الدوائر المتكاملة من سلسلة 4000

سلسلة 4000 هي عائلة من الدوائر المتكاملة (ICs) بتقنية CMOS المنطقية، طُرحت لأول مرة عام 1968 من قِبل شركة RCA . ^{[ 1 ]} ثم جرى تطويرها تدريجيًا إلى سلسلة 4000B المُخزنة مؤقتًا بعد عام 1975 تقريبًا. ^{[ 2 ]} تميزت هذه السلسلة بنطاق جهد تغذية أوسع بكثير من أي عائلة منطقية أخرى في ذلك الوقت (نطاق الجهد الموصى به لسلسلة "B" يتراوح بين 3 و18 فولت). وقد أنتجت جميع شركات تصنيع الدوائر المتكاملة تقريبًا، التي كانت نشطة خلال تلك الحقبة، نماذج لهذه السلسلة. ولا يزال نظام تسميتها مُستخدمًا حتى اليوم.  

طُرحت سلسلة 4000 تحت اسم CD4000 COS/MOS عام 1968 من قِبل شركة RCA ^{[ 1 ]} كبديلٍ أقل استهلاكًا للطاقة وأكثر تنوعًا لسلسلة 7400 من رقائق منطق الترانزستور-ترانزستور (TTL). وتم تنفيذ وظائف المنطق باستخدام تقنية أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة التكميلية ( CMOS ) التي طُرحت حديثًا. وبينما سوّقتها RCA في البداية تحت اسم "COS/MOS" (اختصارًا لـ "أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة ذات التناظر التكميلي")، فقد شاع استخدام مصطلح CMOS المختصر كخيارٍ مفضل في الصناعة للإشارة إلى هذه التقنية. ^{[ 3 ]} وقد صُممت الرقائق الأولى في هذه السلسلة من قِبل فريقٍ بقيادة ألبرت ميدوين . ^{[ 4 ]}

في البداية، أعاق انخفاض سرعة هذه التصاميم مقارنةً بتصاميم TTL انتشارها على نطاق واسع. وتم التغلب على قيود السرعة لاحقًا باستخدام أساليب تصنيع أحدث (مثل البوابات ذاتية المحاذاة المصنوعة من السيليكون متعدد التبلور بدلًا من المعدن). وقد حققت هذه الإصدارات من تقنية CMOS أداءً مماثلًا لتقنية TTL المعاصرة. وتم توسيع السلسلة في أواخر السبعينيات والثمانينيات بإصدارات جديدة حملت تسميات 45xx و45xxx، ولكن لا يزال المهندسون يعتبرونها عادةً جزءًا من سلسلة 4000. وفي التسعينيات، قام بعض المصنّعين (مثل شركة تكساس إنسترومنتس ) بتطوير سلسلة 4000 إلى تصاميم HCMOS أحدث لتوفير سرعات أعلى.

تُسهّل سلسلة 4000 تصميم الدوائر الإلكترونية بفضل استهلاكها المنخفض نسبيًا للطاقة ، ونطاق جهد التغذية الواسع ، وقدرتها العالية على قيادة الأحمال (عدد المخارج) مقارنةً بتقنية TTL . وهذا ما يجعلها مثاليةً للاستخدام في تصميم نماذج الدوائر المتكاملة واسعة النطاق (LSI ) . في حين أن دوائر TTL المتكاملة تتميز ببنية معيارية مماثلة ، إلا أنها عادةً ما تفتقر إلى قوة القيادة المتناظرة لتقنية CMOS، وبالتالي قد تتطلب مزيدًا من الاهتمام بالأحمال المطبقة على مخارجها. وكما هو الحال مع TTL، يمكن للنماذج المُخزّنة مؤقتًا قيادة تيارات كهربائية أعلى (متوفرة بشكل أساسي لأجهزة الإدخال/الإخراج مثل الدوائر الثمانية ومحركات الحالة الثلاثية)، ولكنها أكثر عرضةً لخطر حدوث رنين (تذبذبات عابرة)، ما لم يتم تخميدها أو إنهاؤها بشكل صحيح. ^{[ 5 ] [ 6 ]} تحتوي العديد من النماذج على مستوى عالٍ من التكامل، بما في ذلك عدادات عرض سباعية الأجزاء متكاملة بالكامل ، وعدادات الحلقة المتحركة ، وجامعات كاملة .

البوابات المنطقية

شباشب

• 4013 – قلاب مزدوج من النوع D. يحتوي كل قلاب على بيانات مستقلة، Q، /Q، ساعة، إعادة ضبط، تعيين.
• 40174 – قلاب سداسي من النوع D. كل قلاب له بيانات و Q مستقلان. جميعها تشترك في إشارة الساعة وإعادة الضبط.
• 40175 – قلاب رباعي من النوع D. كل قلاب له بيانات مستقلة، Q، /Q. جميعها تشترك في إشارة الساعة وإعادة الضبط.

