2021.3.2
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トランジスタでCPUをつくろう!
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309回]



●トランジスタロジック回路組立キットTR86

TR86は[第245回]で説明をしています。
組立キットTR86については[第245回]の説明もお読みください。
74LS86のトランジスタ版になります。
バイポーラトランジスタ2SA1015と2SC1815による2inputEXORゲートロジック回路です。
[第245回]に1ゲート分の回路図があります。
以下の説明の理解の助けになると思いますから下に再掲します。


組立キットTR86は74LS86と同様1枚の基板に4ゲート分の回路が載っています。
下がプリント基板(部品面)の写真です。


下はプリント基板(ハンダ面)の写真です。


部品を実装しました。


電源を接続しました。

[第295回]と同じように電源は単三乾電池3本を直列につないだ4.5Vです。
入力A、Bは10KΩでVccにプルアップしているので入力表示用の青LEDが全点灯しています。
[第296回]で書きましたように入力電圧が中間電位になるため出力ショート電流が流れています。
いままでの回路基板に比べるとかなり大きな電流です。
TR00の3倍、約60mAも流れています。
普段小電流の測定に使っているデジタルテスターは最大40mAまでしか測れません。
それで写真のように昔のアナログメーターを引っ張り出してきて使いました。
TR00は出力ショートに関係する2SA1015が8個あってそのため入力OPEN時には基板全体で19mA流れました。
TR86は1回路に2SA1015が5個あるので基板全体では20個とTR00の2.5倍もあります。
電流値が大きいのはそのせいかとも思ったのですがちょっと疑問が残ります。
確かに2SA1015の数は多いのですが、その接続はTR02と同じように直列になっています。
いままでの考えに従えばショート電流はかえって少なくなるはずです。
どこかに回路ミスで配線がショートしているところでもあるのではないかと思って調べてみたのですがこの時点では特におかしなところはみつかりませんでした。

ところが少しあとになって回路の抵抗値を再確認する必要が出てきてその作業をしていましたら、とんでもないミスがみつかりました。
プリント基板のシルク印刷のR12とR13の抵抗値が回路図の値と逆になっています。
回路図が正しくてシルク印刷が間違っています。
そんなことには全く気が付いていませんでしたからシルク印刷にしたがって部品を実装してしまいました。
過大な電流が流れてしまったのはそれが原因でした。

R12とR13の抵抗を付け替えました。


実は訳があって抵抗の値を変更するつもりです。
そのことについては後の回で説明することになると思います。
せっかく実装してもどうせ外してまた交換することになりそうなので、外し易いようにこんな感じで仮止めにしてあります。


抵抗を交換しましたので、もう一度電流値を測り直しました。

抵抗値を回路図の通りに付け替えたおかげで電流値が半減しました。
やれやれです。
それにしてもTR00に比べると1.5倍以上の電流値です。
その理由についても今はわかったつもりです。
それについても後の回で説明することになると思います。
今はまずは動作テストです。

今回も今までのテストと同じように回路ごとに入力の組み合わせを変えてテストしました。

一番左は入力A=GND、B=GNDにしました。
00の入力です。
青LEDは2個とも消灯しています。
2入力EXOR回路なので2つの入力が同じ(つまり11か00)ときに出力が0になり入力が異なるときは出力が1になります。
AもBも0なので出力Xは0になります。
Xの状態を示す赤LEDは消灯しています。
TR00組立キットと同様TR86組立キットにも適当な長さのジャンパーケーブル10本ほどが附属します([第295回]参照)。

2番目は入力A=Vcc、B=GNDにしました。
01の入力です。
青LEDはAだけ点灯しています。
出力は1なので赤LEDは点灯しています。
3番目は入力A=GND、B=Vccにしました。
10の入力です。
青LEDはBだけ点灯しています。
出力は1なので赤LEDは点灯しています。
4番目は入力A=Vcc、B=Vccにしました。
11の入力です。
青LEDは2個とも点灯しています。
出力は0なので赤LEDは消灯しています。
全ての入力をVccまたはGNDにつないでいるため基板全体の電流は4mAほどに減少しました。

トランジスタでCPUをつくろう![第309回]
2021.3.2upload

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