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４１７回］
●バイナリカウンタ回路の改良（７）
前回の説明に不適切なところがありましたので補足して訂正いたします。
（Ｃ）点の波形を見ると発振が始まる直前は大体中間電位（２．５Ｖ）近辺にあるようです。
あとで考察しますがＧＡＴＥがＯＮになってから発振がはじまるまでの期間はＱ＿〜ＧＡＴＥＩＮのラインの１０ＫΩと２２ｐＦの遅延回路による遅延時間と考えられます。
この期間にゆるやかに上昇または下降していくカーブは上記の遅延回路の信号波形を反映していると考えられます。
入力が速い速度でＨからＬにＬからＨに変化する場合にはＧＡＴＥ出力もそれに合わせて変化しますがゆっくりと変化する場合にはトランジスタのアナログ的な動きでゆっくりと変化します。
前回はそのように書いたのですが下線部の表現が不適切でした。
はっきり言ってしまえば間違っています。
前回そのように書いたあとで私自身がどうにもすっきりしない気分でありました。
確かに波形の写真を見るとそういう感じがするのですけれど。
そんなはずはないのだが…。
どこか間違っているのではないか？
これじゃまるでアナログではないか。
たとえ入力電圧がゆっくり変化したとしても出力はＨかＬになるはずです。
入力電圧が２．５Ｖ付近でゆっくり変化すると出力は発振するかもしれないけれど、それでもその前後では出力はＨかＬになるはずです。
前回お見せした写真です。
上側（ＣＨ１）はＱ＿出力（（Ａ）点）の波形です。
下側（ＣＨ２）はＧＡＴＥ出力（（Ｃ）点）の波形です。
（（Ｃ）点）はゆっくりと上昇していますがＱ＿出力（（Ａ）点）は発振しているところを含めてＨ、Ｌのどちらかで中間的な値ではありません（そのはずです）。
しかしそれならば同じインバータ回路のはずなのになぜ（（Ｃ）点）はゆっくりと上昇しているのか？
発振の後ろはＧＡＴＥはＯＦＦなのでそこは除外するとしても発振前のアナログ的な上昇は一体何なのか？
ひょっとすると（Ａ）点はインバータが２段なのでそうなるのか？
Ｒ１４がフィードバックすることで整形された波形になるのか？
幾ら考えてもどうにもすっきりしません。
こういう場合にはテスト回路を使って確認してみると何かがわかるかも知れません。
ＲＣによる遅延回路をＧＡＴＥ回路に入力したところその出力がおかしいというところにあるのですから、それと同じ回路を作って試してみれば何かがわかるはず。
あれ？
確か、いつかどこかで同じようなテストをしたような…？
［第２３９回］でやっておりました。
やっぱり。
入力がゆっくり変化していても出力はＨからＬへ、ＬからＨへと「急峻に」変化しています。
試作品のテスト基板を入れてある箱を捜してみましたらそのときに使ったテスト基板が出てきました。
念のために試してみましたがそのときの記事と全く同じです。
むむむ。
これとあれのどこが違うねん。
そうか。
ひょっとして。
周波数が違うのかも。
［第２３９回］でＲＣ回路はＲ＝１ＫΩ、Ｃ＝０．１μＦ、入力周波数は約１ＫＨｚです。
それに対して今回の回路はＲ＝１０ＫΩ、Ｃ＝２２ｐＦ、入力周波数は１ＭＨｚです。
［第２３９回］のテスト基板を使って今回のＲＣ遅延と同じテストをしてみました。
まずは確認のために少し低い周波数を入力してみました。
下はＣＬＯＣＫ＝１２５ＫＨｚをＲＣ回路に入力し、それを受けたインバータの出力を観測した写真です。
上側（ＣＨ１）は１２５ＫＨｚのクロック信号をＲＣ遅延回路（Ｒ＝１０ＫＨｚ、Ｃ＝２２ｐＦ）に通したあとの２２ｐＦの＋側の波形です。
下側（ＣＨ２）はＣＨ１の信号をインバータに入力したときのインバータの出力です。
出力波形はＨ、Ｌですがカドがちょっとなまっています。
そこだったか！
下はクロック入力１ＭＨｚです。
上側（ＣＨ１）は１ＭＨｚのクロック信号をＲＣ遅延回路（Ｒ＝１０ＫＨｚ、Ｃ＝２２ｐＦ）に通したあとの２２ｐＦの＋側の波形です。
２Ｖを中心に１Ｖぐらいの間を上下しているだけの三角波のように見えます。
１ＭＨｚではＲ＝１０ＫＨｚでＣ＝２２ｐＦを充放電するには周期が短かすぎるようです。
下側（ＣＨ２）はＣＨ１の信号をインバータに入力したときのインバータの出力です。
かなり波形がなまっています。
水平時間軸を拡大しました（下の写真）。
インバータの出力波形はかなりゆっくりと上昇し下降しています。
下はインバータを２段通したあとの出力波形です。
下側（ＣＨ２）は上側（ＣＨ１）の遅延信号をインバータに２段通したあとのインバータの出力波形です。
やっと立ち上がり立ち下りがまっすぐな波形になってきました。
下は１ＭＨｚの入力クロックとインバータ２段の出力波形です。
上側（ＣＨ１）は１ＭＨｚの入力クロックです。
下側（ＣＨ２）は遅延回路を通した信号をインバータ２段に通した後の出力波形です。
立ち上がりの遅延は２５０ｎｓほどで立ち下りの遅延は１５０ｎｓほどです。
下は１ＭＨｚの入力クロックとインバータ１段の出力クロックの波形です。
上側（ＣＨ１）は１ＭＨｚの入力クロックです。
下側（ＣＨ２）は遅延回路を通した信号をインバータ１段に通した後の出力波形です。
これを見ると特に前半の波形はゆるやかに下降しているように見えます。
下の写真のインバータ出力は上の写真と同じなのですが見ている位置によって波形が異なっているように見えます。
今回あらためてテストをしてみたことで数百ｎｓという短い時間の遅延回路の出力をトランジスタロジック回路に入力すると方形波として出力されずにかなりなまった波形になることがわかりました。
このあたりのことはよくわからないのですがおそらくトランジスタの入出力特性など普通のロジック回路では気にしなくてもよいようなことが関係しているように思えます。
今回はＲ１４について書くつもりだったのですが予定外の内容になってしまいました。
Ｒ１４とそのほかのことについては次回に書くことにいたします。
トランジスタでＣＰＵをつくろう！［第４１７回］
２０２４．２．１１ｕｐｌｏａｄ
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