14bitカウンタ74HC4060の発振段はアンバッファ型じゃないのか？
CMOSのカウンタIC「4060」、昔から便利に使ってきました。
例えば、
・2024年6月2日：AVRマイコンAT90S1200を使ったデジタル時計
これは4000番CMOSの4060を使って、32.768kHzの水晶を
発振させてます。
停電時のバックアップができるくらい、消費電流は小さいです。
そして、
・2022年6月17日:秋月の赤外光送受信モジュール(AE-RPM851A)を使ってみる(IrDAを試す)
これは、74HC4060で4.9152MHzの水晶を発振させてIrDA通信用
ボーレートのクロックを作っています。
この他、いろんなタイミング作りに4060を使ってきました。
4060で発振回路を組むのに重要なのが初段のG1ゲート。
11pinと10pinにつながります。
CR発振ならこんな接続。
そして、水晶発振の回路例。
Rfで帰還をかけてアナログの反転アンプにします。
問題なのが74HC4060を使った時の挙動です。
CR発振だとCp(10～22PF)を入れておかないと
出力にグリッチが乗ってカウントをミスするのです。
この手の発振回路には「アンバッファ型のインバータ」
を使います。
4060のG1がアンバッファ型ならグリッチは出てこないはず
なんです・・・。
で、ちょっと調べてみました。
手元にあった日立のHD74HC4060の
11pin入力に三角波を入れ、10pin出力を観察します。
比較するのはアンバッファ型の「74HCU04」の出力。
こんな波形が出てきました。
もう一つ比較したのが4000番CMOSの4060B。
モトローラのMC14060Bです。
これらを見る限り、HD74HC4060のG1ゲートは
アンバッファ型じゃありません。
入力に対して出力の変化が急峻すぎるのです。
バッファ型だと、CR発振回路を構成したときに
出現するグリッチ、出るのがあたりまえです。
HC4060の10pin、このオシロ波形ではきれいにH/Lが
切り替わっているように見えますが、拡大すると
およそ100μs区間で振動波形(ン十MHz)が出ています。
確認したいのは別メーカーの74HC4060。
何かの時に買って試してみます。
前からむちゃ気になっていたのです。
※関連
・2025年1月31日：NECは3段タイプの発振回路をすすめてる
※三角波発生回路はこの記事を
・2015年07月31日：レールtoレールOP-AMPの特性を見る
・単電源オペアンプの入出力特性を調べる
POTを回して電圧調整するのがわずらわしいので
ターゲットの電源電圧範囲(GND～+V)を見て
三角波の振幅を制限するようにしてます。
こんな実験回路、他にないでしょっと自画自賛
※追記 4000番CMOSの波形
4000番CMOSのMC14060Bの11pin・10pin間の
G1ゲートが間違いなくアンバッファ型であるのを
チェックするため、アンバッファの4069UBと
バッファ型の4000B(8pin入力、9pin出力)の
3つの出力を比較してみました。
4069Bの手持ちがなかったので
間違いなくバッファ型インバータである
4000Bを使いました。
4000番CMOSのトップ番号。
こんな(ちょっと変態)接続。
3つの波形。
バッファ型である4000Bの出力が急峻になっていて
4060の出力が4069UBと同じような変化なので
4060がアンバッファ型であるのは間違いありません。
4000Bの出力、エッジ部を拡大すると振動波形
が現れます。
シュミット入力じゃないので緩やかに変化する
三角波のどこでH/Lを決めるかが不安定になって
しまい、こんなグリッチが出現します。
4000Bの8pin-9pinゲートは4069Bと同じような
3段型のインバータです。
デジタルオシロの無限残光モードを使うと
うまいこと記録できます。
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