16	D	2500	Grün (RoHS)	-55 bis 125
CD4017BMG4	SOIC	16	D	40	Grün (RoHS)	-55 bis 125
CD4017BNSR	SO (Klein Gliederung)	16	NS	2000	Grün (RoHS)	-55 bis 125
CD4017BNSRG4	SO (Klein Gliederung)	16	NS	2000	Grün (RoHS)	-55 bis 125
CD4017BPW	TSSOP	16	PW	90	Grün (RoHS)	-55 bis 125
CD4017BPWR	TSSOP	16	PW	2000	Grün (RoHS)	-55 bis 125
CD4017BPWRE4	TSSOP	16	PW	2000	Grün (RoHS)	-55 bis 125
CD4017BPWRG4	TSSOP	16	PW	2000	Grün (RoHS)	-55 bis 125

Mechanische Abmessungen

Fazit

Der CD4017B IC ist ein vielseitiger und effizienter Dekadenzähler, der das sequentielle Logikdesign vereinfacht, indem er zehn dekodierte Ausgänge in einem einzigen Chip bereitstellt.Sein stabiler Betrieb, der geringe Stromverbrauch und die flexiblen Steuerfunktionen wie Taktsperre und Reset machen ihn für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet.Die Möglichkeit, mehrere ICs zu kaskadieren, erhöht den Nutzen in erweiterten Zähl- und Sequenzierungssystemen weiter.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Wie hoch ist der maximale Ausgangsstrom des CD4017B?

Abhängig von der Versorgungsspannung kann der CD4017B bis zu etwa 6,8 mA pro Ausgang liefern oder aufnehmen.

2. Wie viele LEDs können an einen CD4017B angeschlossen werden?

Es können bis zu 10 LEDs angeschlossen werden, eine pro Ausgang (Q0–Q9), da jeweils nur ein Ausgang HIGH ist.

3. Kann CD4017B ohne Mikrocontroller funktionieren?

Ja, es kann mit einer einfachen Taktquelle wie einem 555-Timer betrieben werden, ohne dass ein Mikrocontroller erforderlich ist.

4. Was passiert, wenn der Taktsperrstift schwebend bleibt?

Dies kann zu einem instabilen Betrieb führen;Es wird empfohlen, es für die normale Zählung an Masse anzuschließen.

5. Wie begrenzen Sie die Anzahl auf weniger als 10 Ausgänge?

Verbinden Sie den Reset-Pin mit einem ausgewählten Ausgang (z. B. Q5), um den Zähler vorzeitig zurückzusetzen und die Sequenz zu begrenzen.

6. Was ist der Unterschied zwischen Carry-Out- und Output-Pins?

Die Ausgangspins (Q0–Q9) liefern sequentielle Signale, während der Übertrag für die Kaskadierung von Zählern verwendet wird.

7. Benötigt CD4017B Pull-Up- oder Pull-Down-Widerstände?

Ja, ungenutzte Eingänge wie Reset und Taktsperre sollten an einen definierten Logikpegel gebunden werden, um Rauschen zu vermeiden.

8. Kann CD4017B zur Frequenzteilung verwendet werden?

Ja, es kann die Eingangstaktfrequenz unter Verwendung ausgewählter Ausgänge durch 10 oder andere Werte teilen.