CD4013 — два D-триггера

CD4013 — два D-триггера с входами установки и сброса в одном корпусе. Чаще всего на нём делают «кнопку с фиксацией»: одно нажатие включает, следующее выключает. Разбираем по даташитам TI и onsemi, как работает триггер, почему кнопку нельзя подавать на тактовый вход напрямую и сколько тока дают выходы.

Обновлено 16 октября 2026 г.Редакция GAW

Содержание

Распиновка
Таблица истинности
Параметры
Счётный режим: кнопка с фиксацией
Начальное состояние

CD4013B (TI) и MC14013B (onsemi) — микросхема серии КМОП 4000 с двумя независимыми D-триггерами. У каждого есть вход данных D, тактовый вход CLOCK, входы установки SET и сброса RESET и два выхода — прямой Q и инверсный Q̄. По TI уровень на входе D переписывается на выход Q по положительному фронту такта, а установка и сброс работают высоким уровнем независимо от такта. Основы триггеров — в статье «Цифровая логика».

Распиновка

CD4013 в корпусе DIP-14 и SOIC-14, вид сверху

Вывод	Триггер 1	Триггер 2
Q	1	13
Q̄	2	12
CLOCK	3	11
RESET	4	10
D	5	9
SET	6	8

Питание: VDD — вывод 14, VSS — вывод 7. MC14013B от onsemi — замена CD4013B вывод в вывод.

Таблица истинности

По даташиту onsemi (↑ — положительный фронт, X — любой уровень):

CLOCK	D	RESET	SET	Q	Q̄
↑	0	0	0	0	1
↑	1	0	0	1	0
нет фронта	X	0	0	без изменений	без изменений
X	X	1	0	0	1
X	X	0	1	1	0
X	X	1	1	1	1

Последняя строка — запрещённое на практике состояние: при одновременных SET и RESET оба выхода в единице, и Q̄ перестаёт быть инверсией Q.

Параметры

Параметр	Значение по TI
Питание	3–18 В
Ток покоя при 5 В	0,02 мкА типично, до 1 мкА при 25 °C
Порог входа при 5 В	ноль — до 1,5 В, единица — от 3,5 В
Выход при 5 В	отдаёт от 1,6 мА при 2,5 В, принимает от 0,51 мА при 0,4 В
Частота такта при 5 В	от 3,5 МГц, 7 МГц типично
Фронт и спад такта, не длиннее	15 мкс при 5 В, 10 мкс при 10 В, 5 мкс при 15 В
Импульс SET и RESET, не короче	180 нс при 5 В

Выходы КМОП 4000 слабые: onsemi оценивает нагрузочную способность в два маломощных ТТЛ-входа. Светодиод на 10–20 мА или реле подключают через транзисторный ключ.

Счётный режим: кнопка с фиксацией

Если соединить выход Q̄ со входом D, каждый фронт на тактовом входе будет переписывать в триггер инверсию его состояния — триггер станет счётным, T-триггером. TI и onsemi прямо называют это применение. Так делают кнопку с фиксацией: первое нажатие включает выход Q, второе выключает. Два триггера в корпусе, соединённые последовательно, делят частоту на 4.

С кнопкой есть две ловушки:

Дребезг контактов. Механическая кнопка при нажатии замыкается и размыкается несколько раз, и каждый фронт переключает триггер. Без подавления дребезга результат нажатия случаен.
Медленный фронт. Обычное средство от дребезга — RC-фильтр — делает фронт пологим, длиной в миллисекунды. А TI ограничивает длительность фронта такта: не больше 15 мкс при питании 5 В. Работу на более медленном фронте даташит не гарантирует: с помехами на пологом участке триггер может сработать неверно.

Решение — RC-фильтр, а за ним триггер Шмитта, который превращает пологий фронт в крутой, например элемент 74HC14. Подавить дребезг можно и программно, если сигнал всё равно идёт через микроконтроллер.

