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４１２回］
●バイナリカウンタ回路の改良（２）
前回の続きです。
下は前回もお見せした改良後の回路です。
まずはこの図を使って説明をします。
そもそもはなぜ当初はＲＳ回路が２段必要と考えたのか、というところからです。
考えをシンプルにするためＲ１４やＲ １０ＫΩについては考えないことにします。
ＣＬＲもないことにします。
Ｔ７、Ｔ８、Ｔ９、Ｔ１０がＲＳ回路です。
Ｔ１、Ｔ２は入力ＧＡＴＥです。
もしＧＡＴＥがＯＮでＧＡＴＥ入力が固定しているならばＱはＧＡＴＥ入力と同相でＱ＿はその逆になります。
カウンタ回路ではＧＡＴＥはＣＬＫによってコントロールされ、「次のクロックのとき」にＱ＿がＧＡＴＥに入力されることでＱが反転します。
それが連続することでカウンタの動作になります。
この回路ではＣＬＫがＨのときにＧＡＴＥがＯＮになります。
ＣＬＫがＬのときにはＧＡＴＥはＯＦＦになります。
基本的な回路ではＧＡＴＥ入力によってＱ、Ｑ＿出力が確定した「直後」にＱ＿がＧＡＴＥ入力になるので、するとＱ、Ｑ＿がすぐに反転してしまいます。
すると反転したＱ＿がまたＧＡＴＥ入力になるのでＱ、Ｑ＿がまたまた反転してしまいます。
それがＧＡＴＥがＯＮの期間中（ＣＬＫ＝Ｈの期間中）続きます。
それじゃ駄目じゃん、ということでＲＳ回路を２段にしたのでした。
ここからが突然ひらめいてしまったことについての説明です。
なかなかひとつの概念にとらわれるとそれが絶対的なことでそのほかのことは考えられないと思ってしまいがちです。
ずっとスピードアップについてのみとらわれてきました。
確かに入出力信号の立ち上がり立ち下りはシャープであるのが望ましいのですが。
それは全ての場合に通ずることなのか？
そこでひらめいたのです。
もしも、もしも。
ＧＡＴＥに入力するＱ＿がうんと遅くてＧＡＴＥがＯＦＦ（つまりＣＬＫがＬ）になってからＧＡＴＥに届いたならば。
ＧＡＴＥはＯＦＦなのですからＱもＱ＿もそれまでの状態を維持しているのでは？
そしてＣＬＫが次にＨになった途端にＱ＿がＧＡＴＥに入力されＱとＱ＿が反転するはず（しかしそこで反転したＱ＿はすぐにはＧＡＴＥには届かず、またうんと遅延して次にＣＬＫ＝Ｌになってから届きます）。
おお。
それならば。
ＲＳ回路は一段だけでいけるではないか。
しかしそれは非現実的であります。
カウンタ回路の場合ＣＬＫには下位ビットの出力を入力します。
たとえビット０のクロックが高速だったとしても上位にいくにつれて低速（低周波数）にならざるを得ません。
当然のこととしてＣＬＫのＨ期間もうんと長くなります。
それに対応できるほどの遅延など現実にはありえません。
と考えたのはおそらくほんの一瞬だったでありましょう。
ここは、あれだ。
それはもう瞬間的にひらめきました。
ＣＬＫのＨパルス幅を狭くすればよいではないか。
その回路が上の回路の下側の部分です。
入力がＣＫＩＮで出力がＣＫＶ、ＣＫＧです。
ＣＫＩＮは下位ビットのＱ出力です。
ちょっと見には何をやっているのかよくわからないかもしれません。
その部分の前の部分を取り出して下に示します。
インバータ（０４）ｘ１とＮＡＮＤ（００）ｘ１をつないだだけの回路です。
これをＴＴＬで組むと出力はつねにＨになります。
インバータ出力が遅いとヒゲが出ます。
それをうんと遅くしたのがこの回路です。
こういう「器用な回路」はＴＴＬゲートではちょいと難しいでしょう。
トランジスタロジックならではの回路だと思います。
インバータのＣ１８１５のベース抵抗は２００ＫΩでスピードアップコンデンサはありません。
入力がＬからＨになったときだけインバータの出力は遅延します。
するとＮＡＮＤ出力に狭いＬパルスが出ます。
ここがＬの期間だけＣＫＶがＬになりＣＫＧはＨになります（その期間だけＧＡＴＥがＯＮになります）。
さきほどの回路図でＱ＿とＧＡＴＥ入力の間には１０ＫΩが入っています。
ＧＡＴＥ入力をその期間＋α遅延させるためです。
ＧＡＴＥがＯＮの期間は短ければ短いほどよいかというとそういうわけにはいきません。
内部でＱ＿からＱの入力につながっているラインは逆にＧＡＴＥがＯＮの期間中にＱ回路の入力に間に合わなければなりません。
当初はここに入っているＲ１４は１０ＫΩだったのですがそこを４．７ＫΩにしてあります。
この抵抗値とＧＡＴＥ入力ラインの１０ＫΩとＮＡＮＤ出力のＬパルス幅は「適当」です。
いずれなるべく安全側になるように調整するつもりです。
今回の改良回路は実際にテスト回路を組んで動作テストを行ないました。
次回はそのときに撮った写真をお見せすることにいたします。
トランジスタでＣＰＵをつくろう！［第４１２回］
２０２４．２．５ｕｐｌｏａｄ
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