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２０１回］
●ＯＰコードフェッチ回路（２）
前回書きましたようにトランジスタが逆接続になることは避けなければならないようです。
そこまではっきりわかっていたわけではありませんが、やっぱり逆接続はまずいのではあるまいかと考えて、ＯＰコードフェッチ回路基板は最終的に下のようにＷＲＧ回路を一部変更して製作しました。
当初はＴ１１、Ｔ１２の出力を直接ＷＲＧとして取り出していたのですがそこのところを変更して２ＳＣ１８１５を追加してＷＲＧをオープンコレクタ出力にしました。
ＷＲＶはもとからオープンコレクタ出力です。
これなら大丈夫だろうということで試作基板を作ってしまいました。
ところが基板が出来てくるよりも前に、この回路ではまだ駄目らしいということに気が付いてしまいました。
上の回路にはとんでもない落とし穴がありました。
ＷＲＧがＯＦＦのときにＴ２のエミッタに＋５Ｖが印加されて逆接続になってしまうのを避けるためにＷＲＧのラインをオープンコレクタ出力にしたのですが…。
そのことが原因で、結果的にやっぱり逆接続状態になってしまうことに気が付きました。
上の回路図はＯＰコードフェッチ回路の一部分です。
ＯＰコードフェッチ回路は８ビットで構成されています。
上の図の上側のデータラッチ回路は８組あるうちの１組を示しています。
この回路と同じ回路が８組あって、ＷＲＶとＷＲＧは８組の回路全てと共通に下側の図のＷＲＶ、ＷＲＧにつながっています。
そこのところに伏兵が潜んでいました。
下図は８組のうちの２組、Ｄ０とＤ１だけを取り出して示した図です。
問題を理解し易くするために、説明に必要な部分以外は省略しています。
ＷＲＧがＯＦＦのとき、そのラインはハイインピーダンスになります（なるはずだったのですが）。
ところがたとえばＤ１がＨでそのときＢ点の電位もＨだったとします。
その仮定はおかしいじゃないかと思われるかもしれません。
こういうことです。
Ｄ１がＬのときにＷＲＧ、ＷＲＶがアクティブであるとＢ点はＨになります。
図では省略してありますが、Ｂ点はその後段のフリップフロップによってＨに固定されます。
その後にＷＲＧ、ＷＲＶがオフラインになって、それからＤ１がＨに変わるとその状態が出現します。
このときもしもＷＲＧのラインがＬになったとすると、右側のＴ２はＯＮになります。
ＷＲＧはオフラインのはずなのにそんなことが有りうるでしょうか？
そんなことがあったのです。
まさかそんなことがあるなんて思ってもみませんでした。
考えが浅かったのでした。
左側の回路でＤ０がＨ、Ａ点がＬの場合、左側のＴ２は逆接続状態になります（Ｔ２のエミッタのラインがハイインピーダンスかまたは＋電位のとき）。
Ｔ２はＯＮになってエミッタからコレクタに逆電流が流れます（エミッタが＋電位ならば）。
その結果ＷＲＧはハイインピーダンスではなくなってＬレベルに近い電位になります。
すると右側のＴ２もＯＮになって図の矢印の向きに電流が流れます。
この結果Ａ点の電位は上昇し、逆にＢ点の電位は低下します。
まさか。
でありました。
論より証拠。
ＯＰコードフェッチ回路の試作基板を使って上の図の状態にしてＡ点の波形を観測しました。
下側（ＣＨ２）がＡ点の波形です。
上側（ＣＨ１）がＨの期間はＷＲＧがアクティブのときです。
ＷＲＧがＯＦＦの期間にＡ点は気持ち悪い形に浮き上がっています。
高いところでは２Ｖぐらいありそうです。
実はこの波形はもっと以前に、ＩＮＣ／ＤＥＣ ＲＥＧＩＳＴＥＲ回路の試作基板の動作テスト中に見ています。
そのときはまさか上に書いたことが原因だなどとは思ってもみなかったので、なぜこんな波形が出てくるのか皆目見当がつかず、一体どこからこんな漏れ電流が出てくるのだろうといぶかしく思っていました。
その時点では、なんだかわからないがどこか回路におかしいところがある（ノイズか？誤配線か？）、ということでそこから先へは進めませんでした。
さて、上の回路に戻って、そういうことになると、結局のところこの問題の対策としてはトランジスタのエミッタにダイオードを追加するしかありません。
ということで、ここは最終的に下の回路になりました。
Ｔ１とＴ２のエミッタに図の向きにダイオードを追加しました。
ここにダイオードを追加するならＷＲＧもＷＲＶもオープンコレクタにする必要はありませんから普通の出力回路に戻しました。
回路の配線をそのままにしておいて手っ取り早くダイオードを追加するためにこんな加工をしました。
エミッタのリードを短く切ってそこにダイオードを取り付けています。
この作業は以前にどこかでやって、その写真もお見せしたようですがどこだったか思い出せません。
簡単に細工ができるのでときどきやっています。
ダイオードを追加したあとのＡ点（Ｔ１、Ｔ２のコレクタ）の波形をあらためて観測してみました。
浮き上がりが低くなりました。
そして気持ちの悪い波形ではなくなりました。
浮き上がりは大体１Ｖ程度に見えます。
低くはなったものの、まだ浮き上がっているのは、前回書きましたＲ１４が１０ＫΩでその値がちょっと大きすぎるためだと思います。
そこでＲ１４の値を４．７ＫΩに変更してみました。
やっぱり考えた通りでした。
これなら安心できるレベルでしょう。
ＯＰコードフェッチ回路は以上の点を変更して、もう一度試作基板を作り直すことにしました。
ともあれ。
やっと。
これにて一件落着です。
トランジスタでＣＰＵをつくろう！［第２０１回］
２０２０．３．１１ｕｐｌｏａｄ
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