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２００回］
●トランジスタの逆接続
前回の続きです。
データラッチ回路について考えていくなかで、トランジスタが逆接続状態になることに気がつきました。
ＭＯＳＦＥＴは寄生ダイオードのために逆接続は絶対に禁止ですが、バイポーラトランジスタの場合にはそれほどのことはあるまい、と軽く考えていました。
バイポーラトランジスタの逆接続回路については、［第１６２回］に書いています。
たとえば２ＳＣ１８１５などのＮＰＮトランジスタの場合、通常はエミッタをＧＮＤ側につなぎ、コレクタ側が＋電位になるような使い方をします。
２ＳＡ１０１５などのＰＮＰトランジスタではエミッタを＋側（通常は＋電源）につなぎ、コレクタ側が−電位になるような使い方をします。
そのとき各トランジスタのエミッタとコレクタを入れ替えて接続してももとの回路と同じように動作します。
そのような接続を通常の接続に対して逆接続というような言い方をします。
ただしｈＦＥはうんと小さくなり通常の接続に比べて１／１０程度に低下してしまいます。
わざわざそんな使い方をしても全くメリットはありませんから、普通は教科書通りの使い方をします。
しかし意図しないのにトランジスタが逆接続状態になってしまうことがあります。
［第１６２回］ではその可能性について書いているのですが、そこでせっかくそのことに気が付いていながら考えがいま一歩足りなかったために、その後に随分回り道をしてしまうことになりました。
［第１６２回］では逆接続状態になったとしてもそれほど電流は流れないので大したことはありません、なんて脳天気なことを書いていますが、とんでもない考え不足でした。
下の図は［第１６２回］でお見せしたものに加筆したものです。
たとえば赤矢印で示した状態のときについて考えます。
この回路ではＷＲＧがＯＦＦのときも＋５Ｖの電圧がＴ６のエミッタにかかります。
その状態でＡがＨ、ＢがＬだったとするとＴ６のエミッタからＲ７を通ってＴ４のエミッタに図の矢印の向きに電流が流れてしまいます。
［第１６２回］ではＢを流れる電流はＲ６の５１ＫΩを通るわずかな電流だけです、と書いていますが、その先はどこに流れていくのかという肝心のところを見落としてしまっていました。
そもそもＴ６のエミッタコレクタ間がＯＮになるということを頭ではわかっていながら、そのとき流れる電流について全く落としてしまっていました。
このときＴ６が逆接続状態になっています。
ｈＦＥは通常の１／１０程度と考えられますから、仮にそれが１０倍だったとすると、このときのＴ６のエミッタコレクタ間抵抗は５ＫΩぐらいとかなり小さな値になります。
ここでＢ点がＬのときというのはどういうときなのかということについても深く考えていませんでした。
最初にＡ点にＨが与えられそのときにＷＲＶ＝＋５Ｖ、ＷＲＧ＝ＧＮＤであると、Ｔ６がＯＮになってＢがＬになります。
その直後にＴ１がＯＮになりＣ＝Ｈになって、それによってＴ４がＯＮになります。
Ｔ１、Ｔ２とＴ３、Ｔ４はフリップフロップ回路を構成しているので、その状態はＷＲＶ、ＷＲＧが印加されなくなっても安定して維持されます。
このときＢ＝Ｌになりますが、それはどういうことなのかということです。
Ｔ５、Ｔ６の影響がなくなったとき、Ｔ１のベース電流がＲ１（５１ＫΩ）を通してＢ点を経由してＲ７（１０ＫΩ）を通ってＴ４のコレクタエミッタを通ってＧＮＤに流れます。
Ｂ点は＋５ＶとＧＮＤ間を５１ＫΩと１０ＫΩで分圧したものになりますから約０．８Ｖになります。
実は今日の今までこの計算は考えていませんでした。
まことにもってうかつな話です。
実はデータラッチ回路を考えて試行錯誤を繰り返して最終的に上の図の形になったのですが、その過程ではいろいろあってＲ７が余り小さな値ではまずいという途中の回路を経たために、１０ＫΩにしたのでした。
今計算してみますとＢ点が０．８Ｖというのはかなり危ない値です。
そろそろＴ２の２ＳＣ１８１５がＯＮになりかかるぎりぎりの値じゃないですか。
この抵抗値についてものちほど検討することにいたしましょう。
今はまずはトランジスタの逆接続についてです。
上の図のようにＷＲＧ（＋５Ｖ）からＴ４のエミッタへ電流が流れたとすると、このときＢ点の電圧はどうなるでしょうか？
計算を簡単にするためにＴ１とＴ６のベース電流は考えないことにします。
するとｈＦＥが１０倍と仮定すると、Ｂ点は＋５Ｖを５ＫΩと１０ＫΩで分圧したものになりますから、約３．５Ｖです。
Ｌどころではありません。
完全に浮き上がってしまっています。
これじゃあ誤動作しないほうが不思議です。
その通りでした。
データラッチについてしっかり検証しないで、この回路のままでより複雑なＩＮＣ／ＤＥＣレジスタ回路に進んでしまったために、奇妙な現象がいっぱい起きて、しっかり悩まされることになってしまったのでした。
今ようやくことの核心にせまることができましたが、余りに情けない回り道でありました。
途中ですが本日も時間がなくなってしまいました。
次回に続きます。
トランジスタでＣＰＵをつくろう！［第２００回］
２０２０．３．１０ｕｐｌｏａｄ
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