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CD4049です。特徴・用途・回路図

CD4049です – 現在、CD4049より優れたインバータICはあまり存在しない。このインバータは、論理回路の重要な構成要素であることに変わりはなく、信頼性も高い。例えば、回路の論理レベル変換が必要な場合、このCMOSロジックベースの六角インバータICが最適なソリューションとなります。 

また、他の回路でもこのインバータICを使用することで、より効果的に動作します。この先、この初心者向けのICを使った様々な回路の作り方を説明します。本書は、このインバータICを使った様々な回路を、初心者にもわかりやすく解説していますので、ぜひ参考にしてください。

1.CD4049の特性

CD4049のデータシートには、このICの性能と技術的な構成要素が詳細に記載されています。それにもかかわらず、そのうちのいくつかを紹介します。

2.CD4049 ICのピン配置と機能 

CD4049 ICは16本のピン/端子から構成されています。以下にその概要と名称、説明を示します。

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(CMOS CD4049の16本のピンとその名称を示した図)

出典ウィキペディア・コモンズ

1番ピン – 電圧供給端子です。

3、5、7、9、11、14番ピン(A、B、C、D、E、F)は、片側がインバータ入力端子となります。

2、4、6、10、12、15番ピン(G、H、I、J、K、L) – 反対側にあるインバータ出力端子です。

8番ピン – ICのグランド端子です。

13、16番ピン – 最後に、NC(Not connected)端子です。

3.CD4049の用途 

CD4049は、一般的に様々な用途に使用されます。具体的には、回路の論理レベルを変換するために使用します。また、他の電子的な用途に使われることもあります。

方形波発振器の構成。

DTL、TTLコンバータを構成する場合。

昇圧回路に使用する。

スイッチング回路やON/OFF回路に使用する。

電流源またはシンクドライバで機能する。

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(オン・オフスイッチ)

4.CD4049を使った簡単な回路を作る

CD4049とCD4049UBEはどちらが優れているのか、技術的な論争になることがあります。実は、極端なノイズファズ回路を作る場合は、アンバッファードタイプの方が良いのです。

標準では、これらのヘックスバッファーで構築する際に使用する部品には一定の値が設定されています。抵抗R1とコンデンサC1の組み合わせで、周波数Fが決まります。

F = 1 / (RxCx1.39) となります。

また、電源はDC3Vから12Vが理想的です。

さらに、2つのCMOSインバータを使用してタッチON-OFFスイッチング回路を構築する予定です。そこで、HexインバータバッファICであるCD4049を使った類似の回路を2つ紹介します。 

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(CD4049のバッファーなしピンアウトを基板に取り付けたところ)

出典:Wikipediaウィキペディア・コモンズ

シンプルなバウンスレススイッチ回路

まず、バウンスレススイッチ回路を見ます。一押しなのは、ノイズの発生が少なく、品質が高いからです。この電子スイッチ回路は、デフォルトでは、RSフリップフロップセットで動作します。

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(CD4049を使った簡単なバウンスレススイッチ回路の回路図)

出典ウィキペディア・コモンズ

動作原理は、出力信号がLowでもHighでもロックする回路を構成することである。その結果、機械式スイッチは初期パルスを放出する。以後、この回路は、制御スイッチからの将来のパルスを無視する。その結果、バウンスレスボタンは、その出力がデジタルインバータの入力に接続される。したがって、制御回路は単一パルスを受信し、シリアルパルスを受信しない。

方形波発振器回路

IC-4049を使った簡単な回路のもう一つの例として、方形波発振器ジェネレータがあります。ここでは、そのためのCD4049 Hexインバータを紹介します。セットアップは簡単です。まず、コンデンサと抵抗があればよいのです。あとは、IC-4049のHexインバーターバッファで補います。

特徴としては、矩形波発振器の消費電力がかなり低いことです。比較的、出力周波数は一定に保たれます。電源電圧の関係で、周波数が変化する割合も低くなっています。一般に、デューティ・サイクル50%の矩形波が生成されます。

(CD4049による矩形波発振回路)

出典ウィキペディア

CD4049インバータICによるタッチON/OFF回路の構築

ここでは、フリップフロップのように機能するOn-Off回路を設定することを目的とした実践的なガイドです。ケーブルに触れるとLEDがONになり、別の接触で消灯します。つまり、デジタルセンサーのような機能を回路に持たせるのです。この応用例は、タッチランプでよく見かけます。

必要な部品 

実際に、回路を作り始めるには、いくつかの部品が必要です。

CD4049 HexインバータゲートIC。

470Ωの抵抗

1MΩの抵抗

4.7MΩの抵抗

100nFコンデンサ(セラミック)

1μFコンデンサ(電解)

LED

ブレッドボード

ジャンパー線

5V DC電源。 

(背景に集積回路が見える回路部品)。

このICは、6つのインバータゲートが独立している。なお、わかりやすくするためにAマークのついたピンがあります。これらはインバータICの入力端子を構成しており、Yと書かれたいくつかのピンが出力端子となるところです。

まず、真理値表を作成しましょう。この表は、どのような入力に対してNOTロジックゲートICが出力するかを示したものです。

入力 出力
LowHigh
HighLow

つまり、入力が低い(0)と出力は高い(1)、またはその逆となります。完成した回路がどのように機能するかの基礎となるものです。

接続方法

(CD4049インバータICを用いたタッチON-OFF回路を構築するための回路図)

出典ウィキペディア

これで、ハードウェアの接続は完了です。これで、LEDをON-OFFする回路が完成しました。 

まとめ

CD4049は、多くのロジックレベルコンバータがある中で、1つのモデルです。一般的には、専用デジタル回路を含むさまざまな電子アプリケーションで見かけるデジタル・インバータです。多くの場合、これらのロジックICをどのように他の回路に接続するかによって、その機能が変わってきます。

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Hommer Zhao
こんにちは、WellPCBの創設者であるHommerです。 これまでのところ、世界中に4,000を超える顧客がいます。 ご不明な点がございましたら、お気軽にお問い合わせください。 前もって感謝します。

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