4000シリーズ集積回路

4000シリーズは、 1968年にRCAによって初めて導入されたCMOS ロジックの集積回路（IC）ファミリです。^[1] 1975年頃から徐々に4000Bバッファシリーズに移行しました。^[2]同時代のロジックファミリよりもはるかに広い電源電圧範囲（「B」シリーズの推奨範囲は3V～18V）でした。この初期の時代に活動していたほぼすべてのICメーカーがこのシリーズのモデルを製造しました。その命名規則は現在でも使用されています。

4000シリーズは、1968年にRCA ^{[1]によって}CD4000 COS/MOSシリーズとして発表されました。これは、トランジスタ・トランジスタ・ロジック（TTL）チップの7400シリーズの低消費電力でより多用途な代替品でした。ロジック機能は、新たに導入された相補型金属酸化膜半導体（CMOS）技術で実装されました。RCAは当初「COS/MOS」（相補型対称金属酸化膜半導体の略）というラベルで販売していましたが、この技術を指すために業界ではより短いCMOSという用語が好まれるようになりました。^{[3]このシリーズの最初のチップは、}アルバート・メドウィン率いるグループによって設計されました。^[4]

当初、TTL ベースの設計に比べて比較的低速であったため、広く採用されることはなかった。速度の制限は、新しい製造方法 (金属の代わりにポリシリコンのセルフアライン ゲートなど) によって最終的に克服された。これらの CMOS バリアントは、当時の TTL と同等のパフォーマンスを発揮した。このシリーズは 1970 年代後半から 1980 年代にかけて拡張され、45xx および 45xxx という指定が与えられた新しいモデルが登場したが、エンジニアの間では依然として 4000 シリーズの一部と見なされていることが多い。1990 年代には、一部のメーカー ( Texas Instrumentsなど) が 4000 シリーズを新しいHCMOSベースの設計に移植し、より高速な速度を実現した。

4000シリーズは、TTLと比較して、比較的低い消費電力、広範囲の電源電圧、および大幅に増加した負荷駆動能力（ファンアウト）により、よりシンプルな回路設計を可能にします。このため、このシリーズはLSI設計のプロトタイプ作成に最適です。TTL ICも同様にモジュール化されていますが、通常、CMOSのような対称的な駆動力がないため、出力にかかる負荷をより考慮する必要があります。TTLと同様に、バッファ付きモデルはより高い電流を駆動できます（主にオクタルラッチや3ステートドライバなどのI/Oデバイスで使用可能）が、適切に減衰または終端しないと、リンギング（過渡振動）が発生するリスクがわずかに高くなります。^{[5] [6]多くのモデルには、完全に統合された}7セグメントディスプレイカウンタ、ウォーキングリングカウンタ、および全加算器を含む高度な統合が含まれています。

論理ゲート

ビーチサンダル

• 4013 – デュアルD タイプ フリップフロップ。各フリップフロップには独立したデータ、Q、/Q、クロック、リセット、セットがあります。
• 40174 – 16 進 D タイプ フリップフロップ。各フリップフロップには独立したデータと Q があります。すべてクロックとリセットを共有します。
• 40175 – クアッド D タイプ フリップフロップ。各フリップフロップには独立したデータ、Q、/Q があります。すべてクロックとリセットを共有します。

カウンター

• 4017 – 10 出力デコーダーを備えた10 進カウンター。
• 4026 – 7 セグメントの数字をデコードして出力する 10 進カウンタ。
• 40110 – 25 mA 出力ドライバを備えた7 セグメントディスプレイ デコーダを備えたアップ/ダウン 10 進カウンタ。
• 40192 – 4 ビット BCD プリセットを備えたアップ/ダウン 10 進カウンター。
• 40193 – 4 ビットのバイナリプリセットを備えたアップ/ダウン バイナリ カウンター。

デコーダー

• 4028 – 4 ビットBCDから 10 出力のデコーダ (3 ビット バイナリから 8 出力のデコーダとしても使用可能)
• 4511 – 25 mA 出力ドライバを備えた4 ビット BCD から7 セグメントディスプレイ デコーダ。

タイマー

• 4047 –外部RC発振器を備えた単安定/非安定マルチバイブレーター。
• 4060 – 外部 RC または水晶発振器(長時間)を備えた 14 ビット リップル カウンター(シュミット トリガー入力) (32.768 kHz 水晶で使用可能)
• 4541 – 外部 RC 発振器を備えた 16 ビット リップル カウンター (長時間)。

アナログ

• 4051 – シングル 8 チャンネル アナログ MUX。
• 4066 – クワッド SPSTアナログ スイッチ。

ウィキブック「実用電子工学」には、4000シリーズ集積回路に関するページがあります。

定期刊行物

• 新しい低電圧 COS/MOS IC (CD4000A); RCA エンジニア; 第 17 巻第 1 号; 1971 年 6 月から 1971 年 7 月; 40 ～ 45 ページ。
• COS/MOS IC に関する 15 の記事、RCA Engineer、第 18 巻第 4 号、1972 年 12 月から 1973 年 1 月。

書籍

• CMOS クックブック; 第 4 版; Don Lancaster、Howard Berlin; Elsevier; 512 ページ; 2019 年; ISBN 978-0672213984 . (アーカイブ) 
• CMOS ソースブック; 第 1 版; Newton Braga; Prompt Press; 390 ページ; 2001 年; ISBN 978-0790612348。 
• CMOS 集積回路の理解; 第 2 版; Roger MelenおよびHarry Garland ; Sams Publishing; 144 ページ; 1979 年; ISBN 978-0672215988 . (アーカイブ) 
• CMOS IC プロジェクトの第 2 巻、第 1 版、RA Penfold、Bernard Babani Publishing、127 ページ、1979 年、ISBN 978-0900162787。(アーカイブ) 
• 50 CMOS IC プロジェクト; 第 1 版; RA Penfold; Bernards Publishing; 112 ページ; 1977 年; ISBN 978-0900162640 . (アーカイブ) 

歴史文書

• Signetics HE4000B ファミリー仕様; IC04; 13 ページ; 1995 年。
• RCA COS/MOS IC マニュアル; CMS-272; 170 ページ; 1979 年。
• RCA COS/MOS IC マニュアル; CMS-270; TBD ページ; 1971 年。

歴史データブック

• RCA CMOS データブック; SSD-250C; 798 ページ; 1983 年。
• RCA COS/MOS データブック; SSD-203C; 649 ページ; 1975 年。
• Motorola CMOS データブック、DL131、560 ページ、1988 年。
• National CMOS Databook; 930 ページ; 1981 年。
• ST HCC40xxx 耐放射線ロジック ファミリ; 16 ページ; 2020 年 (高信頼性および宇宙アプリケーション向け)

ウィキメディア・コモンズには、 4000シリーズに関連するメディアがあります。

• 4000 シリーズ デジタル ロジック IC を理解する – Nuts and Volts マガジン
• 4000シリーズICの徹底リスト – エレクトロニクスクラブ
• 4000シリーズロジックおよびアナログ回路 – Analog Devices