デジIC:SN74LS273N(OCTAL D-FF)について

質問

お助け下さい。

８回路入りＤラッチＩＣのＬＳ２７３Ｎで動作テストしたいのですが、
どうも思ったように動かずに困ってます。
電源は５Ｖで、各出力（Ｑｘ）には２Ｋの抵抗付でＬＥＤを接続し出力確認をし、
クリアー端子とクロック端子には２Ｋの抵抗で電圧をかけＨＩＧＨにして
各入力（Ｄｘ）のいずれかに２Ｋの抵抗をつけ電圧をかけてＨＩＧＨにしても
出力が得られず（ＬＥＤ）が点灯しません。
ＤラッチなのでクロックがＬＯＷにならない限りＬＥＤが消灯しない
はずなのに、ＬＥＤ自体が点灯せずにテストできずにおります。
回路的には↓の状態です。
　　　　　　　　　　　　　　_______________
VCC5V→R(2K)-----|1(CLR)　(VCC)20|--←5V
GND-LED-R(2K)←--|2(1Q)　　(8Q)19|--→R(2K)-LED-GND
TESTで5V→R(2K)--|3(1D)　　(8D)18|--←R(2K)-TESTで5V
TESTで5V→R(2K)--|4(2D)　　(7D)17|--←R(2K)-TESTで5V
GND-LED-R(2K)←--|5(2Q)　　(7Q)16|--→R(2K)-LED-GND
GND-LED-R(2K)←--|6(3Q)　　(6Q)15|--→R(2K)-LED-GND
TESTで5V→R(2K)--|7(3D)　　(6D)14|--←R(2K)-TESTで5V
TESTで5V→R(2K)--|8(4D)　　(5D)13|--←R(2K)-TESTで5V
GND-LED-R(2K)←--|9(4Q)　　(5Q)12|--→R(2K)-LED-GND
　　　　　GND←--|10(GND)（CLK)11|--←R(2K)-VCC5V
　　　　　　　　　　　　　　----------------
外ずけで何か付ける素子が必要なのでしょうか？
それともクロックが本来の形？（HIGH→LOW→HIGH・・・）に
ならないといけないのでしょうか？
また、CLRは電源投入時は全てＬＥＤが点灯しますので、
一度LOWにしてからHIGHにしてます。
ＩＣは買ったばかりの新品です。
どうか教えて下さい。
宜しくお願い致します。

回答No.4

inara1

>ご丁寧なご回答を頂きまして誠にありがとう御座いました
いえいえ。電子工作で困っているという質問があると、いてもたってもいられなくなるのです。

>電光掲示板は、Ｙａｈｏｏオークションで１０００円で落札した故障中のジャンク品でして、こいつを動かしたく回路を作っておりました
ガッツがありますね。

>横１行のラッチを利用した表示方法を行っているようで
横92個がラッチ回路で同時に表示されて、それを縦9行に渡って順次行われているわけですね。トランジスタアレイは東芝のTD62000シリーズじゃないですか。ご質問の回路では73LS272でLEDを直接駆動されていますが、その回路はテスト用で、本番ではトランジスタアレイを使われるのでしょう。

>それを真似したく新２７３Ｎを購入してテストしていたところ
74LS273は無信号時の消費電流が最大で 27mA もあるので（だからリセット動作がうまくいかなかったのかもしれません）、消費電流が小さい（最大 0.08mA）74HC272 のほうが良いと思います。92個表示するには 273 が 12個必要ですが、それだけで消費電流が 324mA になります。LEDの電流も入れると相当な電流容量の電源が必要ですが、電源が大丈夫ですか（１個でもうまくリセットがかからなかったので12個もあると心配です）。

>横一行表示では９２ＬＥＤをラッチしておき９回繰り返すとすむので、チラつきや明るさなどが良くなりそうですね！
そうですね。縦１列表示でチラツキにくくするには、最低でも 60Hz×92 = 5520Hz でダイナミック点灯させる必要があります（LS273は３０MHzまで使えるので余裕ですが）。

>ちなみに主処理をさせるのはＰＩＣで、プログラムでクロックを制御できます
すごいですね。私はPICはよく分かりません。参考書とPICとプログラムライタは持っていますが、なかなか勉強が進みません（こんなところで回答しているからですが）。Z80 なら得意なんですが（今でもマシン語を覚えています）。

