CD4060 IC完全ガイド：動作原理・用途・回路設計

CD4060はCD4000シリーズICに属する集積回路です。最小限の外付け部品で設定可能な内蔵発振器を備えています。

マイクロチップ使用が危険な場面で、これらCD4000シリーズの必須コンポーネントが活用されます。

本記事ではCD4060集積回路を詳細に解説します。

CD4060とは

内蔵発振器付き14ビットバイナリカウンタICです。このカウンタはバイナリリップルキャリー型。CD4000ファミリのCMOS（相補型金属酸化膜半導体）ICです。

主用途は選択可能なタイムディレイ生成。多様な周波数信号の生成にも使用可能。内部発振器が少数の受動部品のみで動作するためです。

オーディオやシンセサイザー製作にも有用。1個のコンデンサと2個の抵抗だけで10種類の周波数を生成できます。

CD4060ピン図とピン構成

CD4060は16ピンのバイナリカウンタIC。Q4〜Q14が出力ピン。クロックパルスの立ち上がりエッジでバイナリカウンタ出力を生成。ピン9とピン10で発振器回路を接続。

CD4060ピン図

CD4060ピン構成

全16ピン、各ピンに名称と説明があります。

CD4060バイナリカウンタの特長

• 14段IC、16ピンPDIP/CDIP/SOIC/TSSOPパッケージ対応
• リセット伝播遅延：25ns（5V時）
• 公称電圧：5V、10V、15V
• カウント範囲：0〜16383（10進数）
• 動作電圧：3V〜18V
• 最大クロック周波数：30MHz（15V時）
• ピン機能がTTLシリーズと互換
• 中速動作：8MHzタイプ（VDD=10V時）
• 完全スタティック動作、バッファード入出力
• シュミットトリガ入力で無制限の立ち上がり/立ち下がり時間に対応

CD4060 ICの動作原理

バイナリカウンタと内部発振器を備え、クロックパルスで遷移します。クロックパルスの負の遷移ごとにカウンタ値が1増加（バイナリ数）。リセットピンは常にグランドまたは負電源に接続してください。

正信号を「1」または「HIGH」と呼びます。リセット入力にHIGHを与えると、発振が即座に0にリセットされます。

リセット値とクロックパルス効果を説明するブール論理テーブル：

CD4060の代替品

7ビットおよび12ビットのCD4024Bが代替候補。CD4000シリーズに属するため、同シリーズの一部ICも同等品として使用可能。

CD4060 ICの使い方

VSSピンとグランドピンで電源投入。広い動作電圧範囲だが5V供給で十分。クロック周波数設定が必須。

クロック周波数設定式：F = 1 / (2.5 × R1 × C1)
F：Hz、R1：Ω、C1：F

内部クロック発振器を外付け抵抗またはコンデンサで設定。抵抗2個とコンデンサ1個を使用。1つの抵抗をREXTピンから接続してカウンタを活性化、もう1つをCLKピンから接続。コンデンサはCEXTピンに接続。

抵抗とコンデンサの値を変えると異なる周波数のクロックパルスが得られます。振動取得後、時間計算式 T = 2ⁿ/F で算出。nは出力数。

例：抵抗1MΩ、コンデンサ0.22µFの場合、

F = 1 / (2.5 × 1,000,000 × 0.00000022) = 1.8 Hz

Q5出力がHIGHになるまでの時間：

T = 2⁵/1.8 = 17.75秒

以上より、カウンタICリセット後17.75秒でQ5出力が正信号を受け取ることがわかります。

CD4060 ICの用途

• 時間関連アプリケーションに最適
• 電子システムで長周期を生成する必要がある場合
• マイクロチップの存在が危険なプロジェクト

まとめ

CD4060は高品質・高精度な周波数発振を得るための回路です。最小限の電子部品でタイムディレイ回路を構築する際に威力を発揮します。

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