عدادات

• 4017 – عداد عقدي مزود بوحدة فك تشفير ذات 10 مخرجات.
• 4026 – عداد عقدي مع مخرج رقمي مفكك مكون من 7 أجزاء .
• 40110 – عداد عقدي تصاعدي/تنازلي مع وحدة فك تشفير عرض مكونة من 7 أجزاء مع  مشغلات إخراج 25 مللي أمبير.
• 40192 – عداد عقد تصاعدي/تنازلي مع إعداد مسبق BCD رباعي البت.
• 40193 – عداد ثنائي تصاعدي/تنازلي مع إعداد مسبق ثنائي 4 بت.

فك الشفرات

• 4028 – وحدة فك تشفير من 4 بت BCD إلى 10 مخرجات (يمكن استخدامها كوحدة فك تشفير من 3 بت ثنائي إلى 8 مخرجات )
• 4511 – وحدة فك تشفير BCD ذات 4 بت إلى شاشة عرض ذات 7 أجزاء مع  مشغلات إخراج 25 مللي أمبير.

المؤقتات

• 4047 – مذبذب أحادي الاستقرار/غير مستقر مع مذبذب RC خارجي.
• 4060 – عداد تموجات 14 بت مع مذبذب RC خارجي أو مذبذب بلوري (مدة طويلة) (مدخلات schmitt-trigger) (يمكن استخدامه مع  بلورة 32.768 كيلو هرتز)
• 4541 – عداد تموجات 16 بت مع مذبذب RC خارجي (مدة طويلة).

تناظري

• 4051 - مُضاعِف تناظري أحادي ذو 8 قنوات.
• 4066 – مفتاح تناظري رباعي SPST .

الدوريات

• دوائر متكاملة جديدة منخفضة الجهد من نوع COS/MOS (CD4000A) ؛ مهندس RCA ؛ المجلد 17 العدد 1؛ يونيو 1971 إلى يوليو 1971؛ الصفحات 40-45.
• 15 مقالاً حول الدوائر المتكاملة COS/MOS ؛ مهندس RCA ؛ المجلد 18 العدد 4؛ ديسمبر 1972 إلى يناير 1973.

الكتب

• كتاب طبخ CMOS ؛ الطبعة الرابعة؛ دون لانكستر ، هوارد برلين؛ إلسيفير؛ 512 صفحة؛ 2019؛ رقم ISBN 978-0672213984. (أرشيف)
• كتاب مصادر CMOS ؛ الطبعة الأولى؛ نيوتن براغا؛ برومبت برس؛ 390 صفحة؛ 2001؛ رقم ISBN 978-0790612348.
• فهم الدوائر المتكاملة بتقنية CMOS ؛ الطبعة الثانية؛ روجر ميلين وهاري جارلاند ؛ دار نشر سامز؛ ١٤٤ صفحة؛ ١٩٧٩؛ رقم ISBN 978-0672215988. (أرشيف)
• الكتاب الثاني لمشاريع الدوائر المتكاملة بتقنية CMOS ؛ الطبعة الأولى؛ آر. إيه. بينفولد؛ دار نشر برنارد باباني؛ ١٢٧ صفحة؛ ١٩٧٩؛ رقم ISBN 978-0900162787. (أرشيف)
• ٥٠ مشروعًا لدوائر متكاملة بتقنية CMOS ؛ الطبعة الأولى؛ آر. إيه. بينفولد؛ دار برناردز للنشر؛ ١١٢ صفحة؛ ١٩٧٧؛ رقم ISBN 978-0900162640. (أرشيف)

وثائق تاريخية

• مواصفات عائلة Signetics HE4000B ؛ IC04؛ 13 صفحة؛ 1995.
• دليل الدوائر المتكاملة COS/MOS من شركة RCA ؛ CMS-272؛ 170 صفحة؛ 1979.
• دليل الدوائر المتكاملة COS/MOS من شركة RCA ؛ CMS-270؛ عدد الصفحات غير محدد؛ 1971.

كتب البيانات التاريخية

• كتيب بيانات RCA CMOS ؛ SSD-250C؛ 798 صفحة؛ 1983.
• كتاب بيانات RCA COS/MOS ؛ SSD-203C؛ 649 صفحة؛ 1975.
• كتاب بيانات موتورولا CMOS ؛ DL131؛ 560 صفحة؛ 1988.
• كتاب البيانات الوطني لتقنية CMOS ؛ 930 صفحة؛ 1981.
• عائلة ST HCC40xxx Rad-Hard Logic ؛ 16 صفحة؛ 2020. (للتطبيقات عالية الموثوقية والفضاء)

• فهم الدوائر المتكاملة المنطقية الرقمية من سلسلة 4000 - مجلة ناتس آند فولتس
• قائمة شاملة لدوائر التكامل من سلسلة 4000 - نادي الإلكترونيات
• الدوائر المنطقية والتناظرية من سلسلة 4000 - شركة Analog Devices