>また電子関係でつまずいたら？このコンテンツに登場すると思います
どうぞバンバン質問してください。学校の宿題っぽい質問は回答者も冷たいですが、趣味関係はOKです。電子回路関係は「学問&教育」の 物理学 か 科学 でされるほうが良いです。「電気&電子回路」というカテゴリーがあればいいのですが・・

>ちなみにわたくしのハンドル名は「HelpMe0000」です
「MPLABでPIC16F887のCONFIGについて」で質問されてますね。MPLAB IDE V8.00 は持ってます（持ってるだけでまだ使いこなせない）。

回答No.3

inara1

>お忙しいの所と存じ上げておりますが
今日はお休みなので全然大丈夫です。

>全て正常に動作しました
それは良かったですね！長文を書いた甲斐がありました・・

>ＣＬＲ部分に「積層」の０．１μではなく、やはり電解を使ったところ、全てのＬＥＤが点灯せずに初期化がうまく行っている
積層でリセットされないのはなぜでしょうかね。電源電圧の立上がりがかなり遅いのではないでしょうか。0.1μFの電解コンデンサというのはあまり見たことないですが、電解のほうは 0.1μF でなく 1μF をお使いなのではないでしょうか。リセット回路の時定数（C×R）は電源電圧の立上がり時間よりも充分大きくしておく必要がありますが、10kΩの抵抗はこれ以上大きな値にしないでください。ロジックICのHレベル入力電流が最大20μA なので、ここを100kΩにすると、1pinの最終電圧が3V未満になってなってしまいます。

>試しにクロックをＬＯＷにしたところ、全てのＬＥＤが点灯しました
スイッチのチャタリング（短い時間で複数回ON/OFFする現象）によって、スイッチを押した瞬間にクロック端子にON/OFFパルスが複数入ったためにラッチ動作したのでしょう。最初にパルスでラッチ動作が起これば２回目以降のパルスが来ても状態は変化しないので、ちゃんと動作しているように見えますが、このICはクロック信号がLからHになるところで出力Qが変化するものなので、今回のようなスイッチでなく、他のロジックICの出力信号をクロック端子に入れるような場合には注意してください。

>各入力に対してＬＯＷをかけずに、全て何もつけない状態にしていたことです。その為に不安定になってＬＥＤが点灯していたのでしょうね？？
LSタイプのロジックICは、入力に何もつけていないと H レベルとなりますが、ブレッドボードなどを使って入力端子の配線が長くなるとノイズを拾いやすくなるので、10kΩ程度の抵抗を入力端子と電源ラインに接続しておくといいです。そうすればノイズに強くなるはずです。

>それでも、まだ不安定なような気がしたので以下のような回路にして試したところ思ったようにうまく行くようになりました
リセット回路がうまく動作しないのが気がかりですが、下図のように、電源と電源スイッチの間に10μF 以上の電解コンデンサをパスコンと並列に接続すれば電源電圧の立上がりが少し改善されると思います。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　＼
　　┌───────────┬──────○　＼○―┬── +
　　10k　　 1pin ┏━━━━┓ │パスコン　　　　　　　　　10μF以上　　DC電源
　　├────┨CLR　Vcc┠┼ 0.1μ ┨　　　　　　　　　　　　├── -
　電解(適当)　 ┨1Q　　8Q┠R(2K)---LED　　　　　　　　　　　┷
　　┷　　　GND┨1D　　8D┠GND

>ちなみに作っているものはＬＥＤ使用の電光掲示板です
16×16のドットマトリクスですか？私も電光掲示板を作ろうと思って何個か持っていますが、せっかくのお休みの日でも、こういう掲示板ばかり見ていてなかなか製作に取り組めません。

>再度一瞬ＳＷをオンにすると、見事にＬＥＤが消灯します。まさにＦＦ状態になりました。その他の入力端子も同じように試したところ全て正常に動作しました。
繰り返しになりますが、このICはクロック信号がLからHになるところで出力Qが変化するものなので、今回のようなスイッチでなく、他のロジックICの出力信号をクロック端子に入れるような場合には、クロック入力が L→H でラッチ動作するということを忘れないでください。

