カウントダウン

二つの信号機が並んでいます。




少し離れてみるとこんな感じ。




この交差点今工事中なんですね。茶色のLED信号機が新しい方。
古いほうはそのうち壊されちゃうのかな・・・
古い信号機はあと何回赤と青を繰り返すのだろう。

俺の運命

LTspiceで74HC4053 その5

LTspiceで74HC4053 その1 その2 その3 その4の続編です。

前回ついに以下の回路図までこぎつけました。




今回はその2その3で行ったのと逆の作業、すなわち回路図からサブサーキットファイルへの変換を行います。

.include hc_tnomi.cir

.SUBCKT 74HC4053 INH SEL CH0 CH1 COM VDD VSS VEE
XINP0 SEL0 SEL1 VDD0 VSS0 INP2N
XINP1 INH0 INH1 VDD0 VSS0 INP2N
XINV SEL1 SEL2 VDD0 VSS0 INVN
XNAND0 INH1 SEL2 CH00 VDD0 VSS0 NANDN
XNAND1 INH1 SEL1 CH10 VDD0 VSS0 NANDN
XLC0 CH00 CH01 VEE0 VDD0 VSS0 LLCN
XLC1 CH10 CH11 VEE0 VDD0 VSS0 LLCN
XAS0 CH01 CH0 COM VEE0 VDD0 SWITCH1N
XAS1 CH11 CH1 COM VEE0 VDD0 SWITCH1N
L1 VDD VDD0 6.08NH
L2 VEE VEE0 6.08NH
L3 VSS VSS0 6.08NH
L4 SEL SEL0 4.28NH
L5 INH INH0 4.28NH
C1 VDD VDD0 1.5P
C2 VEE VEE0 1.5P
C3 VSS VSS0 1.5P
C4 SEL0 VSS 1.5P
C5 INH0 VSS 1.5P
C6 CH0 VSS 1.5P
C7 CH1 VSS 1.5P
C8 COM VSS 1.5P
.ENDS

以上のようになりました。この引用部分を"74hc4053.sub"という名前のファイルとして"C:\Program Files\LTC\SwCADIII\lib\sub"へ保存します。LTspiceをインストールしたディレクトリが異なる場合は適宜読み替えてください。

ではサブサーキットファイルの中身を順番に見ていきます。
1行目の".include hc_tnomi.cir"の"hc_tomi.cir"はNXP Semiconductorsからダウンロードした"hc.zip"を解凍した中身のファイルのひとつです。

"74hc4053.sub"は"hc_tomi.cir"で定義されるサブサーキットを呼び出しています。そのため、あらかじめ".include"命令でファイルの結合を行う必要があります。

次に".SUBCKT"行があります。サブサーキット名は"74HC4053"としました。
この後に続くノード名がサブサーキット"74HC4053"の外部へ出力する端子となります。また、ここに書かれた順番が外部から呼び出されるときの"Netlist Order"となります。

これ以降はその2で書いたとおりの書式なので特に問題は無いでしょう。

tag: LTspice 74HC4053 アナログスイッチ 

LTspiceで74HC4053 その4

LTspiceで74HC4053 その1 その2 その3の続編です。

前回までにNXP Semiconductorsに配布されている状態の74HC4053に相当するサブサーキットであるSWI1がどういう構造になっているかを確認しました。

SWI1はロジック部分が省略されているモデルなので、74HC4053を含む回路図の該当部分に直接利用することが出来ません。
今回は、SWI1にロジック部分を補ったサブサーキットを作成することを目的にします。

東芝セミコンダクタの74HC4053のページから74HC4053のデータシートをダウンロードしてください。和文データシートの4ページ目にシステム図という項目があります。74HC4053は一番下になります。


東芝セミコンダクタ74HC4053データシートより引用

このシステム図では2chアナログマルチプレクサが3回路入っていますが、LTspice用のサブサーキット化する際には1回路分だけを使うことにします。
1回路分だけを取り出したものが以下になります。




サブサーキット用のテキストファイルに変換しやすいようにあらかじめすべてのノードに名前をつけておきます。
1枚目のシステム図と比べてXINVの挿入位置が逆であるように見えますが、スイッチの切り替えロジックの都合です。気にしないでください。

tag: LTspice 74HC4053 アナログスイッチ 

なんという一日

ブログのネタを考えるのに夢中になりもう朝

今から寝たら起きられない

仕方ないからだらだらネットサーフィン

ついうとうと

気が付いたら学校に行く時間

登校

途中で忘れ物に気づく

帰宅

サムサム

こたつ

みかん

うっかり熟睡

今日オワタ\(^o^)/

・・・orz

LTspiceで74HC4053 その3

LTspiceで74HC4053 その1 その2の続編です。

まずは、前回までのおさらいです。
2chアナログスイッチ74HC4053の機能のうち、アナログ信号を切り替えるスイッチの部分のみがモデル化されています。
したがって、74HC4053へのデジタル信号入力に対してどのスイッチをON/OFFするかのロジック部分は自分で作らなければいけません。
また、このロジック部分を除いたサブサーキットはSWI1という名前で用意されており、これはロジック部分の入力端子のリードインダクタンスや寄生容量までモデル化されています。

