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2017年9月16日 (土)

枯れた技術の伝承が・・・

1/2Vcc生成回路のコンデンサ に絡んで、この筆者さん
富沢 瑞夫さん が書かれた、トラ技2015年8月号 の記事
をながめていたら、「こりゃあかんやろ」に遭遇。

・あかんやろの概要

記事ではCMOSゲートIC(インバータ)をアナログ的
使っている。
通常、このような場合は「UBタイプ(アンバッファ)」の
ゲートを用いる。
   例えば4069なら4069UB、4049なら4049UB。
ところが筆者さん、4049Bを使ってしまっている。
あげく、P108の記事には
  『4049BPは4069UBPよりゲインが高く発振し
   やすいので、アナログ的に使う積分器や
   ローパス・フィルタの場合は、出力に
   発振防止のコンンデンサが必要です。』

と。
「ちがぅぅぅ~~~~」っと、叫んでしまいます。

これ、CMOS ICの使い方の初歩。
枯れた技術だと思っていたのですが、筆者さんも
よいお歳のようなんですが、伝わっていなかった
ようです。
過去のトラ技に何度も出ていますぜ。
   (具体的にいつのトラ技っと調べてないけど)
CMOSを使う定石かと。

で、具体的に。
このトラ技のP88の回路図1から問題部をピックアップ。

  (クリックで拡大↓)

21

そうそう。 先に「やってるわ」を提示。
このVCO部分の解説のために次ページに
示された図3。
中央の「C」、その両端の「・」が抜けてしまって「+」
になってしまっています。
22

まさに、「十字接続は避ける」 の例題。
「T」で描いていたら、これは避けられるわけでして、
ちょいと残念。

さて、実際の信号を見てみましょう。
4049UBと4049Bを二つ並べて試してみました。
まずはコンパレータの様子。
ただし、RS左のコンデンサは入れてません。
RS=100K、RF=330Kの抵抗だけです。
RSの左に低周波発振器をつなぎ、レベルと
オフセットを適当に調整して、その出力を
オシロで観察します。
上から、
  ch1:入力の三角波
  ch2:4049UBの出力
  ch3:4049Bの出力
    (オシロ画面をデジタルカメラで手持ち撮影…手抜き)
波形は一見正常。

31

スレッショルドがUBとBとで少し違っている。
ところが、トリガ点をch2にすると…

32

ch3の波形(4049Bの出力)にジッターが!
トリガをch3にすると状況がよく分かります。
33

4049Bの出力、およそ7MHzで発振しております。
こんな信号、制御に使いたくありません。

次が反転アンプの様子。
同じく、入力は低周波発振器。
波形の順序は同じ。
  ch1:入力の三角波
  ch2:4049UBの出力
  ch3:4049Bの出力。

41

黄色が入力で、180度反転した波形が緑と青に
出ています。
でも、なんとなく青のラインが太い?!
記事のように入出力に4049B側には「0.01uF」の
コンデンサをつないでます。

コンデンサを小さくして1000PFにすると…

42

あれま。 4049UBはコンデンサ無しでも、正常波形。
さらに… コンデンサを外すと。
43

ワハハな波形。
周波数はざっと7MHz。
トリガ点を変えるとこんな絵も描けちゃいます。
46

この回路は、入力が無くても発振しちゃいます。
出力に付加したコンデンサで発振を止めるんじゃ
なく、4049Bには適さない回路だと認識してもらわ
ないと。
アンバッファータイプのゲートはこんなときの
ためのもの。

実験は簡単にブレッドボードでした。
45

だもんで、GNDやらの状態が悪く、発振波形が
入力信号側プローブに乗っちゃってます。
4049Bは東芝製、4049UBはモトローラ製のICでした。


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コメント

「4049B」の話、遡れました。
http://igarage.cocolog-nifty.com/blog/2017/09/post-9186.html

投稿: 居酒屋ガレージ店主(JH3DBO) | 2017年9月17日 (日) 10時17分

ちょっとメモ。
ネットの海を漂っていて、こんなのに遭遇。
NASAの「電子回路、やっちゃいけない集」なのか…

この中の「PAGE 5 OF 7」、
CMOS DESIGN CHECKLISTの15。
ここに、
 Do not use CMOS gates as linear
  amplifiers;
  this can destroy buffer gates,
  cause failure of the device
 to operate below 4 volts, and
 make supplier interchangeability
  even more problematical.

  CMOSゲートをリニアアンプとして
  使うな!
っと。

投稿: 居酒屋ガレージ店主(JH3DBO) | 2017年9月17日 (日) 14時51分

アドレスはこれ↓
https://oce.jpl.nasa.gov/practices/2203.pdf

投稿: 居酒屋ガレージ店主(JH3DBO) | 2017年9月17日 (日) 14時52分

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