汎用ロジック : まごころせいじつ堂

　30年前くらいに作ったロジックチェッカー。見たいところのH/Lレベルと立ち上がり/立ち下がりがわかる。7474と7400を使った。電源はターゲットからもらう。

　当時便利に使ってたけど、LSやHCタイプでも問題ないよう作りなおした。せめてICソケットを使っていれば……

※図はRISEとFALLが入れ替わっています！

　74LS74と74LS14使用。テストクリップはピンヘッダ経由で接続。リセットボタンを押すと立ち上がり/立ち下がりのLEDを消灯する。Hレベル/LレベルのLEDは片方しか点灯しないので電流制限抵抗を兼用した。輝度が大幅に違うような場合などは個別に入れなければならないが。

http://www.tij.co.jp/product/jp/sn74ls74a/description

　秋月電子のD基板に載せた。ICソケットを使ったので標準TTL、LS、HCなどOK。

　測定はこんな感じ。

　この本はたいへん良いですよ。

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　改訂版。

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タグ：: 汎用ロジック

　35年くらい前、ラジオの製作で見かけた74LS00一個による早押しゲームというのがあって、どんな回路だったか思い出せないでいた。おそらく基本はSRラッチで、早く押した方が確定したら自分はONのまま他方はONさせないんだろうなと考えてたら風呂で思いついた。

　SRラッチを中心に、一度確定した方の入力をホールドしてしまえばよい。

　で、手持ちの部品で作ってみた。秋月片面D基板。電源はUSBからもらう。

　赤い方のボタンを先に押したら赤のLEDが、緑の方を先に押したら緑のLEDが点灯してそれ以降はどう操作しても変化しない。リセットするには電源をいったん切る。

　さてコレで完成……ではなかった。試しに74LS00の代わりに無印7400と74HC00に差し替えて実験してみたら、電源投入後に片方のLEDが点灯したままロックしてしまう。74HC00では常に発生し、7400では高い頻度で発生する。74LS00でもたまに発生することがわかった。
　このSRラッチの出力が両方とも"H","H"の初期状態になるためには、入力が両方共"L"になっていないといけない。その前段にあるNANDの出力が、電源投入時に"L"とみなされればうまくいくが、無印7400と74HC00では"H"となりどちらか片方に確定してしまうようだ。そこでこの部分をプルダウンしてみるとうまくいった。

　これは修正済みの回路。Y,Zをプルダウンしているので電源投入時は"L"とみなされる。これによりSRラッチの出力B,Dは両方とも"H"になりLEDは消灯。
　A,Cはスイッチ入力でプルアップされているので開放時は"H"。B,Dも"H"なのでY,Zは両方とも"L"である。
　Aのスイッチが先に押されたとする。Aが"L"になり、Yが"H"となる。Y,Dが"H"なのでSRラッチの出力Bが"L"となりLEDが点灯する。Bが"L"になるとYは常に"H"となりSRラッチはこれ以降動かない。この状態でCのスイッチを押すと、Zは"H"だがBが"L"なので出力Dは"H"のままで変化しない。

　先程の素子によってはレベルが確定せずどちらか片方が先にセレクトされてしまう問題は等価回路や出力/入力のスレッショルドレベル、ディレイなども確認しないといけないが、そもそも電源投入直後は論理演算素子として正常動作していない状態である。この時の信号線は不定値"X"として扱う。不定値"X"は"H","L"のどちらでもないが、NANDゲートの場合は片方の入力が"L"ならばもう片方の入力が何であろうと出力は"H"で確定する。過去に見た早押し回路にはプルダウンはなかった記憶なので、74LS00を使うことにより電源投入後の状態がスイッチの入力待ちになることをアテにしていたのだろう。

SN74LS00 (供給中) クワッド 2 入力正論理 NAND ゲート
http://www.tij.co.jp/jp/lit/an/slva700/slva700.pdf
高速 CMOS ロジック HD74HC シリーズアプリケーションノート

　なお、LSIの中の同期回路ではこのような設計は避ける。意図しないラッチができるとクロックに同期せずに状態を記憶する部分ができてしまい検証が困難になる。