このうちその1では、どのようなロジック部分を作ればよいのかを考えました。
またその2では、74HC04を例にリードインダクタンスや寄生容量を考慮したサブサーキットが.subcktによってどのように記述されるかを見ました。

今回はロジック部分を含まないSWI1を回路図に直すことにします。

以下の引用部分はhc_tmomi.cirのなかのSWI1の部分です。

.SUBCKT SWI1  2  3  4  70  80  90
* INP = 2 Y = 3 Z = 4 VEE = 70 VCC = 80 GND = 90
XINP 20 25 50 60 INP2N
XLC 25 30 40 50 60 LLCN
XAS 30 3 4 40 50 SWITCH1N
L1 80 50 6.08NH
L2 70 40 6.08NH
L3 60 90 6.08NH
L4 2 20 4.28NH
C1 50 90 1.5P
C2 40 90 1.5P
C3 60 90 1.5P
C4 20 90 1.5P
C5 3 90 1.5P
C6 4 90 1.5P
.ENDS

大雑把な構成は、「入力バッファ」「レベルシフタ」「アナログスイッチ」および「各入出力端子のリードインダクタンスと寄生容量」です。

このサブサーキットを回路図に描き直しました。




レベルシフタとしてNon-Inv Bufferの記号をつかっていますが、出力の論理やアナログスイッチの入力論理がどうなっているかは確認していません。それぞれの記号がLLCNとSWITCH1Nのサブサーキットを表していると解釈してください。

tag: LTspice 74HC4053 アナログスイッチ 

寒い

寒さのせいか、先週の前半はずっとおなかを壊しておりました。
買い置きしておいたパイナップルの缶詰にこんなにも感謝する日々が来るとは思っていませんでした。

パイナップル缶と桃缶はぜひ貯蔵しておきましょう。

二日酔い

今日一日何も出来なかった・・・
俺こんなにお酒弱かったっけ?いや、弱かったかもしれない。




先日はMeisterの祝勝会がありました。
祝勝会というのは、その年のMeisterの成果を祝う会です。歴代のメンバー全員にお呼びがかかるのでOBの立場からしてみると年に一度の同窓会であるという表現も出来るでしょう。

気合の入ったレポートをかけるほど写真を撮っていないというか、ピンボケな集合写真しか取れなかったというか・・・
なんか、いまだに二日酔いで気持ち悪いです。

LTspiceでチャタリング除去回路

PICマイコンの応用回路として、スイッチ入力を読み取る回路はよく使われます。
スイッチ入力と常にセットで語られる語られる現象として、「チャタリング」というものがあります。

チャタリングとは、スイッチを押したときに機械的な接点が跳ねて振動することによって、一回ボタンを押すだけで複数回のパルスが出てしまう現象のことです。

チャタリング現象そのものについてや対策に関しては、解説している文章はたくさんあるのでそちらを見てください。
具体的にはELMさまのチャタリング対策のしかたfitDESIGNさまの<コラム1> チャタリング除去回路がおすすめです。

さてそれはそれとして、チャタリング対策回路の基本であるCRローパスフィルタの挙動をLTspiceでみてみましょう。






回路の説明をしましょう。

スイッチからの信号はV1とV3を直列にすることによって、再現してみました。
グラフ上では緑色のラインで表現されています。10msから20msまでチャタリングがおきています。現実のチャタリングはもっと汚い波形なのかもしれませんが、シミュレーションの大意は変わらないでしょう。

R1とC1がパッシブローパスフィルタです。
青いラインで描かれたグラフが、ローパスフィルタの出力波形です。緑色の波形に比べて立ち上がりがなだらかになっています。信号が遅延されているとも言い換えられます。

ローパスフィルタの出力から74HC14で整形されて出力されます。74HC14はインバータなので出力の論理は反転します。
CRローパスフィルタからの入力信号の立ち上がりはとてもゆっくりであるので、バッファにはシュミットトリガタイプの74HC14を使います。

と、まあ、この程度の話だったのですが、どうでしょう。
今日言いたかったことは、「本当に簡単なチャタリング除去回路といっても自分でオシロスコープで波形を確認したことありますか?」ということです。ちなみに私はありません。
そもそも、趣味でオシロスコープなんか持ってないよという人でもシミュレータなら簡単です。LTspiceマジオススメ。

