電子回路

質問

電子回路の製作に初めて取り組んでいるものです．

エンコーダの信号をカウンタボードに
取り込む前段階で7404（反転とバッファ）を介した
回路を見受けました．

カウンタボードはＴＴＬ入力駆動で，
エンコーダはＴＴＬ出力（オープンコレクタ出力でない）なのですが，
なぜ直接つなげずに7404を介すのでしょうか？
位相が遅れるというデメリットがあると思うのですが．

どなたかご教授お願いします．

回答No.7

hashi-shi

質問の状況が少し把握できたので、skistrさんが、機械系の学生という前提で少しアドバイスをします。
まず、エンコーダは回転数検出用の「シャフトエンコーダ」、カウンタは「ｕＰＤ４２０２」と「ｕＰＤ４２０４」と推測します。エンコーダからカウンタまでの伝送路がかなりあるので、ノイズ対策用に「７４０４」が１段入れていると思います。ＴＴＬは、ケーブル上では非常にノイズがのりやすいので、この対策として、１番手っ取り早い方法が、入力バッファを取り付けることです。この他、ツイストペアやシールドしたケーブルを出来るだけ使うようにしたり、ケーブルに流れる電流を１０～２０ｍＡぐらいになるようにして、ケーブルのインピーダンスを押さえる方法があります。入力バッファは、０４でも００でも５４０でも５４１でも何でもよいのですが、基本は「インピーダンスマッチング」です。
そして、確かに１段入力バッファが入っていると１０～２０ｎｓの遅延が発生しますが、エンコーダのクロックは２０ｋＨｚ（ｍａｘ）と思われるので、問題にはなりません。
ノイズの話に発展しそうなんで、話は、これで止めておきます。ノイズの本は割と多いので、１度読んでみることをお勧めします。
最後に、デジタル回路で遅延が気になるのは、かなり素質ありと僕は思います。頑張って勉強してください＾＾。

お礼

ありがとうございます．

エンコーダはシャフトエンコーダなのですが
カウンタはインターフェイス社の「ＡＺＩ－６２０１」という98のＣバス用みたいです．

頂いたアドバイスは勉強させて頂きます．
ケーブルの電流も測ってみます．

皆様，有難うございます．

最後にピンオープンのことだけ，気になるのですが…．
どなたか，またよろしくお願いいたします．

回答No.6

ymmasayan

＃１の　ymmasayan　です。
どうも批判の的にさらされているみたいで。（笑）

それはさておき、質問者が「電子回路の製作に初めて取り組んでいるものです」とおっしゃっています。そこのところを理解して回答してあげるべきだと思いますが。必要以上の専門的知識の披瀝は必要ないと思います。

＞なぜ、負論理にするかは、ボード間の信号を正論理で作って見るとわかります。

質問者には無理でしょう。

＞これが目的なら普通7414かな

７４１４なら理想的ですが、７４０４だって、初心者的には充分波形整形回路として使えますね。

いずれにしても、もう少し回路がはっきりすれば、コメントしやすいのですが。

お礼

ありがとうございます．

まずケーブルは１ｍ以上あります．
それからカウンタボードはＬＳＩタイプです．

回路は
Ａ，Ｂ相が直接7404に入って反転されて
直接カウンタボードに入ってます．
余りのピンはＧＮＤにしています．
あとはパスコンがついているだけです．

ところでコネクタが抜けてもオープンにならないため
というのはどういう意味でしょうか？
抜けたら最後，オープンだと思うのですが…．

間が空いてしまったのですが，
もしお暇だったら相手して頂けると助かります．

皆様，ありがとうございました．

回答No.5

hashi-shi

７４０４（インバータ）の役割は（１）入力バッファと（２）ボード間の信号を負論理にするためです。なぜ、負論理にするかは、ボード間の信号を正論理で作って見るとわかります（いろいろ不都合なことが出てきます）。また、信号を一度ＩＣを通すと必ず遅延が発生します。これは、デジタル回路設計で考慮しなければいけない重要な要素で、この遅延が回路に影響を及ぼすかどうかを、タイミングチャートを描いてみて検討します。最後に、インバータの入力信号ラインは、必ずプルアップしてください。

お礼

お礼が遅れておりました．

皆様，有難うございます．
皆様のアドバイスは大変参考に
させて頂きます。

消化できていない部分もありますが，
勉強になりました．

回答No.4

akino4

私も電気回路はまだまだなんですけど・・・

>（１）７４０４で波形整形をしている。
これが目的なら普通7414うかな・・・おいらの記憶が正しければ
まぁ～個人的にはそうするってだですけど

もしかして、そのエンコーダってコネクタで差し込んで使うタイプ
ではないですか？それなら、sawaさんが言うようにCMOSだから
オープンにすると入力が発振してまうってのが・・・ん？どちらかっていうと
ノイズと共振いや・・・ノイズを増幅してるってとるのか？う～んわからん（爆）
とりあえずCMOSの入力は絶対にオープンにしてはダメなのでコネクタが
抜けてもオープンにならないようにってだけのことかも・・・

って、その手のバッファってケースバイケースだから回路図見ないと
わかんないっす・・・・

回答No.3

sawa001

#2回答の訂正です。

2)aはケーブルの長さと直接関係ありませんね。
それにymmasayanさんの2)とおなじことです。
どうもすみませんでした。

回答No.2

sawa001

ymmasayanの回答のほかに思いつくことですが、

エンコーダからカウンタボードまでは、長めの
ケーブル(たとえば1m以上)でつながってますか?

その場合、カウンタの構成によって以下のような
目的が考えられます。

1)カウンタは複数桁がワンチップになったCMOSのLSI
LSIの静電気破壊を防止するためにTTLバッファを
いれた。

2)カウンタは1桁1ICで、同期カウンタ構成である。
a)クロック信号の負荷が重いのでバッファを入れた。

b)バッファを入れないと桁上がりがうまくいかない。
(クロックのエッジがなまっていると、各桁のICの
閾値特性のばらつきによってトリガタイミングに
ズレが出る。バッファでエッジをシャープにすれば
OK)

そんなとこでしょうか。

回答No.1

ymmasayan

具体的な回路が判らないので、正しい回答になるかどうか判りませんが感じだけ。
以下は仮説です。
（１）７４０４で波形整形をしている。
（２）ＴＴＬ入力、ＴＴＬ出力といっても電流値に何種類かある。バッファーで電流レベル合わせをしている。
（３）正転、逆転を検知する場合、反転信号との組み合わせが必要なので、信号反転をしている。

なお、位相遅れについては１パルスの１／２ですので問題にする必要はないと思います。