Brochage et fonctions du CI 4060 expliqués – Guide complet

Généralement, un CI 4060/CD4060 est une puce minuterie (Timer IC) ou oscillateur. Il appartient à la série 4000 de circuits intégrés et fonctionne avec une alimentation de 3 V à 15 V. Outre la précision temporelle élevée lors d'oscillations à fréquences désirées, il permet de produire des délais ou intervalles variables d'une précision discrète. De plus, avec un CI 4060, vous n'aurez besoin que de quelques composants externes pour l'oscillation initiale.

Dans cet article, nous aborderons les bases du timer CD4060.

Principe de fonctionnement du CI 4060

Un CI 4060 intègre un module oscillateur et un compteur binaire. Le module produit un signal à fréquence définie. Pendant que l'oscillateur tourne, le compteur enregistre le nombre d'oscillations. Au final, cela se reflète dans les broches de sortie du CI 4060.

Comme c'est un compteur binaire, la valeur du compteur augmente de 1 en binaire pour chaque transition négative de l'impulsion d'horloge. Il faut avoir l'entrée de reset sur la ligne de masse ou la connecter à l'alimentation négative. Si vous appliquez un signal +V ici (1 ou plus), vous réinitialiserez les oscillations/le compteur et le redémarrerez à zéro.

Fonctions des broches du CI 4060

En résumé, en se référant au schéma du circuit timer, voici les fonctions du CI 4060 :

Broches 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 13, 14, 15 : broches de sortie

• Elles peuvent fournir le signal d'horloge en sortie.
• Elles peuvent produire des délais temporels MARCHE/ARRÊT.
• À travers les broches, on obtient la fréquence à différents niveaux. Souvent, cela dépend des valeurs de la résistance Rt (broche 10) et du condensateur Ct (broche 9).

Dans l'ordre des broches 7, 5, 4, 6, 14, 13, 15, 1, 2, 3 : la broche 3 génère la fréquence la plus basse, la broche 7 la plus haute. La fréquence continue dans le même ordre en divisant par deux à chaque étape.

Exemple : si une valeur de condensateur/résistance aux broches 9/10 fait produire 1 kHz à la broche 7, la broche 5 produira 500 Hz, broche 4 = 250 Hz, broche 6 = 125 Hz, etc.

Broches 9 (CEXT), 10 (REXT), 11 : broches d'entrée

Elles initient la fréquence/oscillation du CI 4060 si connectées aux composants passifs requis.

Broche 12 (RST) : broche de reset principale

Sa fonction : remettre la valeur du compteur à 0, et désactiver l'oscillateur.

Broche 16 : VCC/VDD (+) ; Broche 8 : VSS (-)

Caractéristiques du compteur binaire CI 4060

• Fréquence d'horloge max : 30 MHz à 15 V
• Vitesse moyenne : 8 MHz (typ. à VDD = 10 V)
• Délai de propagation du reset : 25 ns à 5 V
• Plage de comptage : 0 à 18383 (souvent en décimal)
• Entrées trigger Schmitt : temps de montée/descente illimités
• Fonctions et broches alignées avec la série TTL
• Fonctionnement entièrement statique avec entrées/sorties tamponnées
• Fréquence oscillateur RC : 690 kHz minimum à 15 V

Calculs du cycle de temporisation CI 4060

D'abord, comprenons comment fonctionne un CI 4060 et sa procédure d'usage avant les calculs de cycle d'horloge.

• Connectez broche 16 au +V et broche 8 au -V. Bien que certains CI 4060 supportent jusqu'à 20 V, l'alimentation recommandée est 3 V à 15 V. La fiche technique précisera les valeurs exactes.
• Ensuite, connexion stepwise pour activer l'oscillateur : résistance depuis broche 10, condensateur depuis broche 9, et autre résistance broche 11. Les trois se rejoignent à l'autre extrémité selon le diagramme.