また分からなくなったら質問してください。

お礼

inara1 様

またまた、ご丁寧なご回答を頂きまして誠にありがとう御座いました。
実は、この度製作しようとしております電光掲示板は、Ｙａｈｏｏオークションで１０００円で落札した故障中のジャンク品でして、こいつを動かしたく回路を作っておりました。
ところが、こいつのＬＥＤ数が92×9=828個もあって、とても通常のダイナミック点灯方式ではうまく表示できなくて困っていた所、こいつの故障中の回路を見たら主処理は「Z80」で、その他に「トランジスタアレイ」と「D-FF」の複数個で構成されており、どのように表示しているのか考えたところ、どうも縦１行表示方法ではなくて横１行のラッチを利用した表示方法を行っているようで、それを真似したく新２７３Ｎを購入してテストしていたところうまく出来ないで困っておりました。そこでＯＫサイトさんを利用させて頂いた・・・っという訳です。
確かに縦１行表示では１行ずつ９２回繰り返すの対して、横一行表示では９２ＬＥＤをラッチしておき９回繰り返すとすむので、チラつきや明るさなどが良くなりそうですね！！「16×16のドットマトリクス」であれば縦だろうが横だろうがどのように表示しても問題がないと思いますが、さすがに９２を制御しようとすると大変です。

っという訳でお陰さまで２７３Ｎが動きましたので次のステップに進むことができます。本当にありがとう御座いました。もちろんクロックの立ち上がりで動作することに十分配慮して工作したいと思います。ちなみに主処理をさせるのはＰＩＣで、プログラムでクロックを制御できますので、それ程難しくは無いと思います。
この度は、本当にありがとう御座いました。また電子関係でつまずいたら？このコンテンツに登場すると思いますので、何卒宜しくお願い申し上げます。ちなみにわたくしのハンドル名は「HelpMe0000」です。それでは、簡単ながらお礼の投稿をさせて頂きました。お元気で・・・

回答No.2

inara1

もしかしたら、11pin（CLK）を電源ラインに接続したまま電源を投入しているのが原因かもしれません。その場合、電源投入時にラッチ動作が起こって、Q 出力が H レベルになってしまう可能性があります。それ以外の可能性もあるので、以下の４点を順に確認してください。
　　（１）　初期化がちゃんとなされているか
　　（２）　CLK入力を H レベルにした状態での初期動作確認
　　（３）　クロックに H レベルの信号を入れたときにちゃんと動作するか
　　（４）　抵抗の電圧降下によって入力が L レベルになっていない
　　（５）　パスコンがないための誤動作
以下に、各テストの手順を書きますので、その手順で確認していってください。

【１】　初期化の確認
まず下図のように、20pin の電源端子とGND間にはパスコン（0.1μF） を入れてください。入れなくても動作するかもしれませんが、まずは原因追及のために、誤動作の可能性のある要因は排除しておくほうが良いです。その後、11pin（CLK）にスイッチ（何でもいい）をつけて、11pinのレベルを切り替えるようにしてください（抵抗は入れないでください）。そして、11pinを L レベル (0V) にした状態で電源を投入した後、LEDが全部消灯しているか確認してください。

　┌──────────┬─ 5V
　10k　　1pin┏━━━━┓ │パスコン
　├────┨CLR Vcc┠┼ 0.1μ ┨
　0.1μ　　　　　┨1Q　　8Q┃└──┐
　┷　　　　　　┨1D　　8D┃　　　　│
　　　　　　　　 ┨2D　　7D┃　　　　│
　　　　　　　　 ┨2Q　　7Q┃　　　　│
　　　　　　　　 ┨3D　　6D┃　　　　│
　　　　　　　　 ┨3Q　　6Q┃　　　　│
　　　　　　　　 ┨4D　　5D┃　　　　│
　　　　　　　　 ┨4Q　　5Q┃　　　　○H
　　　　　　　┌┨　　　CLK┠─○＼
　　　　　　　┷┗━━━━┛11　　○―┨GND (0V)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　L
この場合、CLK端子はL のままなので、ラッチは動作せず、電源投入の後は初期化された状態（LEDが全部消灯）に維持されているはずです。