なお、74HCシリーズのLTspiceモデルはYahoo!のLTspiceユーザーグループの物を利用させていただきました。

tag: LTspice 

LTspiceで74HC4053 その2

タイトル通りLTspiceで74HC4053 その1の続きです。
前回のおさらいをすると、ベルが鳴る様の標準 CMOS ロジックのトランジスターモデルを参考にNXP Semiconductorsからダウンロードした74HCシリーズのSPICEモデル、特に74HC4053をLTspiceで使うというものです。

NXP SemiconductorsからダウンロードできるSPICEモデルのうち74HC04等の一部の基本的な機能を持つものは、特に追加の回路を記述しなくても端子のリードインダクタンスや寄生容量までモデル化されています。

次の目標は74HC4053の端子のリードインダクタンスや寄生容量を考慮したモデルを作ることにします。
今回は、その前段階として74HC04のモデルについて見てみます。




74HC04に相当するサブサーキットは74hct.cirからINV1と分かります。上図はINV1を回路図に描き直したものです。
各ノードにラベルで数字を割り振ってあります。

.SUBCKT INV1 2 3 80 90
*IN=2, OUT=3, VCC=80, GND=90
XINP 20 25 50 60 INP1N
XINV 25 35 50 60 INVN
XOUTP 35 40 50 60 OUTPN
L1 80 50 6.87NH
L2 60 90 6.87NH
L3 2 20 5.97NH
L4 40 3 5.97NH
C1 50 90 1.5P
C2 60 90 1.5P
C3 20 90 1.5P
C4 3 90 1.5P
.ENDS

上の引用部がhc_tmomi.cirのなかのINV1の.SUBCKT部分です。
spice3f5マニュアルの日本語訳Ayumi's Lab.さまが公開しています。PDF版もあるのでぜひダウンロードしましょう。
.SUBCKTの解説部分は2.4 サブ回路にあります。

.SUBCKTから.ENDSの間には12行ありますが、これらは4種類の要素に分けられます。
「コメント」「外部サブサーキットの呼び出し」「インダクタ」「コンデンサ」です。

*で始まる行はコメントです。この行はSPICEに評価されません。
しかし、人間からみると重要な情報です。.SUBCKT行のサブ回路名の後に続く「2」「3」「80」「90」はINV1と外部を接続するノード番号ですが、これらがそれぞれ何をさすかが書いてあります。私のかいた回路図でも「IN=2」の様に役割とノード番号を対応させて書いておきました。
ここで注意しておかなければならないのはGNDと名付けられているノードであるノード90番は、グローバルノード0番ではなく、単純にGND端子をあらわすノードであることです。このことにより、INV1サブ回路を呼び出す回路でGND端子を回路のGND
以外に接続することが出来るようになります。

XINPの様にXから始まる行は、サブサーキットの呼び出しです。呼び出されるサブサーキットの名前は行の最後に書いてあります。
XINPの場合は、INP1Nを呼び出していることになります。これはhc_tmomi.cirの内部で.SUBCKTとして定義されていますが、現時点ではさしあたってベルが鳴るさまのサイトにある説明にあるとおり「入力保護回路+インバータ」であるという程度の理解にとどめておきます。
同様にINVNは「インバータ」、OUTPNは「出力インバーティングバッファ」です。いずれも回路図中ではNOTのMIL記号で表しました。

ここまでくれば後は想像通りLではじまるものがインダクタで、Cではじまるものがコンデンサです。
それぞれ、接続するノード番号と値が記されています。

同じノード番号同士を接続すると最初にあげた回路図のようになります。

tag: LTspice 74HC4053 アナログスイッチ 

サクラ

先日の写真はイチョウでしたが、本日はサクラ。




やはり、雨が降って散ってしまう前のものです。
冬のサクラも、案外迫力のあるものですね。

イチョウ

今日は写真だけで失礼。

雨が降る前の日曜日の風景です。




イチョウの葉は秋に色づく木の中でもひときわ鮮やかな黄色になりますよね。
落ち葉というと、どちらかと言うと暗いイメージが付きまといますが、イチョウはその点明るくて好きです。

銀杏の実はちょっとにおいますけどね。

LTspiceでリング発振器

タイトルはジョークですといいたいところですが、シミュレータにかけてみるまで気づかなかったので笑えません。今日の話は昨日の早押しボタンの裏話です。






まずは上の回路を見てください。昨日アップロードした回路図とそっくりですがどこが違うかお分かりでしょうか。
昨日の回路(正しい回路)を再びあげますと以下のようになります。




分かりにくいかもしれませんが、昨日の回路図は今日の回路図で言うところのInvQからダイオードD1を通して、プレイヤーからの入力段であるU4のNANDへ帰還をしています。
それに対して、今日上げた回路はQの出力を反転させたものを帰還しています。

