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。
(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。
(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。
(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。
(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 |
Low | High |
High | Low |
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。
この回路を作る上で困ったこと、疑問に思ったことはございませんか?お問い合わせボタンからご連絡ください。