CD 4017
Altro integrato interessante che andiamo a studiare in questo articolo è il CD4017 conosciuto anche come contatore decade 4017.
Lo troviamo nel suo package dip16, ovvero 16 piedini come visibile nella figura sotto.
Tale integrato oltre ai 2 pin di alimentazione, presenti praticamente su tutti gli integrati, Vdd per l’alimentazione positiva e Vss per quella negativa, presenta 10 uscite, da Q0 a Q9, uscite che si attivano una alla volta, in maniera sequenziale, il passaggio da una uscita a quella successiva avviene per ogni impulso presente sull’ingresso di clock.
Immaginiamo quindi di alimentare il nostro integrato, ed avere l’uscita Q0 attiva, ovvero che presenta sul piedino 3 una tensione prossima a quella di alimentazione, ed ovviamente le rimanenti uscita disattive, quindi che presentano sui rispettivi piedini 0V.
A questo punto inviamo un impulso sull’ingresso 14 di clock, l’uscita Q0 si disattiva, e l’uscita Q1 si attiva, inviamo un nuovo impulso, l'uscita Q1 si disattiva, e si attiva l'uscita Q2, e così via a scorrere tutte le uscite fino a quando dopo l’uscita Q9 al successivo impulso si ricomincia da capo, con l’uscita Q1 attiva.
Sarà quindi sempre attiva una sola uscita per volta, e comunque ci sarà sempre una uscita attiva.
Oltre ai pin visti sopra, troviamo anche il pin 15 di reset, tale pin quando attivato resetta l’integrato, quindi il 4017 si riporta nella condizione iniziale, con Q0 attiva e tutte le altre uscite disattive.
Troviamo poi il pin 14 clock inhibit, ovvero un ingresso che quando attivato blocca il funzionamento dell’integrato, quindi il 4017 rimane congelato nella condizione in cui si trova, fin tanto che tale pin rimane attivato.
Per far si che l’integrato funzioni normalmente, quindi attivi le sue uscite in sequenza, tali pin devono rimanere disabilitati, e quindi devono stare collegati a Gnd, ovvero al negativo per essere sicuri che rimangano disattivati.
Un pin scollegato in gergo flottante, è probabile che venga letto dall’integrato come attivo, quindi per far si che vengano letti dall’integrato come disattivi, è necessario mantenerli collegati a massa.
Vi è infine il pin 12 Carry Out, come si evince dal nome questa è una uscita al pari delle altre uscite Q0-Q9, ma tale uscita è attiva quando sono attive le uscite da Q0 a Q4, e si disattiva quando vengono attivate le uscite da Q5 a Q9.
Grazie a questo funzionamento, l’uscita 12, può essere utilizzata come divisore, infatti se invio 10 impulsi sull’ingresso 14, avrò che per i primi 5 impulsi l’uscita sarà attiva, e per i restanti altri 5 impulsi sarà disattiva, attivare e disattivare una uscita, significa generare un impulso, in pratica ogni 10 impulsi sul pin 14 si genera un impulso sull’uscita 12.
Se allora ad esempio invio 20 impulsi sull’ingresso 14 ottengo 2 impulsi dall’uscita 12, se ne invio 50 sul pin 14, ne ottengo 5 sull’uscita 12, di fatto questa uscita è un divisore per 10.
Ho preparato delle immagini animate che spiegano meglio il funzionamento del CD4017.
Ho indicato con i pallini blu la Gnd, e con quelli rossi Vcc, quindi nell’immagine sopra vediamo che i pin 13 di enable, e 15 di reset sono collegati a gnd o massa, mentre sul pin 14 vengono inviati gli impulsi.
L’immagine sopra mostra che per ogni impulso sul pin 14 corrisponde una variazione di uscita, le uscite scorrono in sequenza da Q0 a Q9 per poi ricominciare da capo, da notare l’uscita Carry Out pin 12 che rimane attiva per i primi 5 impulsi, mentre si disattiva per i restanti 5.
Sopra altra immagine animata, dove si vede la funzione di reset, ad un certo punto infatti il pin 15 di reset viene attivato (portato da Gnd a Vcc), si nota che appena questo succede, il CD4017 si resetta, e rimane resettato, fin tanto che il pin 15 di reset rimane attivo, quindi i successivi impulsi sul pin 14 non hanno nessun effetto.
Sopra l’ultima immagine dove viene utilizzata la funzione di enable.
Attivando il pin 13 di enable, succede che l’integrato si blocca nella situazione in cui si trova, e rimane bloccato in quella posizione fin tanto che il pin 13 di enable rimane attivo.
In questa situazione, i successivi impulsi sul pin14 non hanno nessun effetto.
Ovviamente come tutti i componenti elettronici, anche il cd4017 ha dei parametri da rispettare, può essere alimentato con una tensione da 3Vdc a 18Vdc, anche se consigliato non superare i 15Vdc, e sopratutto le uscite non possono sostenere correnti elevate, possono erogare pochi mA di corrente, sufficienti giusto per poter accendere un led, non di più.
Per qualsiasi altro carico che richiede più corrente, è necessario ricorrere ad un transistor, come ho spiegato nell’articolo il transistor.