RS-FFの2つの出力QとInvQが単純にお互いを論理反転した関係にあるのならばどちらの回路を採用したとしても結果は同じになります。
しかし、今日の回路は早押しボタンとしては不合格となります。

2枚目にあげたグラフを見てください。これはプレイヤーがボタンを押している状態から1us後にリセット信号を入力したものです。
InvQは素直にリセット信号に従っていますが、Qは発振しています。
これは、U1,U3,U4がリング発振器を構成してしまっているからです。

RS-FFの入力にはS(セット)とR(リセット)がともにアクティブになる禁止入力状態が存在します。RS-FFの2つの出力端子QとInvQは論理の正負以外にも入力におけるSとRのどちらを優先するかという違いがあります。
RS-FFを使う場合はSとRのどちらの信号を優先するのかを意識した上で禁止入力状態について考える必要があります。

なお、74HCシリーズのLTspiceモデルはYahoo!のLTspiceユーザーグループの物を利用させていただきました。

tag: LTspice 発振回路 

早押しボタン

2ちゃんねるの電気・電子板初心者質問スレ その38にて。

623 名前:774ワット発電中さん[] 投稿日:2007/12/01(土) 19:53:11 ID:2zCwhe/V
忘年会の余興で早押しボタンを使ったクイズやろうと思うんです。
自分で早押しボタンを作ろうと思うんですが、一番最初にボタンを押した人しかランプが点灯しない回路ってどうしたらいいのかわかりません。配線図とかわかる人いたら教えてください。アドバイスお願いします。スレ違いだったらスイマセン。。。

という書き込みが昨日ありました。つまり、早押しクイズに使うスイッチです。
その後のスレッド上では、キットが紹介されたりリレーを使ったものが検討されたりしたみたいです。
ちょっと考えてみるのに丁度いいレベルだったので、昨日寝る前に考えてみました。たいした回路ではないのですが、折角なのであげてみます。




回路図中に書かれているのは、CN3に接続されている終端部分とプレイヤー一人当たりにひとつ必要な早押し判定部分です。
終端部分はリセットなどの機能を担当し、プレイヤーの人数にかかわらずひとつだけ接続します。
早押し判定部分は、CN1とCN2を順に接続していき終端部分を接続しない側の終端はオープンにしておきます。

早押し判定部分の基本はNANDを2つ使ったRS-フリップフロップで、リセットは単純にリセットボタン(SW2)を用意します。
RS-FFの出力としては正論理のQである6番端子と負論理のQである8番端子がありますが、負論理の8番端子を出力として利用します。
これは、RS-FFの禁止入力状態になったときにリセット側を優先するためです。

プレイヤーが操作するスイッチの入力は初段のNANDによってマスクされます。条件は他のいずれのプレイヤーのスイッチも押されていないということですが、これは接続されているすべてのRS-FFの出力をダイオードでANDしていることによって満たされます。

必要な機能はここまでなのですが、NANDが1つあまってしまったので出力バッファーにしてみました。その先に接続されているリレーにお好みの負荷を接続して使ってください。この場合はランプでしょうか。

現代美術館





実を言いますと、見に行ってレポートを提出するのが大学の授業の課題だったりするのですが・・・
しかし、嫌々というわけでもなく。かなりノリノリで出かけたんです。

そもそも私は現代アートの類が嫌いではありません。楽しむ方法といっても、意味不明なものをながめて「なにこれ?さっぱり分かんな~い(笑)」と内心で思うぐらいしか知らないのですが・・・。ちなみに、作品をながめるときは出来るだけ難しい顔をするのがコツです。って、何の話だ。

作品自体はとても楽しめたのですが、2点・・・いや、3点ほど問題が。

1つ目は写真を見てもらえれば分かるかと思いますが、たどり着いたのが夕方だったんですよ。電車乗り間違えて・・・
で、着いたのが3時半。閉館が6時だから最大でも2時間半しか見られない。

2つ目は思ったよりも混んでた事。作品をながめるのにいい距離ってあるじゃないですか。人が多いと私の適切な距離よりも適切な距離が短い人が視界に入ることになるんですよね。
じっくりみたくて、人が途切れるのを待とうにも時間は限られてるし。

3つ目は、思いのほか楽しんでしまったおかげで途中からレポートのことなんかまったく忘れてたってこと。はぁ。

しかし、美術を鑑賞する人間としてではなく電子工作趣味人の立場から興味深いものもいくつかみられました。
2ちゃんねるの【な】秋月、千石、若松などを語るスレ 15やその前スレで言われていることですが、秋葉原に芸術系の人間が来ることが増えているようです。
なるほど、LEDの電飾や映像音声を利用したアートが流行っているようです。もちろん電飾すればいいってもんじゃないんでしょうけど。
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