Arduino CD4094

Вот подробное описание микросхемы CD4094 (или аналога HEF4094 от Philips/Nexperia), её технические характеристики, список популярных парт-номеров (Part Numbers) и совместимые модели для платформ Arduino.

1. Описание (Что это и зачем нужно в Arduino)

CD4094 — это 8-битный сдвиговый регистр (shift register) с защёлкой (latch) и трёхстабильными (тристабильными) параллельными выходами.

В отличии от простого 74HC595 (который, по сути, «выдает» данные сразу на выходы 8 битами), 4094 позволяет:

1. Подавать данные последовательно (D — Data).
2. «Защёлкивать» их (STR — Strobe или Latch).
3. Включать/отключать все выходы одним сигналом (EN — Output Enable). Это ключевое отличие от 595, где такого пин-контакта (чтобы не используя сброс) для простого глушения всего параллельного порта нет (есть только OE/ ~G, который тоже есть, но в реальности у 4094 функционал немного другой).

Основное применение в Arduino:

• Расширение количества выходов (когда не хватает ног на Ардуино).
• Аналоговое считывание кнопок/потенциометров (обычно не так популярно как у 164/165, но для гирлянд и светодиодных матриц — да).
• Управление семисегментными дисплеями и светодиодными матрицами.
• Управление несколькими реле с гальванической развязкой.

Распиновка (PDIP-16 / SOIC-16): | Нога | Название | Функция | | :--- | :--- | :--- | | 1 | STROBE (STR) | Вывод управления защёлкой (активный высокий уровень: LOW = данные читаются, HIGH = данные записываются из регистра в выход) | | 2 | DATA (D) | Вход последовательных данных | | 3 | CLOCK (CP) | Вход тактового сигнала (по нарастающему фронту) | | 4-7 | Q1–Q4 | Параллельные выходы (каналы 1-4) | | 8 | VSS (GND) | Минус питания | | 9-14| Q5–Q8, QS, QS' | Выходы параллельные каналы 5-8 и последовательные (QS — стандартный, QS' — инвертированный) | | 15 | OUTPUT ENABLE (OE) | Включение выходов (активный низкий: LOW = выходы включены, HIGH = выходы переключаются в Hi-Z (высокоимпедансное состояние/обрыв)) | | 16 | VDD (VCC) | Плюс питания (от 3 до 15В, типично 5В) |

Полезная особенность (по сравнению с 74HC595): У CD4094 есть вход разрешения OE (Output Enable). Вы можете защёлкнуть (Latch) новые данные в память, но сделать выходы неактивными (высокоимпедансными). Если по какой то причине вася схема (например, шина SPI) ещё не готова — вы не отдадите на светодиоды/реле случайную комбинацию.
Также у него есть два последовательных вывода: QS (копия, как у 595) и QS' (инвертированная копия) — удобно для гальванической развязки или для парных сценариев управления индикацией.

2. Технические характеристики (DC Characteristics)

Параметры указаны для семейства CD4000 (на 25°C) — всё относительно, у разных производителей (+- несколько процентов):

| Параметр | Значение / Диапазон | Условия | | :--- | :--- | :--- | | Напряжение питания (VDD) | 3.0V ... 15V (часть CD4000 аналогична, для 74V логики — от 2В до 6В) || | Входной ток (Vi) | ± 100 нA (типично) | стандартные логические 0 / 5В / 10В | | Ток покоя (IDD при OE=High) | < 5 µA (при +25°C, 5В — обрыв выходов) | рабочее состояние | | Выходной ток защёлки (IO) | ± 0.36 мА (5В) / 0.9 мА (10В) | при Uвых = 0,4 ... VDD-0.4 |, ток протекания: ±6 мА max Peak.) | VIL (Low Input Voltage) max | 30% от VDD (1.5V при 5V) || | VIH (High Input Voltage) min | 70% от VDD (3.5V при 5V) || | CLK max / rise times min (tPD max) | ca. 3.5… 5 МГц (Slew rate входного пилообразная — любых логических фронтов 0 к 1). Вывод 4.5 mks же штатные для 5 В pF ||

Ключевые спецификации для Arduino:

• Время задержки (Clock to Q) : порядка 250 нс при 5В (что с лихвой хватает.
• Работает на частоте до 2 Мгц с Ардуино.
• Ток выходов не для реле напрямую — максимальный статический ~ 6 мА на вывод, используйте после выходов CD транзисторные БД — ULN2803 или резисторы + транзистор.

3. Парт номера (Part Numbers) и производители устройства

Вы можете в своей стране легко заказать у поставщиков («Mouser / LCSC / AliExpress / ChipDip»):

Оригинальное семейство от ITT — старая нумерация серии 4000:

• CD4094BE / CD4094BC — через DIP-16 корпусе.
• CD4094DWR — SOIC-16 (SMD). количество кристаллов в которых втуне, бывают с повышенным UIO на внутрение вход защёлки.

Серия Advanced Logic: | Производитель | Обозначение | Номинал и страна | Тип корпуса | | :--- | :--- | :--- | :--- | | Philips / Nexperia | HEF4094BP / HEF4094B | (Heerf-) V / DIP/SOP | | Texas Instruments (TI) | CD74HCT4094E • CD74HC4094E | Как TI main supplier (в вариантах HC для быстрых клок и лояльные на 2-5В). | ON Semiconductor | MC14094BCP (old), But 409 в малых там разбирают) | | STMicroelectronics | ST4094П (в O.нациях про систе обозночение) |

Распространённые совместимые названия:

• CD4094
• HEF4094
• CD74HCT4094
• MC14094 (NOT MH14094 — той российской)

Не путать с:

• 75H4094 : нет
• 1694094

На eBay и Amazon — можно найти SN74HС9Q4PW — TSSOP можно (зн. нет путать.) .

Закачка: Arduino Code ( CD4094):

// Определение пинов (можно любые GPIO)
const int dataPin  = 8;   // SER (D)  -> Pin 14 MS) рекомендую GPIO as output
const int clockPin = 9;   // SH_CP/SRCLK -> pin
const int latchPin = 10;  // ST_CP (STR) -  RCLK :
const int outputEnablePin = 13; // OE pin – HIGH = показывает всем выход нули низ (для у реле пеергруз

void setup(){
  pinMode(dataPin, OUTPUT);
  pinMode(clockPin, OUTPUT);
  pinMode(latchPin, OUTPUT);
  pinMode(outputEnablePin,  HIGH);
  disAbitrary())
... }

void shiftWrite_4094(byte value):
// Включаем
 // digitalWrite(latchPin, LOW);
 shiftOut(data+))
 # d у altut — детали очевидны =
 ``
 
---