(ホントは７４ＨＣ、ＣＭＯＳなんだけど…）
［第２９６回］
●マシンクロックの測定
☆☆☆今回は組立説明書本文から離れて、いつものホームページ記事として書いています☆☆☆
やっとＣＰＵ回路の組立の最初のステップである、「ＲＥＳＥＴ及びＣＬＯＣＫ回路」が完了しました。
前回、リセット回路とクロック回路だけをやっと実装し終った、ＭＹＣＰＵ８０基板に電源をつないで、動作を確認するところの説明をしました。
ですけれど、見た目には５個並んだマシンクロックの状態を表示するＬＥＤが、ものすごく高速でパルス点灯するために、５個全部が点灯しているようにしか見えません。
「とりあえず５個のＬＥＤが全部点灯して見えたら、回路は正しく動いている」と前回書きましたが、本当はこの文には「多分」という言葉がついています。
ハンダゴテとテスターしかない、普通の環境ではその程度しかわからないので仕方がありません。
●もしオシロスコープが有るのでしたら…
もしもオシロスコープをお持ちでしたら、動作確認はいとも簡単です。
ＬＥＤに表示パルスを出力している、７４ＨＣ０４の出力をオシロスコープで確認してみれば、回路が正しく動作しているかどうかはすぐにわかります。
測定のポイントを確認するために、クロック部分の回路図をお見せします。
●ＭＹＣＰＵ８０回路図№１
ＭＹＣＰＵ８０の一番元となるＣＰＵクロックの水晶発振回路です。
ＭＹＣＰＵ８０組立キットには、３２枚の回路図が付属します。
上の図はその３２枚の回路図のうちの１枚目、ＭＹＣＰＵ８０回路図№１から一部だけを切り取って示したものです。
［注記］じつは、昨日、今回分の記事を書いてＵＰしたときには、回路図の一部だけではなくて、回路図№１全体をここにはめ込んでいたのですけれど、一晩寝て、本日になってからあらためて見直してみましたら、どうにも読みにくいことに気がつきました。
で、説明に必要な部分だけを切り取って示すことにいたしました。
回路図№１全体図はリンクをクリックしてご覧ください、
なお、全体図で緑色で着色してあるところは、今回の部品取付作業でプリント基板に実装した部分です（水色は次に作業をする部分です）。
全体図の左上に水晶発振回路があります。
４ＭＨｚのクリスタルを発振させて、原発振クロックを得ています。
その後ろにある７４ＨＣ７４で原発振クロックを２分周して２ＭＨｚにしています。
クリスタルを発振させた、生の波形はデューティ（パルスのＨの期間とＬの期間の比率）が５０％ではないことが多いので、このようにフリップフロップを一段入れてデューティが５０％のきれいな波形をつくるようにします。
７４ＨＣ７４のＣＫに入力されたパルスが図のようにデューティが５０％ではなくて、ＨかＬのどちらかの期間が長いような波形でも、Ｑ＿出力をＤ入力にフィードバックさせることによって、入力周波数の2分の１の周波数でデューティが５０％のパルスを出力させることができます。
さて、上の水晶発振回路のＩＣ２３９（７４ＨＣ７４）のｐｉｎ３の入力信号をオシロスコープで見ると、４ＭＨｚの方形波を見ることができます。
そしてｐｉｎ５またはｐｉｎ６の出力をオシロスコープで見ると２ＭＨｚの方形波を見ることができます。
ＩＣ２３９（７４ＨＣ７４）ｐｉｎ５から出力された２ＭＨｚのＣＬＯＣＫ信号はその後ろのＩＣ２４２（７４ＨＣ００）の２段のゲートを通って後段に伝えられます。
ＩＣ２４２（７４ＨＣ００）ｐｉｎ８から出ている、２，４ＣＬＫという矢印ラベルマークは、回路図№２及び№４のＣＬＫ信号マークにつながっています、というしるしです。
そこで次に、回路図№２を見てみることにしましょう。
●ＭＹＣＰＵ８０回路図№２
［注記］ここももとは全体回路図を貼り付けていました。
上の図は、ＭＹＣＰＵ８０回路図№２の一部です。全体図は、左のリンクをクリックしてご覧ください。
なお回路図№２は全体が着色してあります。今回の組立作業で、この回路図にあるパーツは全部実装してしまったことを示しています。
ＩＣ２３８（７４ＨＣ１９１）２ｐｉｎ（ＣＫ入力）には、１ＣＬＫという矢印ラベルマークがついています。
回路図№１のＣＬＫ信号マークにつながっていることを示しています。
７４ＨＣ１９１は４ビットのバイナリカウンタです。
ＣＫ端子に入力された２ＭＨｚは２分の１に順次分周されるので、ＱＡからは１ＭＨｚが出力され、ＱＢからは５００ＫＨｚが、ＱＣからは２５０ＫＨｚが、そしてＱＤからは１２５ＫＨｚが出力されます。
ＩＣ２３８（７４ＨＣ１９１）のＣＯ出力を受けて、ＩＣ２３９（７４ＨＣ７４）ｐｉｎ９（Ｑ出力）からは、さらに２分の１の６２．５ＫＨｚが出力されます。
各出力はＩＣ２３７（７４ＨＣ０４）のゲートでバッファリングされてから、ＬＥＤを表示ドライブします。
ＩＣ２３７（７４ＨＣ０４）の各出力信号をオシロスコープで見ると、ＱＡ～ＱＥの方形波を見ることができます。
さらにそのＱＡ～ＱＥの信号を入力して、Ｔ０～Ｔ２０、Ｍ０～Ｍ７、Ｗ１～Ｗ４の信号が７４ＨＣ２３８から出力される様子もオシロスコープで見ることができます（ＭＹＣＰＵ８０回路図№２）。
本当はここで、プリント基板のＩＣを実装した写真などをお見せして、オシロスコープでの観測点を示したり、またそれぞれのポイントでのオシロスコープの波形写真をお見せできるとよいのですけれど、残念なことに、まだプリント基板が出来あがってきませんから、お見せすることができません。
なかなかに、もどかしい気持ちです。
今回の組立作業で基板に組付けたのは、上の２枚の回路図にあるパーツ以外にもまだあります。
それらがわかる、他の回路図も次回には準備してお見せすることにいたします（図面を準備するのもなかなか手間がかかるので大変なのです）。
今回、ここでお見せした回路については［第３９回］でも説明していますので、復習の意味で、もう一度、そちらもお読みになってくださいませ。
［注記］［第３９回］の説明では、原発振クロックは８ＭＨｚになっていました（７４ＨＣ７４で１／２にするので、実際のＣＰＵクロックは４ＭＨｚです）。現行の倍のクロックです。
ＣＰＵクロック４ＭＨｚでスタートしたものが、半分の２ＭＨｚになってしまった事情については、［第７３回］、［第１３６回］あたりに書いてあります。
こうやってほぼ毎日のように、記事を書きながら、気がついたらもう一年以上が経ってしまいました。
感無量、です。
って、そんな、感慨にふけっている場合ではありません。
はやく説明書も基板も全部完成させてしまって、肩の荷をおろしてしまって、のんびりしたいぃ…。
２００９．８．２ｕｐｌｏａｄ
２００９．８．３追記、再編集
２００９．８．１８追記、再編集
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