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CD4012: Dual 4-Input NAND Gate CMOS – Datasheet, Pinout y Aplicaciones Lógicas

El CD4012 (serie 4000B CMOS) es un circuito integrado lógico que contiene dos compuertas NAND de 4 entradas independientes. Fabricado en tecnología CMOS de óxido metálico, ofrece ancho rango de alimentación (3-18 V, hasta 20 V versión alta tensión), consumo casi nulo en estático, inmunidad al ruido alta (30-50% VDD), y compatibilidad TTL a 5 V. Es un bloque fundamental para diseño lógico discreto, inversores, buffers, osciladores, y sistemas digitales tolerantes a voltaje variable. Analizamos pinout, specs, equivalentes y uso práctico.

Configuración de Pines (DIP-14 / SOIC-14 / TSSOP-14)

Encapsulado estándar 14 pines. Dos compuertas NAND idénticas (A y B). Cada una: 4 entradas (A, B, C, D), 1 salida (Y).

PinSímboloFunción
11AEntrada A Compuerta 1
21BEntrada B Compuerta 1
31CEntrada C Compuerta 1
41DEntrada D Compuerta 1
51YSalida Compuerta 1 (Y = ¬(A·B·C·D))
62YSalida Compuerta 2 (Y = ¬(A·B·C·D))
7VSS (GND)Tierra (0 V)
82DEntrada D Compuerta 2
92CEntrada C Compuerta 2
102BEntrada B Compuerta 2
112AEntrada A Compuerta 2
12NCSin conexión (algunos fabricantes)
13NCSin conexión (algunos fabricantes)
14VDD (VCC)Alimentación positiva (3-18 V, típ. 5-15 V)

Nota: Pines 12-13 pueden ser NC o VDD/VSS según fabricante (Texas Instruments, ON Semi, NXP, ST). Consulte datasheet específico. Siempre conecte VDD (14) y VSS (7) con desacople 100 nF cerámico cerca del IC.

Tabla de Verdad (Compuerta NAND 4 Entradas)

ABCDY = ¬(A·B·C·D)
0XXX1
X0XX1
XX0X1
XXX01
11110

La salida es BAJA (0) solo cuando las 4 entradas son ALTAS (1). En cualquier otro caso, salida ALTA (1).

Especificaciones Eléctricas Clave (CD4012B / HEF4012B / HCF4012B)

Equivalentes y Sustitutos (Funcionales / Mejor Rendimiento)

FamiliaParteDescripciónVentaja
CMOS 4000CD4012 / HEF4012 / HCF4012Dual 4-Input NANDOriginal, 3-18 V
74HC (High-speed CMOS)74HC20Dual 4-Input NANDMás rápido (tpd ~10 ns), 2-6 V, drive 4 mA, pin-compatible
74HCT (TTL-compatible CMOS)74HCT20Dual 4-Input NANDEntradas TTL (VIH=2 V), 4.5-5.5 V, drive 4 mA
74LS (Low-power Schottky TTL)74LS20Dual 4-Input NANDTTL real, 5 V, más consumo, drive 8 mA
74S (Schottky TTL)74S20Dual 4-Input NANDMuy rápido (~3 ns), alto consumo
74AC/ACT (Advanced CMOS)74AC20 / 74ACT20Dual 4-Input NANDMuy rápido (~5 ns), 2-6 V / TTL-compatible, drive 24 mA
74LVC (Low Voltage CMOS)74LVC20ADual 4-Input NAND1.65-3.6 V, 5 V tolerant inputs, drive 24 mA, ideal 3.3 V

Recomendación: Para diseños nuevos a 5 V: 74HC20 (CMOS rápido, rail-to-rail). Para 3.3 V: 74LVC20A. Para interfaz TTL legado: 74HCT20. CD4012 solo si necesita rango 3-18 V amplio o reemplazo legacy.

¿Dónde Usar el CD4012? (Aplicaciones)

El texto original menciona un teléfono inalámbrico Motorola CD4012, pero el CD4012 es un IC lógico genérico, no un teléfono. La confusión proviene de la serie "CD" de Motorola (teléfonos) vs "CD4000" de RCA/Harris (lógica CMOS). Aplicaciones reales del IC CD4012:

Cómo Usar el CD4012 (Guía Práctica)

  1. Alimentación: Conecte Pin 14 (VDD) a +3..+18 V (típ. 5 V, 12 V, 15 V). Pin 7 (VSS) a GND. Desacople 100 nF cerámico VDD-GND cerca pines 14-7.
  2. Entradas NO USADAS: NUNCA DEJE FLOTANTES. Conecte a VDD (lógica 1) o GND (lógica 0) según lógica deseada. Entradas flotantes → oscilaciones, consumo alto, daño por latch-up.
  3. Entradas usadas: Drive con salidas CMOS/TTL compatibles (rail-to-rail). Evite señales lentas (dV/dt < 1 V/µs) → use Schmitt-trigger (74HC14, CD40106) antes del CD4012.
  4. Salidas: Carga capacitiva < 50 pF ideal. Para LEDs, relés, optos, buses → use buffer/driver (74HC244, ULN2003, MOSFET).
  5. Protección ESD: Diodos clamping internos a VDD/VSS. En entornos ruidosos/externos, añada TVS / diodos Schottky en entradas.
  6. Latch-up: CMOS susceptible si VIN > VDD+0.5 V o < VSS-0.5 V con corriente > 100 mA. Limite corriente entradas (R serie 1-10 kΩ) si riesgo overvoltage.

Ejemplo: Oscilador RC Simple (1 Compuerta CD4012)

Use 1 compuerta NAND como inversor (3 entradas a VDD, 1 entrada = señal). R entre salida y entrada. C entrada a GND.

f ≈ 1 / (2.2 × R × C) (aprox, depende umbrales). R = 10 kΩ – 1 MΩ, C = 100 pF – 10 µF. Estabilidad moderada (depende VDD, T). Para precisión: use 74HC14 (Schmitt) + R + C o cristal.

Conclusión

El CD4012 es un bloque lógico CMOS clásico (dual 4-input NAND) valioso por su rango de voltaje ultra-amplio (3-18 V), inmunidad al ruido, y consumo estático nulo. Aunque superado en velocidad, drive, y voltaje bajo por familias 74HC/HCT/LVC/AC, sigue siendo insustituible en: diseños legacy, sistemas multi-voltaje (5 V/12 V/15 V), osciladores RC simples, interfaz sensores alto voltaje, y educación en lógica CMOS. Para nuevos diseños 3.3/5 V: 74HC20 / 74HCT20 / 74LVC20A. Siempre: desacople VDD, no deje entradas flotantes, respete drive limitado, y consulte datasheet del fabricante exacto (TI, ON Semi, NXP, ST, Diodes Inc) para specs precisos de su lote.

Tecnología Industrial

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