入力セレクタ回路

Question

電子工作をする素人でして、回路図をそのまま作ることはできますが、
デジタル回路の内容はほとんど分かりません。

こちらのサイトで見つけた回路をフルコピーして実験していますが
うまくいきません。
ご教授ください。

回路は以下の質問のNO.３です。
http://sanwa.okwave.jp/qa6370953.html

とりあえず２系統のセレクタとして試作していますが、まったく動きません。

ICの使っていない足はOPENですがダメなのでしょうか？

TD62083APの1番ピンや2番ピンに５Vをかけると先のリレーは動作します。

７４HC273の1番ピン（CLR）が外れるとボタンを押している間だけ
所定の動作をします。

５Vを持ってきて10kを2個入と電解コンデンサを入れ７４HC14の内部を
2回通っていますが、この仕組みはまったく理解できません。
反転回路だったかと思うのですが2回通ると戻るような気がします。
たぶん、このCLR（クリアでしょうか？）がうまくいっていない気がします。

５Vは三端子レギュレータで作っています。

部品は一般的な部品を使っています。

数十年前にちょっと電子回路をいじった程度で、学校などで習ったことは
ありません。
ど素人で申し訳ありませんが、よろしくお願いいたします。

inara1 · Accepted Answer

ANo.2 です。
2入力の回路図を添付します（元の回路図を修正したものです）。
電源投入直後はどのチャンネルも選択されていません。2つのスイッチのどちらかを押すとそのチャンネルが選択されます。

回路図には描いてませんが、ロジックICの電源とGNDの配線↓は忘れてませんね？
　　　HC14とHC4078 → 14pin が 5V、7pin が GND(0V)
　　　HC273 → 20pin が 5V、10pin が GND(0V)

inara1 · Answer

inara1です。
ブログにコメント書きました。次はポップ音対策でしょうか。

inara1 · Answer

その質問で回答した者です。
２入力のセレクタにする場合は、未使用端子は以下のようにしてください。
　　・74HC273の3D～8Dを全てGND（0V）に接続する
　　・74HC273の3Q～8Qはオープン（開放）でいい
　　・74HC4078の2pinを74HC273の3pinに接続し、74HC4078の3pinを74HC273の4pinに接続し、74HC4078の 4, 5, 9～12pinを全てGND（0V）に接続する
　　・TD62083の3～8pinはオープン（開放）でいい
　　・TD62083の10pinは必ず5Vに接続する（しないとリレーの逆起電力でTD62083が壊れる可能性がある）
　　・74HC14の未使用インバータの入力端子は5VかGNDに接続し、未使用インバータの出力端子はオープン

＞HC14の内部を2回通っていますが、この仕組みはまったく理解できません
この部分は、電源投入直後に HC273 の状態をリセットする（1D～8Ｄの出力を0Vにする）ものです。電源投入直後は 10uF が充電されていないので、左側の HC14 の入力はLレベル、出力はHレベル（5V）になっています。このとき、次のHC14の入力はHレベルで出力はLレベルなので、74HC273CLR端子もLレベルとなり、74HC273がリセット状態になってます。その後、10kΩ を通して 10uF が徐々に充電されるので、最初の HC14 の入力電圧が徐々に上がっていきます。そしてある電圧（VTH）に達すると、最初の HC14 の出力が H から Lレベルに変わり、その次の HC14 の出力は L から Hレベル に変わるので、HC273 のリセット状態が解除されます。このような回路を「イニシャルリセット回路」とか「パワーオンリセット回路」といいます。HC14 を2つ入れているのは、HC273 のクリア端子が Lアクティブ（Lレベルで動作する）ような仕様になっているからで、 HアクティブのICをリセットするのであれば、HC14 は1段になります。

インバータに HC04 でなく、シュミット型の HC14 を使っているのは、その上の回路で、スイッチのチャタリング防止のために HC14 を使っているためというのもありますが、HC273 の誤動作防止の目的もあります。電源投入後の 10uF の電圧の変化は、通常のロジック信号の変化に比べて非常に遅く（といっても0.1秒くらい）、さらにその電圧にノイズが乗っている場合、HC14 を通さないと HC273 が誤動作する可能性があります。ゆっくりと変化し、ノイズの乗った信号を、HC14 を通すことによって、ノイズの除去された急激に変化する信号に変換しています。

