(ホントは７４ＨＣ、ＣＭＯＳなんだけど…）
［第２８回］
●水晶発振回路
ＣＰＵといえば、クロック回路、水晶発振回路です。
ＣＰＵのクロック回路そのものは簡単なものです。
これだけの回路です。
ＣＰＵ回路のクロックとしては４ＭＨｚを予定していますから、８ＭＨｚのクリスタルで、倍の周波数で発振させます。
最初から４ＭＨｚのクリスタルを使って、そのまま発振させてもいけないことはないのですが、そうするとその４ＭＨｚはデューティが５０％とは限らない、Ｈの期間とＬの期間が１：１の保証がなくなってしまいます。
デューティとはパルスのＨの期間とＬの期間の比率を示す言葉で、Ｈの期間とＬの期間がちょうど等しいようなパルスであるときデューティが５０％であるといいます。
水晶発振はインバータのアナログ的特性を利用するものなので、発振に関係するファクターによっては、デューティが５０％にならず、ＨかＬか、どちらかに偏ってしまう可能性があります。
上のようにＨとＬの期間が同じ（デューティ５０％）が望ましく、下のようにＨの期間とＬの期間が等しくない波形になってしまうと都合が悪い場合があります。
今回の「つくるＣＰＵ」の回路では、いろいろあれこれ迷った末に、ＣＬＫの立ち上がりエッジしか使わないことにしましたので、結果的にはデューティは５０％である必要はなくなりました。
かといって、あまりＨかＬかに偏ったパルスになってもよろしくはありませんから、ここは定石通り、水晶発振させたあと、フリップフロップを使ってクロック数を１／２にすることにしました。こうするとデューティが５０％のパルスが得られます。
教科書的にはここはＪＫフリップフロップ（７４ＨＣ７３）を使うことが一般的のようです。
今回の回路では、いろいろな信号を保持するためにＤフリップフロップ（７４ＨＣ７４）をあちこちの回路で使っています。
それにこだわったわけではありませんが、ここはＤフリップフロップで決めてみました。
ということで、当然、Ｄフリップフロップについての説明になるところなのですが…。
本日はいろいろ忙しくてもう時間が無くなってしまいました。
この続きは次回に、ということにしたいと思います。
２００８．８．５ｕｐｌｏａｄ
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