Contador Divisor Programable por N CD4018BE DIP-16 CMOS Texas Instruments CD4018

¿Qué es?

El CD4018BE es un circuito integrado digital sincrónico de tecnología CMOS (Serie 4000B) compuesto por un contador de anillo Johnson de 5 etapas con salidas invertidas intermedias (/Q1 a /Q5) y entradas de carga paralela asíncronas (JAM inputs) en encapsulado DIP-16. Su característica más distintiva es su capacidad para operar como divisor de frecuencia por N configurable (división fija por 10, 8, 6, 4 o 2 mediante retroalimentación directa a su entrada de datos DATA, o divisiones impares por 9, 7, 5 o 3 añadiendo una compuerta externa). Al pertenecer a la serie CMOS 4000B, ofrece un amplio rango de alimentación de 3 V a 18 V DC, un consumo estático prácticamente nulo y una notable inmunidad al ruido eléctrico.

Especificaciones técnicas:

• Fabricante: Texas Instruments

• Modelo / Referencia: CD4018BE (CD4018 / CD4018B / HCF4018 / HEF4018)

• Tecnología / Familia lógica: CMOS Serie 4000B (salidas completamente amortiguadas)

• Función lógica: Contador Johnson preseteable divisor por N de 5 etapas (Presettable Divide-by-N Counter)

• Salidas del registro: 5 salidas invertidas amortiguadas (/Q1, /Q2, /Q3, /Q4, /Q5)

• Entradas de preajuste paralelo (JAM Inputs): 5 entradas (J1 a J5) para preestablecer cualquier estado

• Entrada de control de carga (PRESET ENABLE): Asíncrona, activa en nivel alto

• Entrada de datos (DATA): Permite cerrar el bucle de realimentación del contador Johnson

• Entrada de reinicio (RESET): Asíncrona, activa en nivel alto (fuerza todas las salidas /Q a nivel alto)

• Entrada de reloj (CLOCK): Disparada por flanco ascendente (con circuito conformador de pulsos interno)

• Encapsulado: DIP-16 plástico (Through-Hole para protoboard / PCB)

• Rango de voltaje de alimentación (VDD): 3.0 V a 18 V DC (recomendado: 5 V, 10 V o 15 V)

• Voltaje máximo absoluto de alimentación: -0.5 V a +20 V DC

• Pines de alimentación: Pin 16 (VDD / Positivo) y Pin 8 (VSS / Tierra / GND)

• Frecuencia máxima de reloj (fmax): Típica de 8.5 MHz a VDD = 10 V (4 MHz a 5 V)

• Consumo de corriente en reposo: Típicamente inferior a 1 µA (ultrabajo consumo)

• Inmunidad al ruido: Típicamente el 45% de VDD

• Rango de temperatura de operación: -55°C a +125°C

¿Para qué sirve?

• Divisores de frecuencia digitales precisos con ciclo de trabajo casi simétrico (50%) para bases de tiempo y generadores de reloj.

• Sintetizadores de frecuencia, circuitos PLL (bucles de enganche de fase) y generadores de tonos musicales.

• Contadores de década o divisores binarios programables en hardware sin necesidad de microcontrolador.

• Generadores de formas de onda digitales y secuencias bifásicas o multifásicas.

• Prácticas y laboratorios de electrónica digital sobre contadores Johnson y división de reloj en sistemas CMOS.

¿Qué problema te soluciona?

• División configurable sin componentes adicionales: Permite dividir una señal de reloj entre 2, 4, 6, 8 o 10 conectando un simple cable de puente entre la salida correspondiente y la entrada DATA (Pin 1), sin compuertas lógicas externas.

• Operación directa con 9V y 12V: No está limitado a los 5.0 V rígidos de los integrados TTL, operando directamente con baterías de 9 V o sistemas automotrices e industriales de 12 V sin necesidad de reguladores adicionales.

• Preajuste asíncrono inmediato: Las 5 líneas JAM permiten cargar un número inicial en paralelo mediante el pin Preset Enable en cualquier momento, ideal para temporizadores programables.

• Consumo ultra bajo: Al ser CMOS, consume corriente insignificante mientras mantiene el estado de conteo, perfecto para equipos portátiles y a batería.

• Fácil inserción: Su formato Through-Hole DIP-16 encaja con total firmeza en protoboards, zócalos o placas PCB universales.

Preguntas frecuentes:

❓ ¿Cuáles son los pines de alimentación VDD y VSS del CD4018?

Sigue la disposición estándar de la serie 4000 en encapsulado de 16 pines:

• Pin 16 = VDD (Alimentación positiva: +3 V a +18 V DC).

• Pin 8 = VSS (Tierra / Masa común / 0 V).

❓ ¿Cómo se conecta la entrada DATA (Pin 1) para obtener divisiones pares directas?

Para dividir la frecuencia aplicada en el pin CLOCK (Pin 14), basta con conectar la entrada DATA (Pin 1) a la salida deseada (manteniendo RESET en GND y PRESET ENABLE en GND):

• División entre 10 (/10): Conectar Pin 1 (DATA) al Pin 11 (/Q5).

• División entre 8 (/8): Conectar Pin 1 (DATA) al Pin 13 (/Q4).

• División entre 6 (/6): Conectar Pin 1 (DATA) al Pin 4 (/Q3).

• División entre 4 (/4): Conectar Pin 1 (DATA) al Pin 6 (/Q2).

• División entre 2 (/2): Conectar Pin 1 (DATA) al Pin 5 (/Q1).

  (La señal de salida dividida se toma de la misma patilla que se retroalimenta).

❓ ¿Cómo deben conectarse los pines de control (Reset y Preset Enable) en modo de conteo normal?

• Pin 9 (RESET): Debe conectarse a VSS (GND / 0 V). Si se aplica VDD (+V), reinicia el contador de inmediato.

• Pin 10 (PRESET ENABLE): Debe conectarse a VSS (GND / 0 V). Si se aplica VDD (+V), fuerza la carga de los datos presentes en las entradas JAM (J1 a J5).

  ⚠️ Nunca dejes estos pines flotando al aire.

❓ ¿Cómo se logran divisiones impares (por ejemplo, división por 3, 5, 7 o 9)?

Se requiere intercalar una compuerta externa (como una compuerta AND o NAND de un CD4081 o CD4011) en la línea de realimentación hacia el Pin 1 (DATA), combinando dos salidas consecutivas para alternar el tiempo de conducción del anillo Johnson.

❓ ¿Cuál es la distribución completa de pines (pinout) del CD4018?

• Pin 1: Entrada de datos de realimentación (DATA)

• Pin 2: Entrada de carga paralela J2 (JAM 2)

• Pin 3: Entrada de carga paralela J3 (JAM 3)

• Pin 4: Salida invertida /Q3 (etapa 3)

• Pin 5: Salida invertida /Q1 (etapa 1)

• Pin 6: Salida invertida /Q2 (etapa 2)

• Pin 7: Entrada de carga paralela J1 (JAM 1)

• Pin 8: VSS (Tierra / GND / 0 V)

• Pin 9: Entrada de reinicio (RESET - activa en alto)

• Pin 10: Habilitador de carga paralela (PRESET ENABLE - activo en alto)

• Pin 11: Salida invertida /Q5 (etapa 5)

• Pin 12: Entrada de carga paralela J5 (JAM 5)

• Pin 13: Salida invertida /Q4 (etapa 4)

• Pin 14: Entrada de señal de reloj (CLOCK)

• Pin 15: Entrada de carga paralela J4 (JAM 4)

• Pin 16: VDD (Alimentación positiva +3 V a +18 V)