高速2相パルス発生回路解説-居酒屋ガレージ日記

高速2相パルス発生回路解説

高速2相パルス発生回路の動作解説をば。

●製作にあたっての要求仕様

　・スイッチを押すたびに設定した数の2相パルスを出力。
　・発生パルス数の設定はデジタルスイッチで変えられるように。　
　・パルス数の最大は16ビット値（65535）を越えるように。
　・パルスのクロック周波数は任意可変できるようにする。
　・安定したクロック源（水晶発振）と切り替えできるように。
　・出力はＴＴＬレベル。
　・正転、逆転は外部でA/B相を逆接して対処。
　・とりあえず実験に使うだけだから箱に入れなくてよい。
　・電源は外付けでよい。

●旧ツール

　74LS168（BCDシンクロナスU/Dカウンタ）を使った
同等のものをこしらえてあった。

・回路図　　（クリックで拡大↓）

　カウンタは4個だがBCDなので最大パルス数は「9999」。
もう1個ICがあれば桁を増やせるのだが、手元にこのICは
4個だけ。
そして…　今はもう入手できない

で、カウンタを74LS161（シンクロナス・バイナリ・カウンタ）
にして16進5桁のものを製作した。

●74LS168はダウンカウントで計数

　74LS168を使ったパルス発生器はダウンカウントで計数し、
3,2,1,0とゼロになったタイミングで出るキャリー（ボロー）
信号でカウント指令フリップ・フロップをリセットして
計数を停止。
カウンタのプリセット・データはBCDコードで設定。
0なら4ビットともLに。
9なら「1001」という設定にしなければならない。

　通常のデジタル・スイッチは、0で4つの接点がオフになる。
（リアルコード仕様）
LS-TTLの入力はプルアップして使うので、リアルコードだと
全オフで「1111」になってしまう。
0を「0000」とするためには「コンプリメンタリ・コード」の
スイッチを使う必要がある。

　※コンプリメンタリ・コード：0で全オン。
　※C-MOS入力ならプルダウンという方法が使えるので
　　リアルコード・DSWを使うことができる。

●動作タイミング

・「START」スイッチのチャタリングをC1で取り除いたあと、
　シュミット入力のインバータを通す。(A)
・スイッチのオン・エッジで「U4A」FFのQ出力がHに。(B)
・クロックで同期して「U4B」FFのQ出力がHに。(C)
・カウンタのLOAD信号(G)がHになり、カウンタが計数開始。
　(G)がLの間はデジタルスイッチの設定値がロードされている。
・設定したパルスを数え終わる、最上位桁のカウンタから
　キャリーパルス(Ｅ)が出る。
・(E）と(C)を負論理のORで、(G)がLレベルになりカウンタを停止。
・クロック同期した(F)でFF・U4AとU4Bをリセットして、待機
　状態に戻す。
・FF・U3AとU3Bで2相パルスを生成。
　逆位相のクロックでトグルさせる。

●74LS161を使った回路ではアップカウントで

　バイナリ・カウンタでアップカウントするので「0」を
検出して停止する方法は使えない。
最終段のカウンタからキャリーが出るのは全桁が「F」に
なったとき。

設定方法を16ビット値で説明すると…

　　　　 16bit　欲しい
　　　　　max値　パルス

　　　　　65535 - 10000 = 55535 = D8EF １６進）

　　　　　D 　　8　　 E　　 F　（１６進）
　　　　1101　1000　1110　1111
　　　　　　　　↓　　　　　　　ビット反転
　　　　0010　0111　0001　0000
　　　　　2　　 7　　 1　　 0 　= 10000　（１０進）

つまり、パルス数は1の補数で設定すればよい。
16進のリアル・コードDSWで、欲しいパルス数を16進で設定
することで、アップカウントしてのキャリー出力までの数が
設定される。
「00002」とすれば、カウンタのロード値は「FFFFD」となる
ので、最終桁がD、E、Fと進み、Fでキャリーが出て停止する。
クロックを逆相でゲートすれば所定のパルス数が得られる。

●いろんなカウンタＩＣ

・ＢＣＤ（１０進）カウンタ（非同期）
　　９０　　　　昔からある。電源ピン位置が特殊。
　２９０　　　　９０の電源ピンを１４・７ピンに移したもの。
　３９０　　　　１パッケージに２コ入っている。１／１００できる。

・ＢＣＤ（１０進）カウンタ（同期）
　１６０　　　　ＵＰカウント。　非同期クリア。　　同期ロード。
　１６２　　　　ＵＰカウント。　　同期クリア。　　同期ロード。
　１６８　　　　Ｕ／Ｄカウント。　同期ロード。
　１９０　　　　Ｕ／Ｄカウント。非同期ロード。
　１９２　　　　Ｕ／Ｄカウント。クロック独立。
　　　　　　　　非同期クリア。非同期ロード。

・バイナリカウンタ（非同期）
　　９３　　　　昔からある。電源ピン位置が特殊。
　２９３　　　　９３の電源ピンを１４・７ピンに移したもの。
　３９３　　　　１パッケージに２コ入っている。
４０２０　　　　１４ステージ。　１／１６３８４
４０２４　　　　　７ステージ。　１／１２８
４０４０　　　　１２ステージ。　１／４０９６
４０６０　　　　１４ステージ。　１／１６３８４　発振回路入り。

・バイナリカウンタ（同期）
　１６１　　　　ＵＰカウント。　非同期クリア。　　同期ロード。
　１６３　　　　ＵＰカウント。　　同期クリア。　　同期ロード。
　１６９　　　　Ｕ／Ｄカウント。　同期ロード。
　１９１　　　　Ｕ／Ｄカウント。非同期ロード。
　１９３　　　　Ｕ／Ｄカウント。クロック独立。
　　　　　　　　非同期クリア。非同期ロード。
　５９０　　　　８ｂｉｔ。　出力レジスタ付き。
　　　　　　　　非同期クリア。　非同期ロード。
　５９２　　　　８ｂｉｔ。　入力レジスタ付き。
　　　　　　　　非同期クリア。　非同期ロード。
　５９３　　　　８ｂｉｔ。　入出力レジスタ付き。
　　　　　　　　非同期クリア。非同期ロード。

この中で、168や169、593がアウト。　TTLもC-MOSも入手不可。
190がプレミヤ付いている？