前回のあらすじ

「CPUの創りかた」という書籍に掲載されてる学習用CPUのTD4を作成しました。続きです。
前回の記事はこちら。
「CPUの創りかた」のTD4を作った

CPU作成の第二目的である、オーバークロック。前回使用したオシレータは、100kHzまでしか出せませんでした。書籍には、TD4の最大動作周波数は「3MHz程度と考えられる」と書いてあります。今回、さらなるオーバークロックのために、MHz級の周波数を出せるオシレータを作成しました。

MHz級の周波数を出せるオシレータ

メインモジュールは、「１ｋＨｚ～３０ＭＨｚオシレータ　ＬＴＣ１７９９モジュール」を使用しました。可変抵抗とトグルスイッチだけで簡単に作れます。また、このモジュールは現在の周波数が分からないので周波数カウンタキットも購入しました。周波数カウンタは「８桁周波数カウンターキット」を使用しました。

オシレータの作成

まず、オシレータを作成します。
このオシレータは、可変抵抗とトグルスイッチのみで周波数を決めることができます。回路図は、説明書に書いてあるとおりです。ユニバーサル基板へ実装しようと思うので、「marmelo」を使い設計します。

設計ってほどでもないですね。
適当に部品を配置して、回路図通りに線をつなぐだけです。電源端子と出力端子には、日圧のXHコネクタを使用しました。これを見ながら、ユニバーサル基板へ実装します。

周波数カウンタキットの組み立て

周波数カウンタは組み立てキットを購入したので、説明書通りに組み立てるだけです。7segの表示部分は切り離して立てることが可能で、秋月電子の販売ページでも立てた状態の写真が一番目にあります。それと、立てたほうがかっこいいと思い、7seg表示部分は立てることにしました。完成した後に思いましたが、ピンヘッダとソケットが少し下を向いてしまったので、見づらくなってしまいました。切り離さずに、上を向いていたほうが見やすかったかもしれません。

各波形入力部分や電源出力部分には、5.08mmピッチのスルーホールがあります。おそらく、ターミナルブロックを付けられるのだと思います。今回は、脱着をしやすくしたいので、同じ5.08ピッチのユーロブロックを付けようと思いました。
しかし、ユーロブロックは端子が太くて穴に入りませんでした。仕方がないので、ユーロブロックの端子をヤスリで削って無理やり入れました。脱着を繰り返すと端子が折れそうで怖いですが、そのときは素直にターミナルブロックに付け替えることにします。

ケーブルの作成

もうほとんど完成です。
オシレータと周波数カウンタをつなぐケーブルを作ります。
オシレータ側は、XHコネクタを付けます。周波数カウンタ側にはユーロブロックを付けます。オシレータの電源は周波数カウンタから取ることにします。なので、同じケーブルを二本作成します。

動作確認

オシレータと周波数カウンタをつなぎ、可変抵抗を回して周波数が変わるかの確認を行います。
正常に動作しているみたいです。ただ、周波数の微調整が難しいです。特に、高い周波数の調整は難しくて、少し回してもあまり変わらないと思って、もっと回すと急に大きくなったりします。微調整用の可変抵抗があっても良かったかもしれません。正確な周波数の波形がほしい場合は、別のオシレータのほうが良いかもしれません。

次回予告

1Hzから100kHzまでのクロック周波数を乗り越えてきたTD4。ついにMHzの大台に差し掛かろうとしていた。
次回、「TD4死す」。デュエルスタンバイ！