その上にあるスイッチ回路では、スイッチを押したときに HC273 の入力をHレベルにするために HC14 を1個だけ入れています（スイッチを押すと HC14 の入力が Lレベル になるので、これを反転した Hレベル が HC273 の入力になる）。機械的スイッチには、接点が何度もON/OFFを繰り返す「チャタリング」という現象があるので、それによる信号のバタツキを取り除くために、10kΩ 2個と0.1uF からなる充放電回路を HC14 の入力部分につけています。スイッチを離しているとき、0.1uF は2つの 10kΩ （直列で20kΩ）を通して充電されるので、10uF の電圧は 5V になっています。スイッチを押すと、10uF に蓄えられた電荷は 10kΩ とスイッチを通って徐々に放電され、最終的に 0.1uF の電圧は 0V になります。この後スイッチを離すと、0.1uF は2つの 10kΩ を通して再び充電されるので 0.1uF の電圧が徐々に上がっていきます。スイッチを押したり離したりした瞬間にはチャタリングが起きますが、抵抗とコンデンサからなる充放電回路の働きによって、0.1uF の電圧が急激に変化しないように抑えられます。

上述のリセット回路ではコンデンサの容量を 10uF にしているのに対してスイッチ回路では 0.1uF と小さくしているのは、2つの理由があります。1つは、スイッチの応答時間を適切にするためです。スイッチを押したり離したりしたときから、HC14 の出力が変化するまでの遅延時間は、抵抗値とコンデンサの容量の積に比例するので、コンデンサの容量が大きすぎると、スイッチを押してもすぐに信号が切り変わらずイライラします。逆にコンデンサの容量が小さすぎると、チャタリング防止の働きが弱くなって、スイッチを1回押しただけなのに、信号が2回出てしまうようなことが起こります。そのため 10kΩ と 0.1uF という組み合わせにしています（経験的に決めた値です）。リセット回路でのコンデンサの容量を 10uF と大きくしているもう１つの理由は、リセットされた状態の時間を長くするためです。電源投入直後にはスイッチ回路の 0.1uF が充電されますが、この電圧が安定しないうちにリセット状態を解除してしまうと、スイッチを押していないのに HC273 の出力が変化してしまうことが起こりえます。それを防ぐために、スイッチ回路が充分安定するまで待ってからリセットを解除するようにしています。

もう１つ、HC4078 の動作も説明しておきます。HC4078は8入力のORゲートです（13pinのNOR出力もありますがここでは使っていません）。スイッチを押してないときは、0.1uFのコンデンサは5Vに充電された状態なので、その次の HC14 の出力は 0V になっています。8個の HC14 の出力は HC4078 の8個の入力につながっているので、スイッチを1個も押していないときは、HC4078 の8個の入力は全て 0V です。入力が全て 0V(Lレベル）のときの OR ゲートの出力は0 V(Lレベル）なので、HC273 のクロック端子（CK）は 0V(Lレベル）になっています。その後、スイッチをどれか1個押すと、HC4078 の8個の入力のうち、1個の入力がHレベルになるので、HC4078 の出力はHレベルになります。HC273 のクロック端子（CK）が Lレベル から Hレベル に変わるタイミングで HC273 の出力が変化します（D1～D8 の状態が Q1～Q8 に転送される）。HC273 の出力が変化するときというのは、スイッチを押しているところの入力だけがHレベルで、他はLレベルのままなので、結果的に、押したスイッチに対応する位置にある HC273 の出力だけが Hレベル になります。つまり、押したスイッチに対応したリレーだけを ON させることができます。

リセット回路の HC14 の入力に直結している 10kΩ は保護抵抗です。電源を切ったときに、10uF のコンデンサに蓄えられた電荷はすぐにはなくならず、HC14 の入力にその電圧がしばらくかかったままになります。電源電圧が 0V のときにそのような状態が長く続くと、HC14 の内部回路に過電流が流れて壊れてしまう可能性があります。そのため、10uF と HC14 の入力間に 10kΩ 程度の抵抗を入れ、内部回路に流れる電流を小さくしています。その上のスイッチ回路では保護抵抗を入れていませんが、コンデンサの容量が 0.1uF と小さい（過電流が流れる時間が短い）ためです。ここにも 10kΩ 程度の保護抵抗を入れればより完璧ですが、部品が増えてしまうので省略しました。

R2011T · Answer

＞ICの使っていない足はOPENですがダメなのでしょうか？
　オープンでは不可です、静電容量により、ON状態になります。
　通常はGNDにしますが、回路によっては、他のピンと並列に、
　接続します。

＞10kを2個入と電解コンデンサを入れ
　役目はスイッチのチャタリング防止の為です。

＞７４HC14の内部を2回通っていますが、この仕組みはまったく理解できません
　電源を投入した時にクリヤーして回路を初期状態にする、もののようです。

２系統のセレクターなら、もっと単純な回路で出来ます。

入力セレクタ回路

ANo.2 です。

この回答への補足

inara1です。

その質問で回答した者です。

＞ICの使っていない足はOPENですがダメなのでしょうか？

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