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！
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
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！
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆
［第８７回］
●スリーステートバッファ
このところずっとＣＰＵのレジスタについて検討を重ねてきました。
その過程でなんだかんだがありまして、結局のところ大幅なトランジスタ数の削減には至らず、そこそこの削減に終ってしまいそうです。
今回は最後まで残っておりました、レジスタの出力段、スリーステートバッファについて検討をします。
その部分は［第８３回］でお見せした下の回路図の右側の出力部です。
その部分だけ取り出してテストしてみましたところ、やっぱり速度が出ないことがわかりました。
ＯＥ＿として与える信号の周波数が低いときはよいのですが、ＭＨｚになると出力がめちゃくちゃになってしまいます。
あ。
もともとこの回路図には欠けているところがありまして、右下部分の２Ｎ７０００のゲートにはプルダウン抵抗が必要でした。
２Ｎ７０００のゲートにはＯＥ＿が入力されている２ＳＡ１０１５のコレクタ出力がつながっていますが、ＯＥ＿がＨのときには２ＳＡ１０１５がＯＦＦになるため、２Ｎ７０００のゲート入力がオープンになってしまいます。
それを防ぐために抵抗でプルダウンしておく必要があります。
テストではもちろんプルダウン抵抗をつけてテストしたのですが、それでもやっぱりだめでした。
当連載の最初のところでトランジスタのコレクタを抵抗でプルアップした回路は信号の立ち上がりが遅い、ということを書いておきながら（［第５回］）、書いた張本人がこういう回路を平気で描いているのですから、我ながらあきれてしまいます。
そこでは２Ｎ７０００のドレインをプルアップしてのテストでしたが、２ＳＡ１０１５でも同じことで、ＰＮＰトランジスタの場合にはコレクタ出力をプルダウンすることになります。
遅まきながらそういうことに気が付きましたので、その部分を下のように改めました。
そのようにした回路でテストした結果が下の写真です。
スリーステート出力の効果を確認するため、スリーステートバッファへの入力にはＲＳフリップフロップの出力ではなくて、４ＭＨｚのパルスを与えました。
上側（ＣＨ１）はＯＥ＿として与えた１ＭＨｚのパルスです。
下側がスリーステートバッファの出力です。
ＯＥ＿がＨの期間に出力がハイインピーダンスであることが確認できるように１ＫΩでプルダウンしました。
しかし４ＭＨｚもの周波数になると、かなり入力信号が出力に漏れてしまっています。
ま、しかしこのテストはちょっと乱暴で、実際にはスリーステートバッファへの入力はＲＳフリップフロップの出力ですから、ＨまたはＬのスタティックなレベル信号のはずですから、問題はありませんでしょう。
ＯＥ＿に２５０ＫＨｚ、データ入力として１ＭＨｚパルスを与えてみました。
かなり出力が落ち着きました。
出力につけていた１ＫΩのプルダウン抵抗を外しました。
ＯＥ＿がＨの期間（上側、ＣＨ１）は出力信号（下側、ＣＨ２）はハイインピーダンスです。
入力信号の漏れ（？）、ノイズ（？）で出力がバタついています。
こちらがテストに使った回路です。
ブレッドボードに組んでテストしました。
今までの検討の結果、最終的な回路図は下のようになりました。
破線で囲んだ部分が１ビット分の回路です。
ＮＡＮＤゲートが３つとインバータが１つですから、トランジスタ数は１２＋２＝１４個です。
その８ビット分では１４×８＝１１２個になります。
それにＯＥ＿とＷＲ＿の部分のトランジスタを加えると１１２＋１０＝１２２個になります。
当初の目論見よりもちょっと増えてまいましたが、精度アップのためにはやむを得ませんでしょう。
トランジスタでＣＰＵをつくろう！［第８７回］
２０１５．６．２４ｕｐｌｏａｄ
前へ
次へ
ホームページトップへ戻る