Fairchild CD4094BCN — 8-битный сдвиговый регистр со стробируемым выходом

Описание

CD4094BCN — это КМОП (CMOS) интегральная микросхема, представляющая собой 8-битный последовательный сдвиговый регистр с параллельным выходом и встроенным строб-регистром (защёлкой). Микросхема выполнена по технологии серии CD4000 и предназначена для последовательного ввода данных и параллельного вывода на нагрузку.

Основное назначение — расширение выходов микроконтроллеров (например, для управления светодиодами, реле, семисегментными индикаторами), а также последовательно-параллельное преобразование данных.

Ключевые особенности:

• Последовательный ввод данных (DATA), последовательный выход (QS) и параллельный выход (Q0–Q7)
• Два тактовых сигнала: CLOCK (сдвиг) и STROBE (защёлкивание в выходной регистр)
• Выход разрешения OUTPUT ENABLE (OE) — перевод выходов в третье состояние
• Встроенная защита от статического электричества
• Широкий диапазон питания: 3–18 В (типично 5–15 В)
• Совместимость по уровням с ТТЛ (при питании 5–15 В)
• Высокая помехоустойчивость (КМОП)

Функциональная логика работы:

1. По фронту CLOCK данные сдвигаются в регистр (Q0 → Q1 → … → Q7).
2. По сигналу STROBE содержимое сдвигового регистра переписывается в выходной регистр-защёлку.
3. При высоком уровне на OE выходы Q0–Q7 активны; при низком — переходят в высокоимпедансное состояние.

Технические характеристики

| Параметр | Значение | |---|---| | Серия | CD4000 (CMOS) | | Тип | 8-битный сдвиговый регистр с защёлкой | | Напряжение питания (VDD) | от −0.5 до +20 В (раб. 3–18 В) | | Входное напряжение (логика) | 0 … VDD | | Ток покоя (макс.) | ~0.1–1 мкА (типично при 25°C) | | Выходной ток (на вывод, при 5 В) | ±1–4 мА (типов.), до ±6.8 мА (макс. при 10 В) | | Выходной ток (суммарный на корпус) | ~50 мА | | Рабочая температура | −40 … +85 °C (BC: 0–70 °C коммерч.; иногда указывается до 125°C у ряда производителей) | | Корпус | DIP-16 (N = 16-pin plastic DIP) | | Частота тактирования | до ~3–6 МГц (при 5–10 В; реально зависит от VDD) | | Время задержки | ~100–250 нс (при 5 В) | | Потребляемая мощность | крайне низкая (микроамперный диапазон в статике) |

Распиновка (DIP-16, стандарт CD4094):

| Вывод | Обозначение | Функция | |---|---|---| | 1 | STROBE | Защёлка (параллельный вывод данных) | | 2 | DATA | Последовательный вход данных | | 3 | CLOCK | Тактовый вход (сдвиг) | | 4 | Q4 | Параллельный выход | | 5 | Q5 | Параллельный выход | | 6 | Q6 | Параллельный выход | | 7 | Q7 | Параллельный выход | | 8 | VSS | Земля (GND) | | 9 | QS | Последовательный выход (для каскадирования) | | 10 | QS' | Инверсный/доп. послед. выход | | 11 | Q0 | Параллельный выход | | 12 | Q1 | Параллельный выход | | 13 | Q2 | Параллельный выход | | 14 | Q3 | Параллельный выход | | 15 | OE | Output Enable (разрешение выходов) | | 16 | VDD | Питание (+) |

⚠️ Первая цифра/буква в маркировке указывает на производителя и серию; команда «N» = 16-pin DIP.

Парт-номера (Part Numbers)

Поскольку CD4094 производится/производился множеством компаний, парт-номер меняется в зависимости от производителя и корпуса:

Fairchild / ON Semiconductor (правопреемник Fairchild):

• CD4094BCN — базовый, DIP-16 (бытовавшая маркировка Fairchild)
• CD4094BCM — SOIC-16 (поверхностный монтаж)
• CD4094BCSJ — широкий SOIC-16
• CD4094BC (без постфикса корпуса при обсуждении кристалла)

Аналоги у других производителей (полностью совместимы по распиновке и логике):

• Texas Instruments / Intersil: CD4094BE, CD4094BM, CD4094BM96 (SOIC), CD4094BPWR
• NXP / Philips: HEF4094BT (SOIC), HEF4094BP (DIP), HEF4094BT,653
• STMicroelectronics: HCF4094BEY, HCF4094BM, HCF4094M013TR
• ON Semiconductor: MC14094BCP, MC14094BD, MC14094BDR2G
• Toshiba: TC4094BP, TC4094BF
• Motorola (архив): MC14094B

Особые варианты:

• CD4094B — общая схема, постфикс определяет корпус и температурный диапазон.
• HEF4094B — прямой функциональный аналог (NXP).

Совместимые модели и аналоги

Поскольку CD4094 — стандарт серии 4000, совместимость по распиновке и логике имеют:

| Микросхема | Производитель | Примечание | |---|---|---| | CD4094BE | TI | Прямой аналог, DIP | | HEF4094B | NXP | прямой аналог | | MC14094B | ON/Motorola | прямой аналог | | HCF4094 | ST | прямой аналог | | TC4094B | Toshiba | прямой аналог | | 74HC4094 | Разные | Функционально совместим, но серия HC — другая технология; проверить напряжения уровней (pinout как правило идентичен) | | 74HCT4094 | Разные | TTL-совместимые входы; прямой функциональный аналог | | CD4021 | Fairchild | НЕ полный аналог: асинхронная параллельная загрузка, только последовательный/параллельный входы (не путать) | | 74LS595 | Разные | Функционально близок (сдвиг+защёлка), но ДРУГАЯ распиновка (не путать!) |

🔎 Важно: Микросхемы серии 74xxx4094 и CD4094 логически эквивалентны (8-битный SR с защёлкой), но перед заменой проверяйте совпадение распиновки и уровней напряжения — у КМОП серии 4000 питание шире (3–18 В), у HC/HCT — ограничено (2–6 В / 4.5–5.5 В).

Сферы применения

• Расширение портов ввода/вывода МК (светодиодные матрицы, индикаторы, реле)
• Управление 7-сегментными индикаторами
• Последовательно-параллельное преобразование
• Каскадирование нескольких регистров через вывод QS
• Драйверы слаботочных нагрузок в КМОП-системах

⚠️ Примечание об актуальности

Микросхемы CD4094BCN в корпусе DIP-16 у самого Fairchild Semiconductor снята с производства (Fairchild вошёл в ON Semiconductor в 2016 г.; DIP-варианты постепенно сворачиваются). В настоящее время практичнее использовать:

• Интегральные аналоги GLS/глобальных складов (китайские клоны, распиновка идентична)
• Переход на 74HC595 для новых разработок
• Проверка наличия у дистрибьюторов (Mouser, DigiKey, LCSC) конкретных заказных кодов.

Если нужна электрическая схема каскадирования двух и более CD4094 или пример прошивки (Arduino/SPI) — могу написать отдельно.