【２】　CLK入力を H にした状態での初期動作確認
上の回路で、一旦電源をOFFにして、 スイッチを H 側にした後、電源を投入してみてください。それでLEDが全部点灯するなら、CLK入力と電源ラインを接続したまま電源投入したことが誤動作の原因です。

【３】　クロックに H レベルの信号を入れたときの動作
手順が長いので箇条書きにします。
　　（１）　電源を切る
　　（２）　スイッチを L側に切り替える
　　（３）　D入力（D1～D8）を全てL レベルにする（1D～8D端子に抵抗はつけないで、GNDに直接接続してください）
　　（４）　電源を投入
この場合は初期化状態のままなので、LEDは点灯しないはずです。それを確認したら
　　（５）　スイッチを L から H に切り替える
この場合、D入力が L レベルなので、その状態が Q に出力されますが、これは初期状態と同じなので、LEDは消灯のままのはずです。次に
　　（６）　スイッチを Ｈ から L に切り替える
　　（７）　D入力（D1～D8）を全てH レベルにする（1D～8D端子に抵抗はつけないで、電源ラインに直接接続してください）
　　（８）　スイッチを L から H に切り替える
この場合、D入力状態（H）が Q に出力さるので、LEDは全部点灯するはずです。

【４】　抵抗の電圧降下の確認
以下のようにスイッチのL側とGND間に2kΩの抵抗をを入れて、【３】の（１）～（８）のテストを行ってください。もし（４）の後でちゃんと動作しない（ＬＥＤが点灯）なら、11pinに入れた抵抗の電圧降下によって、11pinがＬレベルに下がっていないことが原因です。もし【４】のテストで不具合があるのなら、2kΩの抵抗は入れないでください。入力側の抵抗は特に入れなくても動作します。

　┌──────────┬─ 5V
　10k　　1pin┏━━━━┓ │パスコン
　├────┨CLR Vcc┠┼ 0.1μ ┨
　0.1μ　　　　　┨1Q　　8Q┃└──┐
　┷　　　　　　┨1D　　8D┃　　　　│
　　　　　　　　 ┨2D　　7D┃　　　　│
　　　　　　　　 ┨2Q　　7Q┃　　　　│
　　　　　　　　 ┨3D　　6D┃　　　　│
　　　　　　　　 ┨3Q　　6Q┃　　　　│
　　　　　　　　 ┨4D　　5D┃　　　　│
　　　　　　　　 ┨4Q　　5Q┃　　　　○H
　　　　　　　┌┨　　　CLK┠─○＼
　　　　　　　┷┗━━━━┛11　　○― 2k ┨GND (0V)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　L
LS型のロジックICの入力電流（入力端子から流れ出す電流）は、Lレベル入力時には最大 0.4mA です。入力端子に 2kΩをつけてGNDに接続すると、入力端子の電圧は最悪 0.8V となって、Ｌレベルの最大入力電圧と同じになってしまい、ロジックICがＬレベルと判断しなくなる可能性があります。どうしても抵抗をつけたいのなら1kΩ以下にしたほうが良いです。

【５】　パスコン
【１】～【４】まで全て正常に動作したら、残るはパスコンがないことが原因です。もし、最初から入れているならその可能性はないので、ICが壊れているのかもしれません。

