CD4017
CD4017은 텍사스 인스트루먼트(TI)에서 제조하는 CMOS 십진 카운터 IC로, 10개의 디코딩된 출력 단자를 가지고 있어 순차적인 10가지 출력 신호를 제어하는 데 사용됩니다.
가장 쉽게 비유하자면, "순서대로 불이 켜지는 10개의 스위치" 라고 생각하시면 됩니다.
주로 LED 깜빡임 회로나 시퀀스 제어, 카운터/분배기 등으로 활용되며, 전자 회로에서 타이밍과 시퀀스를 관리하는 데 널리 쓰이는 부품입니다
CD4017 데이터 시트
CMOS Counter/Dividers
CD4017B — Decade Counter / 10개 디코딩된 출력
CD4022B — Octal Counter / 8개 디코딩된 출력
CD4017B와 CD4022B는 5단계와 4단계 존슨 카운터로서 각각 10개와 8개의 디코딩된 출력을 가지고 있습니다. 입력에는 CLOCK, RESET, 그리고 CLOCK INHIBIT 신호가 포함됩니다. 슈미트 트리거 동작이 CLOCK 입력에서 제공되므로 입력 펄스 상승 시간과 하강 시간에 제한이 없습니다.
이 카운터들은 CLOCK INHIBIT 신호가 로우일 때 CLOCK 신호의 양의 전이에서 전진됩니다. 카운터 전진은 CLOCK INHIBIT 신호가 하이일 때 CLOCK 라인을 통해 억제됩니다. 하이 RESET 신호는 카운터를 0 카운트로 클리어합니다. 존슨 카운터 구성을 사용하면 고속 동작이 가능하며, 2-입력 디코드 게이팅과 스파이크 프리 디코딩된 출력이 제공됩니다. 안티록 게이팅이 제공되므로 적절한 카운팅 순서가 보장됩니다. 디코딩된 출력은 일반적으로 로우이며 각각의 디코딩 시간에만 하이가 됩니다.
각 디코딩된 출력은 CD4017B에서는 10개의 클록 입력 사이클마다, CD4022B에서는 8개 사이클마다 한 번의 완전한 사이클을 유지합니다. CARRY OUT 신호는 멀티-디바이스 동작에서 연속하는 디바이스의 클록 입력으로 사용하기 위해 제공됩니다.
CD4017 입력 핀
위 데이터 시트 내용을 입력 핀을 통해 알기 쉽게 설명해보면 다음과 같습니다. CD4017의 동작은 몇 개의 핵심적인 입력 핀으로 제어됩니다.
💻 참고: https://www.build-electronic-circuits.com/4000-series-integrated-circuits/ic-4017/
- VCC (3~15V), GND (0V)
- CLOCK (CLK, 핀 14): 가장 중요한 입력 핀입니다. 이 핀에 LOW에서 HIGH로 변하는 상승 에지(Rising Edge) 신호가 들어올 때마다 카운터의 숫자가 하나씩 증가합니다. 즉, 다음 출력 핀이 켜집니다.
- RESET (RST, 핀 15): 리셋 버튼입니다. 이 핀에 HIGH 신호를 주면, 카운터의 현재 상태와 상관없이 즉시 강제로 0번으로 초기화됩니다. (Q0 출력만 HIGH가 됨). 이 기능을 사용하지 않을 때는 의도치 않은 리셋을 방지하기 위해 반드시 GND에 연결해야 합니다.
- CLOCK INHIBIT (INH 또는 Enable, 핀 13): 일시 정지 버튼입니다. 이 핀에 HIGH 신호를 주면, CLOCK 핀에 신호가 들어와도 카운터가 더 이상 증가하지 않고 현재 상태에 멈춰 있습니다. 다시 LOW로 바꾸면 카운팅을 계속합니다. 사용하지 않을 때는 GND에 연결합니다.
- Q0 ~ Q9 (10개의 출력 핀): 카운트 순서에 따라 HIGH가 되는 10개의 출력 단자들입니다. (예: 핀3=Q0, 핀2=Q1, 핀4=Q2 ...). 시계 방향이 아니라 핀 번호가 조금 섞여 있으므로 데이터시트를 보고 연결해야 합니다.
- CARRY OUT (CO, 핀 12): '한 바퀴 다 돌았다'고 알려주는 신호 핀입니다. 0~4번까지 카운트할 동안은 LOW, 5~9번까지 카운트할 동안은 HIGH 상태를 유지하다가, 9번에서 0번으로 넘어가는 순간 짧은 클럭 펄스를 출력합니다. 이 핀을 두 번째 CD4017의 CLOCK 핀에 연결하면 100까지 세는 카운터(10 x 10)를 만들 수 있습니다.
어떤 느낌인지 감이 오시죠? 중요한 건 CLOCK 신호를 통해 카운터 숫자를 하나씩 증가시킬 수 있고, Q0 ~ Q9 (10개의 출력 핀)으로 순차적인 시퀀스 출력을 해준다는 겁니다.
실습. LED 시퀀서 회로 DIY
CD4017을 이용해서 스위치를 누를 때마다 LED가 순서대로 이동하는 회로를 만들어 보겠습니다. LED는 총 4개를 사용할 겁니다. 스위치를 한번 누르면 LED 1번이 켜지고, 한번 더 누르면 1번이 꺼지면서 2번이 켜집니다. 마지막 4번 LED까지 반복하다가 스위치를 누르면 초기화 됩니다. 그리고 다시 1번부터 LED가 켜집니다. 어때요? 간단하면서 재미있을 거 같나요?
회로도
동작원리
스위칭 디바운스
참고 자료
- https://www.build-electronic-circuits.com/4000-series-integrated-circuits/ic-4017/
- https://www.build-electronic-circuits.com/knight-rider-light-bar-circuit/
- CD4017 Decade Counter | CD4017 Project (영상): https://youtu.be/LIvGyBFVppk
