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！
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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！
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［第１１７回］
●［ＨＣ１３９］の動作テスト（原因の追求）
前回の［ＨＣ１３９］の動作テストでおかしな異常がみつかりました。
ま、異常ですからおかしいのは当たり前ですけれど。
おかしいというのは、ちょっと理屈に合わないようなところがあったからです。
Ｃ〜Ａの入力を１０１にすると、出力は「５」だけではなくて同時に「４」のＬＥＤも点灯してしまいました。
ところが入力が１００のときは、ふつうに「４」のＬＥＤだけが点灯しているのです。
同様に入力が１１１のときには「７」だけではなくて「６」のＬＥＤも点灯しましたが、入力が１１０のときにはふつうに「６」のＬＥＤだけが点灯しました。
ついでに言いますと、入力が０００、００１、０１０、０１１のときにはそれぞれ「０」「１」「２」「３」のＬＥＤだけが点灯しました。
この時点では原因が何なのか全くわかっていませんでしたが、どうやら入力Ｃと入力Ａがともに１のときにこの異常がおきるらしいという見当がつきました。
ということになりますと、異常の原因（おそらく配線のショート）が存在するであろう場所の範囲がかなり狭まります。
［ＨＣ１３９］の回路図は［第１１４回］でお見せしました。
それを見ていただきますとＣ＝１のときは回路図の右半分の回路であることがわかります。
Ｙ４〜Ｙ７の出力回路です。
この回路のどこかに異常があるに違い有りません。
そこで目星をつけたそのあたりの配線がショートしていないかどうか手当たり次第にテスターで当たってみたのですが、わかりませんでした。
その方法では配線ショートは見つけられませんでした。
ところが意外なところから解決の糸口がみつかりました。
こうなったら長期戦を覚悟して、じっくり構えて調べてみよう、という気になって、ＮＤ８０Ｚ３．５から切り離して、［ＨＣ１３９］単独の状態で、回路のここぞと思うあたりをオシロスコープで調べてみるつもりで、そのようにして［ＨＣ１３９］を電源ＯＮにしました。
すると。
ＮＤ８０Ｚ３．５に接続していたときとは違う異常が発生しました。
写真はＧ１＿とＧ２＿だけをＧＮＤに落として、Ｃ〜Ａをオープンにしたときの様子です。
［ＨＣ１３９］の入力は１ＭΩで＋５Ｖにプルアップしてありますから、入力をオープンにすると１が入力されたことになります。
このときは１１１が入力されているはずです。
ＮＤ８０Ｚ３．５と接続して行なったテストでは、１１１を入力すると「７」と「６」のＬＥＤが点灯しました。
ところが今回は「７」は点灯しないで「６」だけが点灯しました。
それは二重におかしいではありませんか。
よく見ますと右端の入力Ａを示すＬＥＤが消灯しています。
ちなみに中央のＬＥＤが入力Ｂ、その左下のＬＥＤが入力Ｃです。
その左は入力Ｇ２＿で左端は入力Ｇ１＿です。
Ｃ〜Ａは１のときに点灯しますが、Ｇ１＿、Ｇ２＿は０のときに点灯します。
さてはプルアップ抵抗に問題があるか？
そう思って回路を調べてみたのですがプルアップ抵抗はちゃんとついています。
ところがおかしなことがわかりました。
入力Ａの電圧を測ってみましたら、＋５Ｖではなくてほとんど０Ｖだったのです。
どうやらこのラインに問題があるらしいことがわかりました。
念のため入力Ａに＋５Ｖをつないでみましたら。
右端の入力ＡのＬＥＤが点灯して、出力は「７」と「６」が点灯しました。
入力Ａのラインのどこかにおかしなところがあるというのはほぼ決定的になりました。
ひょっとして、と思って入力ＡとＧＮＤとの間の抵抗値を測ってみましたら２００Ωでした。
それって２Ｎ７０００のゲート抵抗では？
あらためて基板を調べてみて、やっと原因をみつけました。
Ｒ１４とＴ１６の間に問題がありました。
これではちょっとわかりづらいですね。
その部分を拡大しました。
Ｒ１４とＴ１６のゲート端子をつなぐ線がＧＮＤ（縦に通る太い線）とショートしてしまっています。
みっともない作図ミスでした。
矢印の２箇所を切断しました。
そして基板裏で切断したラインをつなぎました。
あらためて電源を入れてみましたところ。
直りました！
入力Ｃ〜Ａがオープン（１１１）の状態で「７」のＬＥＤのみが点灯しました。
今度は入力ＢをＧＮＤにつないで１０１を入力してみました。
正しく「５」のみが点灯しました。
入力を示すＬＥＤはＣとＡが点灯して、Ｂは消灯しています。
なお、前回のＮＤ８０Ｚ３．５と接続してテストしたときの写真では入力ＬＥＤは全部点灯しています。
それは入力がＮＤ８０Ｚ３．５のアドレスバスに接続されていて、ＮＤ８０Ｚ３．５は短いプログラムを繰り返し実行しているため、アドレスバスに接続されている信号ラインは全点灯しているように見えるからです。
ここまでは出力ＬＥＤによって出力の状態を静的に目視しただけでしたが、次に動的な回路の応答性能を見るために、入力に４ＭＨｚのパルスを加えて、出力の波形を観測してみました。
４ＭＨｚでもちゃんと応答していることがわかります。
しかし。
よく見ますと５０ｎｓ程度の遅れが出ているようです。
ううむ。
［ＨＣ１３９］の１回路を通しただけで５０ｎｓも遅延してしまうということになりますと。
この先、命令解読のための複雑な回路を通すことを考えますと最終段では２００ｎｓ〜３００ｎｓくらいの遅れは覚悟しなければならないかも知れません。
せめて４ＭＨｚで動いてほしいと思っていたのですが…。
ひょっとすると２ＭＨｚでも苦しい、ということになってしまうかも知れません。
ましかし、最後まで望みは捨てないでがんばることにいたしましょう。
トランジスタでＣＰＵをつくろう！［第１１７回］
２０１５．８．２６ｕｐｌｏａｄ
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