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sin波をNAND回路に入力電圧として加えた時に、入力が全てHの時にL、1つでもLがあ...

bas********さん

2017/7/2921:18:26

sin波をNAND回路に入力電圧として加えた時に、入力が全てHの時にL、1つでもLがあったらHになる。とゆうところまでは理解しています。

閾値領域でLともHともとれるところがあるから上下に振動しますよね?それをなくすようにするにはダイオードを入力端子に接続して整流作用を使うといいと言われたのですが、調べてみたらダイオードの整理流作用は直流と交流を区別するとありました。
なぜダイオードを接続したらうまく波形が出るのですか?

補足自分の考えでは
sin波は傾きが緩やか
→LともHともとれるところがある
→notを出力に繋いで帰還させる
→振幅を大きくする
→傾きも大きくなり理想に近づく

という考えを思いついたのですが、、

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ベストアンサーに選ばれた回答

tam********さん

2017/7/2921:41:20

ダイオードじゃぁ無理だと思う。

アナログ信号をデジタル回路に食わせる時は、普通は「コンパレータ」ってのを使う。
コンパレータでも上下に揺れる場合は、コンパレータの周辺に抵抗付けて、ヒステリシス特性を持たせる。
・・・一度Hになったら、すぐにはLに戻らない・・・みたいな。
・・・「みたいな」であって、上記表現は不正確。でもマジ説明がめんどい(^^;)

あぁ、「notを繋いで帰還させる」ってのが、ヒステリシスに近いかもしんない。
もちろん、振幅を大きくするってのも、アリだと思う。

デジタルゲートの中にも、ヒステリシス特性を持つモノが在る。
「シュミットトリガ」って言われる。代表例が74HC14とか。

  • 質問者

    bas********さん

    2017/7/2921:58:27

    シュミットトリガ、ヒステリシス特性等については前回の実験で自分なりに考察をこのように書いていました。ヒステリシスの範囲内に閾値領域を合わせたらいいでしょうか?

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質問した人からのコメント

2017/8/2 18:44:57

返信遅くなってしまい申し訳ございません。
画像まで付けていただきありがとうございます。なんとなく理解できたように思います。

ベストアンサー以外の回答

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2017/7/3009:06:30

> sin波をNAND回路に入力電圧として加えた
この時点で、なにを考えているのかわからないのだけれど...NANDには最低でも2つの入力があるのだから、sin波を入力電圧として加える、じゃ明らかに説明不足でしょ。

> ダイオードを入力端子に接続
それはもしかして'レベルシフト'の話かなぁ? それだと、使うのは整流作用とはちょっと違うし、使いたいシーンも違うし。

質問が不十分で回答側で考えてわかる話ではないのでとりあえず補足の方。

ヒステリシスという「言葉の意味」、考えたことあります? 語幹はhistoryつまり歴史とか履歴と一緒です。過去の履歴によって今の入力に対する応答が変わるわけ。
具体的には、出力の一部を正帰還させちゃう。と、何がおこるか。

ヒステリシス無しのとき、入力ViがVthを超えると出力VoがVhigh, 超えなければVlowになるとします。VがVth付近で揺れればそれが直にVhigh/Vlowの振動となって出力に出てきます。

そこで、出力の一部を入力に足し込んでやるわけ。Vo*0.1(例えば)を入力に足してやることにする。回路の入力をVi+Vo*0.1とする、
VoがVlowのとき、Viが低い方から段々上がってVi+Vlow*0.1がVthを超えると、VoがVhighになる。途端に、入力はVi+Vhigh*0.1ということになる。ここで、Viがちょっと下がったとしても、その変動が(Vhigh-Vlow)*0.1以内であれば、全体の入力はVthより下がることはないから、Voは変化しない。つまり、ノイズの影響によるバタつきが排除された、ということになるわけ。
Viが下がるときも同様。

非線形な回路ですから...「振幅を大きくする」という動作ではありません。

k_f********さん

2017/7/3005:28:26

baske_naonaoさんへ

そもそもの話、Logic ICには0か1、LoかHiの信号(電圧)以外を印加しちゃ駄目です。正弦波を入力するって仮定した時点で×。
とは言っても、アナログ的変動・遷移が全く零、無しと言うのも物理的に不可能なのですが。

もし、アナログ的変動を入力する場合、スイッチの値を読み込む場合に、チャタリング対策でLowPassFilterを経由させる事で波形が鈍った場合は、シュミット、ヒステリシス特性を持つ素子を採用しなきゃいけません。その為に74HC14や74HC132が在りますし、必ず鈍った波形が入力される「1shot multi」のHC123は、入力端子にシュミット特性を持たせてます。


実は、今常用している試験用治具上に、スイッチ操作で1パルス出す回路が実装されているのですが、単なるNANDを使っちゃった為に、スイッチのチャタ取りのCRで鈍った波形で、物の見事にエッジが激しくバタつく結果と成ってます。
HC132に置き換えりゃ直ぐに解決する筈なんですが、、、0.65mmピッチなので、入手し難い。。。(苦笑)


で、、、

>閾値領域でLともHともとれるところがあるから上下に振動
>それをなくすようにするには
>ダイオードを入力端子に接続して
>整流作用を使うといいと言われた
ですが、具体的にどうやるのかなぁ。。。ちょっと思い浮かびませんが。

ダイオードを並列に、互い違いに繋ぐなら、順方向電圧によって約0.6Vの不感帯を作る事は出来ます。が、電圧が遷移する「傾き」を急峻に出来る訳では無い。

補足の

>notを出力に繋いで帰還させる
ですが、NANDがANDに成っちゃう、って事ですよね? それで、どうするんでしょうか?

>振幅を大きくする
変わりません。Logic ICの出口は皆Hi/Loですから。よって、傾きも急峻には変換出来ない。

バッファーにフィードバックを掛ければ、NFBでは無くPFBに成ってヒステリシス特性を実現出来ますが、そんな面倒をやるならHC14を採用すべき、と思います。
よって、「Diを駆使すれば」の件については不明。教示 or 提案した人の話を聞いてみたいモンです。

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