Le diagramme montre Ct et Rt configurés autour d'une porte NON et une porte NAND. Rt et Ct déterminent les fréquences et intervalles de délai aux sorties du CI 4060.

Formule de calcul Ct et Rt :

f (osc) = 1 / (2,3 × Rt × Ct)

(2,3 est une valeur constante dans la configuration interne des CI)

Les valeurs ci-dessous contribuent au fonctionnement normal d'un oscillateur :

Rt << R2 et R2 × C2 << Rt × Ct

À partir de ces valeurs :

• R2 réduit l'effet de la tension de seuil sur les diodes de protection d'entrée.
• C2 agit comme capacitance parasite. Pour meilleure précision des intervalles temporels, assurez capacitance parasite minimale. Donc Ct > C2.
• Rt recommandé à grande valeur car il annule la résistance interne CMOS. Valeurs typiques : 200 Ω à VDD=15V, 300 Ω à VDD=10V, 500 Ω à VDD=5V.
• Pour la meilleure action oscillatoire, valeurs de temporisation dans conditions :

10 kΩ ≤ Rt ≤ 1 MΩ et Ct ≥ 100 pF, jusqu'à toute valeur exploitable.

Importance de l'oscillateur à quartz dans un CI 4060

Un oscillateur à quartz améliore le CI 4060 externement même si le timer IC est précis. Il empêche la fréquence de dériver vers une valeur non voulue en la verrouillant à la valeur prédéterminée.

Explication du diagramme :

• On utilise seulement broches 10 et 11 pour intégrer le CI 4060 avec l'oscillateur à quartz.
• R2 est la tension d'alimentation et assure le bon fonctionnement des oscillations du quartz.
• Condensateurs C2 et C3 assurent la résonance du quartz à sa fréquence attendue. Si besoin, on peut légèrement changer la résonance en ajustant C3. La fréquence de sortie du CI 4060 se décalera aussi.

Note : On peut utiliser un résonateur céramique au lieu d'un quartz. Mais dans les deux cas, précision moindre pour oscillations longue durée.

FAQ

Comment obtenir un reset automatique à la mise sous tension ?

Il est crucial d'activer le reset auto power-on sur CI 4060. L'automatisation initialise l'horloge du CI et lance le comptage depuis zéro. Sans reset auto, le CI aura une initialisation aléatoire au début du comptage, à un niveau intermédiaire plutôt qu'à zéro.

Pour obtenir un reset auto power-on sur CI 4060, ajoutez un réseau RC avec broche de reset fonctionnelle :

• D'habitude, broche 12 connectée directement à la masse. Cette fois, utilisez une résistance de haute valeur (ex. 100 kΩ) comme intermédiaire avant la masse.
• Ajoutez un condensateur de petite valeur (0,33 µF à 1 µF) du +V vers broche 12.

Votre circuit timer CI 4060 a maintenant la fonction auto-reset activée.

Comment connecter la broche de Reset ?

En circonstances normales, broche 12 est la broche de reset du timer. Sa connexion est toujours sur la ligne de masse ou l'alimentation négative.

Introduire une impulsion d'alimentation positive à l'entrée du CI 4060 réinitialisera le CI/les oscillations. Le comptage recommencera à zéro, et les sorties mèneront vers logique zéro.

Comment obtenir une temporisation réglable

Remplacez la résistance variable Rt par un potentiomètre à la broche 10 du circuit timer CI 4060. Le potentiomètre produit une fréquence de sortie réglable aux broches de sortie du CI 4060.

Deuxième option : modifiez la valeur du condensateur Ct pour changer la fréquence du timer CI.

Conclusion

En résumé, un CI 4060 est facile à utiliser car il ne dépend pas d'horloge externe. Les oscillations intégrées sont un atout majeur car quelques composants suffisent. Il a de nombreuses applications : circuits compteurs, minuteurs, diviseurs de fréquence, etc.

Nous restons ouverts aux questions, commentaires ou demandes. N'hésitez pas à nous contacter.