Начальное состояние

При включении питания состояние триггера не определено. TI в примере схемы кнопки питания показывает на входе RESET необязательные резистор и конденсатор: такая цепочка даёт импульс сброса при включении, и триггер стартует в известном состоянии. Если цепочка не нужна, входы SET и RESET соединяют с общим проводом напрямую — висящий вход КМОП недопустим, это требование TI и onsemi для всех неиспользуемых входов.

Другие микросхемы серии 4000 — CD4017 и CD4060 и CD4066, остальная логика — в разделе «Логика».

Частые вопросы

Какая распиновка у CD4013?

По даташиту TI в корпусе DIP-14: первый триггер — 1 Q1, 2 Q̄1, 3 CLOCK1, 4 RESET1, 5 D1, 6 SET1; 7 — VSS; второй триггер — 8 SET2, 9 D2, 10 RESET2, 11 CLOCK2, 12 Q̄2, 13 Q2; 14 — VDD. Входы SET и RESET активны высоким уровнем: если они не используются, их соединяют с общим проводом.

Как сделать на CD4013 кнопку включения и выключения?

Соединить выход Q̄ со входом D — TI и onsemi называют это счётным режимом: каждый фронт на тактовом входе меняет состояние Q на противоположное. Кнопку подают на CLOCK через подавление дребезга и обязательно через триггер Шмитта: TI допускает фронт такта не длиннее 15 мкс при 5 В, а RC-цепочка даёт фронт в миллисекунды.

Почему CD4013 переключается несколько раз от одного нажатия?

Из-за дребезга контактов: за одно нажатие кнопка замыкается и размыкается несколько раз, и каждый фронт переключает триггер. Вторая причина — медленный фронт после RC-фильтра: по TI фронт такта должен быть не длиннее 15 мкс при питании 5 В, более медленный фронт даташит не гарантирует. Помогает RC-фильтр с триггером Шмитта, например 74HC14.

Можно ли подключить светодиод к выходу CD4013?

Только маломощный и с большим резистором. По TI при питании 5 В выход гарантированно отдаёт лишь 1,6 мА при напряжении на нём 2,5 В и принимает 0,51 мА при 0,4 В. onsemi оценивает нагрузочную способность в два маломощных ТТЛ-входа. Для светодиода на 10–20 мА или реле ставят транзисторный ключ.

Источники

Texas Instruments. CD4013B CMOS Dual D-Type Flip-Flop (SCHS023E, revised September 2016) — разд. 1 и 3 — два независимых D-триггера, уровень D переходит на Q по фронту такта, установка и сброс высоким уровнем независимо от такта, Q̄ на D — счётный режим; 16 МГц типично при 10 В; помехоустойчивость 1, 2 и 2,5 В; разд. 5 — выводы; разд. 6.3 — питание 3–18 В, частота такта от 3,5 МГц (7 типично) при 5 В, фронт и спад такта до 15, 10 и 5 мкс при 5, 10 и 15 В, длительность импульса установки и сброса от 180 нс при 5 В; разд. 6.5 — ток покоя 0,02 мкА типично, до 1 мкА при 5 В и 25 °C; выход при 5 В: принимает от 0,51 мА при 0,4 В, отдаёт от 1,6 мА при 2,5 В; пороги входа 1,5 и 3,5 В при 5 В; разд. 8.1 — RC на RESET необязательна, иначе SET и RESET на землю; разд. 10 — входы не оставлять свободными
onsemi. MC14013B: Dual Type D Flip-Flop (MC14013B/D, Rev. 11, July 2025) — входы D, S, R, C и выходы Q, Q̄; применение как сдвиговый регистр и T-триггер; питание 3–18 В; таблица истинности, при S = R = 1 оба выхода в единице; два маломощных ТТЛ-входа нагрузки; фронт такта до 15, 5 и 4 мкс при 5, 10 и 15 В; замена CD4013B вывод в вывод; исполнения NLV по AEC-Q100; неиспользуемые входы — на VSS или VDD

Нашли ошибку?