補足

inara1 様

この度は、お忙しいの所と存じ上げておりますが、大変ご丁寧に、そして分かり易くご指導頂きまして、誠にありがとう御座います。
複数にわたってのご指導のおかげで色々と試すことができ、とても参考になりました。まず、【１】の「初期化の確認」を行ったところ、やはり全てのＬＥＤが点灯してしまい、うまくいきませんでした。
【１】でつまずいて？しまったのでそれ以降の対策はできませんでしたが、ご指導の内容を拝見しながら、色々なパターンを行ったところ、どうもＣＬＲ部分に「積層」の０．１μではなく、やはり電解を使ったところ、全てのＬＥＤが点灯せずに初期化がうまく行っているような気がして、試しにクロックをＬＯＷにしたところ、全てのＬＥＤが点灯しました。どうも正常に動いているような気がしたので、電源は切らずに一度ＣＬＲをＬＯＷにし、全てのＬＥＤが消灯したので、今度はクロックをＨＩＧＨにしてからＬＯＷにしたところ、全てのＬＥＤが消灯したので動いていることが確認できました。
しかし、まだ望んだようには動いていないので、ご指導を頂きました内容を何度も拝見させて頂き、肝心なことを忘れていたのに気づき、早速行ったところ、どうも予定通り？に動き始めたような気がしました。
肝心な事とは、各入力に対してＬＯＷをかけずに、全て何もつけない状態にしていたことです。その為に不安定になってＬＥＤが点灯していたのでしょうね？？
そこで、ご指導頂いた通りに全てＬＯＷに接続し、一部分だけ何もつけない状態にしたところ、その部分だけＬＥＤが点灯しました。それでも、まだ不安定なような気がしたので以下のような回路にして試したところ思ったようにうまく行くようになりました。
┌──── ──────┬─ 5V
10k　　pin ┏━━━━┓│パスコン
├──── ┨CLR　Vcc┠┼ 0.1μ ┨
電解(適当)　 ┨1Q　　8Q┠R(2K)---LED
┷　　　　GND┨1D　　8D┠GND
　　　　　GND┨2D　　7D┠GND
LED---R(2K)┨2Q　　7Q┠R(2K)---LED
LED---R(2K)┨3Q　　6Q┠R(2K)---LED
　　　　　GND┨3D　　6D┠GND　 ┌─R(10K)─GND
　　　　　GND┨4D　※5D┠───┷──VCC5V（☆）
LED---R(2K)┨4Q　※5Q┠R(2K)---LED(SW↓がONで点灯)
　　　　　　　┌┨　　 CLK┠──┬── R(10k) ─VCC5V
　　　　　　　┷┗━━━━┛　　┗──SW(PUSH式)──GND

以上の回路に接続してＳＷを一瞬ＬＯＷにするとＬＥＤが点灯します。
そして、入力の５Ｄ(☆)を開放？何もなし状態にして、再度一瞬ＳＷをオンにすると、見事にＬＥＤが消灯します。まさにＦＦ状態になりました。その他の入力端子も同じように試したところ全て正常に動作しました。
本当に、貴重なご指導を頂きましたありがとう御座いました。
お陰さまで、次のステップに進めます。ちなみに作っているものはＬＥＤ使用の電光掲示板です。
何度も貴重な情報を頂きまして、本当にありがとう御座いました。
敬　具

回答No.1

inara1

273は「リーディングエッジトリガ」なので、11pin(CLK) が 0V から 5V （またはOPEN）に変化する瞬間に出力が変化します。Hのままでは何も変化しません。また、1pin(CLR)がHレベルのままだと、電源投入直後の初期状態が決まらないので、以下のようにリセット回路を付加したほうが良いです。

　　5V
　　│
　　10k　　 1┏
　　├───┨CLR
　　0.1μ　　　　　　　　　　11　　　　　　　5V
　　┷ GND　　　　CLK ┠───　＿￣
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0V

[1] TC74HC273AP　http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/LogicIC/TC74HC273AF_TC74HC273AP_ja_datasheet_071001.pdf

補足

inara1 様

早速のご回答を頂きまして、誠にありがとう御座いました。
早速試させて頂きましたが、ＣＬＲピンを教えて頂きましたリセット回路を参考に行ったのですが、
全部の出力がＨＩＧＨになりＬＥＤが全て点灯します。その後は何をしても無反応です。
ちなみに、（0.1μ）を電解にすると一瞬微電流が抜け、リセットがかかったのか
全てのＬＥＤは消灯します。しかしその後は全く無反応です。
クロックにつきましても、５Ｖに抵抗をつなぎそれを適当な入力（Ｄｘ）に接続させてから
クロックに５Ｖに抵抗をつないだもので、ＬＯＷ→ＨＩＧＨにしても
対象となるべき出力がＨＩＧＨに変化しません。
何度も繰り返しても全く無反応です。
自力？でクロックのように端子を付けて・・・放して・・・付けて・・・放してを連続で行っても全く無反応です。
その他に何か原因があるのでしょうか？
困りました・・・・
どうぞ良きアドバイスをお願い致します。