トランジスタで８０８０をつくってしまおうというまさにびっくり仰天、狂気のプロジェクトです！
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
見事にできましたら、もちろんＴＫ−８０モニタを乗せて、それからＢＡＳＩＣ、ＣＰ／Ｍを走らせましょう！
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
［第４１６回］
●バイナリカウンタ回路の改良（６）
前回は時間がなくて不十分なところが残ったままＵＰしてしまいました。
本日になってから一部を書き加えました（９日朝８時ごろに更新いたしました）。
間違いを訂正したわけではありません。
文章の流れとして「舌足らず」だったところを直しただけです。
前回の続きです。
説明の続きになりますので前回お見せした回路図と波形の写真を再掲します。
上側（ＣＨ１）はＱ＿出力（（Ａ）点）の波形です。
下側（ＣＨ２）はＧＡＴＥ出力（（Ｃ）点）の波形です。
波形をよく見ると異なるパターンがあります。
ＣＨ１を見るとＬからＨへ、ＨからＬへまっすぐにＵＰ、ＤＯＷＮしているところがあります。
垂直に見える波形の間隔は１μｓです。
周期が１μｓですから周波数は１ＭＨｚです。
ＧＡＴＥをＯＮ、ＯＦＦするためにＧＡＴＥに入力しているＣＫＶ、ＣＫＧの周波数が１ＭＨｚです。
もとになるＣＬＯＣＫの周波数です。
ＣＨ１が急峻に変化しているところがＧＡＴＥがＯＮになったところです。
ＣＨ１はＱ＿の出力です。
ＧＡＴＥがＯＮになった直後のＱ＿の出力でＬからＨに変化するときとＨからＬに変化するときがあるのはＧＡＴＥがＯＦＦになったときの（Ｃ）点の電圧値の反映です。
ＧＡＴＥがＯＦＦになるとその直前の（Ｃ）点の値がＲＳフリップフロップにラッチされます。
（Ｃ）点はＧＡＴＥがＯＦＦになる前は「発振」しているためＯＦＦになった直後にＨかＬのどちらになるかはわかりません。
とにかくＧＡＴＥがＯＦＦになった直後にＲＳフリップフロップはＨかＬかどちらかの状態でラッチされます。
ＧＡＴＥがＯＦＦになるとＧＡＴＥ出力（（Ｃ）点）はハイインビーダンスになります。
すると（Ｃ）点はＱ＿の出力電圧とＲ１４によって（Ｃ）点の浮遊容量を充放電する波形を描く形で上昇、下降します。
ここの動きは少し複雑です。
（Ｃ）点の波形を見ると発振が始まる直前は大体中間電位（２．５Ｖ）近辺にあるようです。
ＧＡＴＥがＯＮになってから発振がはじまるまでの期間はＱ＿〜ＧＡＴＥＩＮのラインの１０ＫΩと２２ｐＦの遅延回路による遅延時間と考えられます。
この期間にゆるやかに上昇または下降していくカーブは上記の遅延回路の信号波形を反映していると考えられます。
入力が速い速度でＨからＬにＬからＨに変化する場合にはＧＡＴＥ出力もそれに合わせて変化しますが
そしてＧＡＴＥ入力（（Ｂ）点）が中間電位（２．５Ｖ）になると（Ｃ）点もそれに合わせて中間電位になります。
するとそれまでラッチされていたＲＳフリップフロップが反転します。
その出力はすぐに（Ｂ）点に伝わります。
このとき以後はＱ＿出力はほとんど遅延せずにＧＡＴＥ入力（（Ｂ）点）に伝わります（次回説明の予定）。
その結果発振することになりますが（Ｃ）点は中間電位を中心とした発振波形になります（同上）。
ＧＡＴＥがＯＦＦになることで発振は停止します。
ＧＡＴＥ入力につながっている遅延回路は遮断されるので（Ｃ）点の上昇または下降も停止するはずなのですがＣＨ２を見るとまだ上昇または下降のカーブは続いています。
