平坂久門ただいま失業中: 【懐かし測定器シリーズ６】７４XXシリーズロジックIC

2015年3月25日水曜日

【懐かし測定器シリーズ６】７４XXシリーズロジックIC

不定期連載の懐かし測定器シリーズですが、今回は懐かしパーツシリーズになっています．

↓７４XXロジックICは初代Apple Iに大量に使われていたので、１９７０年代にはすでに流通していたのだと思います．TTLロジックICと呼ばれます．TTLのTはTransistorの略なので中身はゴチャっとトランジスタが集積されています．（CMOSとの対比でバイポーラICというカテゴリ）

←AppleI

DTL
スタンダードの７４XXシリーズの前に、DTL（DはDiodeの意味）という動作スピードの遅いロジックICシリーズがあり、１９８７年新卒のわたしがDTLを使った機種の目撃経験があります．その時点で滅ぶ寸前のDTLでした．さすがにもう生産されていないと思うし、売られてもいないと思ふ．

←DTLのAND回路

７４xx

スタンダード７４XXシリーズは１９８０年代初頭までは多く使われていたと思います．ひら的にはあまり使った経験はありませんでした．
秋葉原の「鈴商」には今でもスタンダード７４が売られているんだから物持ちがよいって言うかなんつうかです．ちなみにロジック関連パーツを買うには鈴商は安くてお奨めです．マルツよりも全然安いですから．

７４LSxx

１９８０年頃から自作回路にロジックICを使い始めたわたしが多く使っていたのは、７４LSXXシリーズでした．スタンダードよりも低消費で高速だったかな？
いまでも秋葉原の店頭在庫があります．「鈴商」の対面でいまは「三月兎」になっているところにあった「亜土電子」というお店で７４LSXXをよく買ってました．「亜土電子」は使いやすいお店でしたが早々と潰れちゃったようでした．

７４Sxx

言われてみれば７４Sって有ったよなという程度．使用経験はありませんが、プリント基板の目撃体験ならありんす．

７４Fxx

就職して最初の仕事がDATで、その当時はLSIを起こす前に７４ロジックICを１０００ヶぐらい使ってラッピングで手作りブレッドボードを製作するという鬼のような手順を踏んでいました．LSI規模が数千ゲートぐらいなので手作りできちゃったわけです．そのブレッドボードの一部のICが７４FXXシリーズ．LSよりも高速でカッ飛んでいて、しかし電流を鬼のように喰う忌まわしきロジックシリーズでした．

７４Fシリーズの何が忌まわしいのかというと、「不要輻射」が死ぬほど大きいからです．ロジック回路が高速化するにつれて、TVやラジオへの妨害が生じる「不要輻射問題」がクローズアップされ、電子機器が発する妨害電波の強さを定める規格ができました．その不要輻射規格に従うことが必須とされ始めた時期が１９８４年ごろだったと記憶しています．（法制定はもう数年前だったろう）

業務用DATのClock周波数は一番高いところで１０８MHｚってのがあったかと思いますがそれはごく一部のシリアル部分であって、バスClockは１５MHｚぐらいだったかと思います．１５MHｚというと現在のバス設計では低い周波数ですけれど、当時としては７４Fシリーズを使いたくなるような周波数だったため、７４Fシリーズが一部で使われていました．

７４Fシリーズを使って設計されたプリント基板の不要輻射対策を後手後手で行うという難題が１９８4年ごろのヒラサカの状況だったのでした．あらかじめ不要輻射にケアしておくならば、７４Fシリーズなんか採用してはいけないっちゅうに．それで、Clockは言うに及ばず、バスにもこういう「三端子コンデンサ」を挿入して波形を鈍らせて不要輻射レベルを下げるという、７４Fを採用したのにそうするのってどうなの的な対策をやったわけです．

ところがそれでも１０８MHｚの５倍とか９倍の不要輻射が下がらない．その原因は何かというと７４FXXの表面からギャーギャーと放射してたりする．そうなっちゃったらシールドケースに入れるしかないけどプリント基板の大変更になってしまうので、７４FのICの表面にフェライト板を貼るとかして妥協する．．．．すると０．５ｄBぐらい不要輻射が下がる．

いま、東洋ゴムの免震ゴム偽装事件が話題になっていますけれど、１９８０年代の不要輻射対策もヤバイ事をやっていたと思うんだ．製品の不要輻射マージンがギリギリだったうえ、全数検査するわけじゃないから、中には規格オーバーの固体があっても不思議じゃなかった．不要輻射対策は徹夜作業になるので、品証の人がOKと言うなら設計者としてはOKOKというスタンスのわたしでした．

この７４Fシリーズがまだ「鈴商」で売られているんだからスゲー物持ちいいわ．

７４ALSxx

ロジック回路がCMOSへと変わっていった端境期だったため、あまり使った経験が無いです．LSの低消費電力はそのままに高速化したんじゃないかな？ちなみに、LSはLow Power Shotkeyの略で、Shotkeyダイオードを使って、トランジスタが深く飽和しないように制限することで高速化したとかなんとか．

ここまでは、トランジスタで回路が出来ていました．電源電圧は５Vでしか使えないはずです．

以降はCMOSになります．低消費電力になり、電源電圧が３．３Vでも５Vでも使えるようになりました．

７４HCxx

ロジックレベルがLSとは微妙に異なるので、単純にLSをHCに置き換えればよいわけでもないので抵抗もあっただろうし、そもそも７４LSでいいじゃんと思いつつも、不要輻射が減るので皆がこぞって新規設計に使うようになった、という印象がヒラサカにはあります．当時は低消費電力さはあまりケアされず、スタミナとか待機電力とかは重視されていませんでした．

この記事を書くキッカケが、昨日「鈴商」で７４ＨＣ１６３を買って、４８ＭＨｚのclockを分周しようとして念のためにデータシートで最高周波数を確認したら２５MHｚ＠５Vと意外と低いのでした（同じ品番でもメーカーによる）． HCってそんなに遅い回路だったっけ？７４ACを買えば良かった．回路を作って動かしてみたら48MHzだと誤動作してる．30MHzならなんとか動く．（泣）

入力にプルアップ抵抗を内蔵したHCTシリーズもありました．

ともあれ７４HCには大変お世話になりました．今でもお世話になっております．

７４ACxx

ロジックICをゴチャゴチャと並べる設計が下火になって、み～んなLSIやゲートアレイやFPGAに取り込まれてゆく時代になり、ACシリーズの使用経験はわたしは多くはありませんけど、会社の部品棚には常備されていたシリーズです．