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The Logic IC Collection - RCA CD4000 Series

初版公開:2015/11/10
最終更新: 2015/11/15


 

概要

Vdd(V)
tpd(ns)@5V
F/O
Iout(mA)
3-12
35/120
LTTL x 1
1
(RCA CD4001A)

Vdd(V)
tpd(ns)@5V
F/O
Iout(mA)
3-18
125/250
LTTL x 1
1
(RCA CD4001B)

Vdd(V)
tpd(ns)@5V
F/O
Iout(mA)
3-18
60/120
LTTL x 1
1
(RCA CD4001UB)

民生用としてははじめての CMOS 汎用ロジックファミリとなった 1968 年発表の CD4000 シリーズは、CMOS ロジックのデファクト・スタンダードの地位を占めるようになり、現在では各社からセカンド・ソースが供給されています。もっとも登場初期から CMOS のスタンダードだったわけではなく、TI の 74 シリーズとピンコンパチの NS 社 MM74C シリーズとどちらがスタンダードになるか争っていた時期がありました。発表当時にはすでに TI の SN74N シリーズがそれなりに普及していましたが、CD4000 シリーズは基本的にピンコンパチではありませんでした。結局セカンドソースの多さ(MM74C のセカンドソースは 2 社…テレダインと東芝のみであった)により CD4000 シリーズに軍配が上がることになります。

初期の CMOS IC は高価で、TTL の何倍もする代物でした。参考までに、1974 年当時の価格表では、


CMOS TTL
2-Input NAND MC14001CP
(\165 @5k)
TC7400P
\550
SN7400N
\100
7-Seg LED Driver MC14511CP
\2,900
MSM561
\1,000
SN7447AN
\540

高い動作電圧範囲で低い消費電力 (理論上0)という特徴の CMOS IC ですが、当時のプロセス(Al ゲート CMOS)では性能が低く、TTL より 1 桁以上低い動作周波数で TTL を 1 つ駆動するのがやっとでした。現在は Si ゲート CMOS の 74HC シリーズに置き換わっていますが、18V まで動作するという特徴を活かしていまだに現役のものも多くあります。

4000 シリーズには「無印」「Aシリーズ」「Bシリーズ」「UBシリーズ」の 4種類があり、

  1. 無印 (CD4001, etc.) : 極初期の品種で、フラットパッケージが中心?手元に資料なし
  2. Aシリーズ(CD4001A, etc.): 初期のバッファ無しタイプ。電源耐圧が低く、各社で電気的特性が微妙に異なる。
  3. Bシリーズ(CD4001B, etc.): 国際標準「Bシリーズ」に基づく、バッファ付き 3-18 V 動作タイプ。75 年頃から順次置き換わった。
  4. UB シリーズ(CD4001UB, etc.):Bシリーズのバッファ無しタイプ。(製品として存在するのは 4069、4049、4007 など、1 段ゲートに限る)

となっています。また、セカンドソースについて細かく見ると、同じ 4001B (Quad 2-Input NOR) であってもメーカによって内部回路に差異があり、おおまかに

  1. CD4001B, MB84001B, etc.: INV+NAND+INV
  2. MC14001B, HD14001B, TC4001B, etc.: NOR+INV+INV

の 2 種類に分けられます。それぞれの内部回路を以下に示します(保護回路、サブストレート接続は省略)。

サンプル

CD4001AD/3 = Quad NOR
初期のセラミック・パッケージ品

CD40101BE = 9-Bit Parity Generator/Checker
PDIP 品… RCA 70 年代のパッケージは 1 ピン表記のある独特なものでした。