さらによく見ると上昇または下降の向きが発振前と同じ場合と逆の向きになる場合があります。
これは何だろうかという疑問が生じます。
この動きに関係しているのはＱ＿とＲ１４しか考えられません。
ＧＡＴＥがＯＦＦになったときにたまたまＱ＿がＨだったとするとその電圧とＲ１４によって（Ｃ）点の浮遊容量が充電されることになり、また逆にたまたまＱ＿がＬだったとすると放電されると考えられます。
その動きを示しているのが「発振」が停止したあとのＣＨ２の波形（（Ｃ）点の波形）です。
このときの充放電の時定数を考えると当然Ｒ１４の値に比例することになります。
これはＲ１４に対して当初考えていた通りの動作です。
やっぱりＱ＿はＲ１４によって内部で遅延している！
当初からそのように推測はしていたので適当にＲ１４＝１０ＫΩとしていたところをこれまた適当に４．７ＫΩにしたのでした。
もう少し小さい抵抗値にしておいたほうがより安全だろうと適当に考えたからです。
１０ＫΩにしても４．７ＫΩにしても根拠があってのことではありません。
そこは「適当」であります。
しかしそれで本当によいのだろうか？
そこが解決しておきたい疑問でした。
Ｒ１４はＧＡＴＥがＯＮのときにはＱ＿と（Ｃ）点が逆位相となるのでそこがショートするのを避けるために入れているものです。
このＲ１４によってＱ＿の出力がＱ出力回路のベース電位を維持することになりますからＧＡＴＥがＯＮになっている間にＱ＿の電位が（Ｃ）点に伝わらなくてはいけません。
そこが遅延するとなると、Ｒ１４は小さくしなければいけないのではないか？
しかしどこまで小さくしたら安全なのか？
余り小さくするとショート時の電流が大きくなるので好ましくありません。
そこのところがはっきりしないとＧＡＴＥがＯＮになっている時間を短くできません。
そうなるとせっかくのアイデアもちょいと不安になってきてしまいます。
つまるところそのあたりがあいまいだったのでＣＫＶ、ＣＫＧのパルス幅をそこそこ長くせざるを得ませんでした（余り短くするとＱ＿の出力がＲ１４経由でＱ側に伝わらないうちにＧＡＴＥ ＯＦＦになってしまうのでは？？？）。
実際に上の写真ではＧＡＴＥがＯＦＦになってからも（Ｃ）点の電圧は変化しているではありませんか！
しかししかし。
それは全部私の先入観から来る思い込みに過ぎませんでした。
Ｒ１４はそこそこの値でよかったのでした。
上の写真の（Ｃ）点の波形にもかかわらず、です。
もっともそれには前提条件が２つあります。
その１つ目は。
Ｑ＿〜ＧＡＴＥ入力のラインの遅延はＣＫＶ、ＣＫＧのパルス幅よりも長く、そしてＣＫＩＮの１周期を越えないことです。
そして２つ目は。
ＣＫＶ、ＣＫのパルス幅は２０ｎｓ以上であることです。
説明の途中ですが本日も時間がなくなってしまいました。
この続きは次回にいたします。
上の方でお見せした波形の写真のほかにも沢山写真を撮りましたのでお見せします。
下は上の方でお見せした写真の水平時間軸を拡大した写真です。
下も同じですが波形が異なっている部分の写真です。
下も同じですが上の２枚とは波形が異なっています。
下はＱ＿出力（（Ａ）点）とＧＡＴＥ入力（（Ｂ）点）の波形です。
上側（ＣＨ１）はＱ＿出力（（Ａ）点）の波形です。
下側（ＣＨ２）はＧＡＴＥ入力（（Ｂ）点）の波形です。
水平時間軸を拡大しました（下の写真）。
下は上と同じですが波形の位相が上とは異なっています。
トランジスタでＣＰＵをつくろう！［第４１６回］
２０２４．２．９ｕｐｌｏａｄ
前へ
次へ
ホームページトップへ戻る