マイコン内にもシュミットトリガがあるのでは?
2016年1月6日公開 はじめに 「スイッチのチャタリングはアナログ的振る舞いか?デジタル的振る舞いか?」ということで、アナログ・チックだろうという考えのもと技術ノートの話題としてみます(「メカ的だろう!」と言われると進めなくなりますので…ご容赦を…)。 さてこの技術ノートでは、スイッチのチャタリング対策(「チャタ取り」とも呼ばれる)について、電子回路の超初級ネタではありますが、デジタル回路、マイコンによるソフトウェア、そしてCR回路によるものと、3種類を綴ってみたいと思います。 チャタリングのようすとは? まずは最初に、チャタリングの発生しているようすをオシロスコープで観測してみましたので、これを図1にご紹介します。こんなふうにバタバタと変化します。チャタリングは英語で「Chattering」と書きますが、この動詞である「Chatter」は「ぺちゃくちゃしゃべる。〈鳥が〉けたたましく鳴く。〈サルが〉キャッキャッと鳴く。〈歯・機械などが〉ガチガチ[ガタガタ]音を立てる」という意味です(weblio辞書より)。そういえばいろんなところでChatterを聞くなあ…(笑)。 図1. チャタリング対策 - 電子工作専科. スイッチのチャタリングが発生しているようす (横軸は100us/DIV) 先鋒はRTL(デジタル回路) 余談ですが、エンジニア駆け出し4年目位のときに7kゲートのゲートアレーを設計しました。ここで外部からの入力信号のストローブ設計を間違えて、バグを出してしまいました…(汗)。外部からの入力信号が非同期で、それの処理を忘れたというところです。チャタリングと似たような原因でありました。ESチェックで分かったのでよかったのですが、ゲートアレー自体は作り直しでした。中はほぼ完ぺきでしたが、がっくりでした。外部とのI/Fは(非同期ゆえ)難しいです(汗)…。 当時はFPGAでプロトタイプを設計し(ICはXC2000! )、回路図(紙)渡しで作りました。テスト・ベクタは業者さんに1か月入り込んで、そこのエンジニアの方と一緒にワーク・ステーションの前で作り込みました。その会社の偉い方がやってきて、私を社外の人と思わず、私の肩に手をやり「あれ?誰だれ君はどした?」と聞いてきたりした楽しい思い出です(笑)。 図2.
7kΩ)×1uFになりますが、ほぼ放電時の時定数と同じと考えることができます。 図8にスイッチが押されたときの74HC14の入力端子(コンデンサの放電波形)と同出力端子(シュミット・トリガでヒステリシスを持ったかたちでLからHになる)の波形のようすを示します。 また図9にスイッチが開放されたときの74HC14の入力端子(コンデンサの再充電波形)と同出力端子(シュミット・トリガでヒステリシスを持ったかたちでHからLになる)の波形のようすを示します。このときは時定数としては(100kΩ + 4. 7kΩ)×1ufということで、先に示したとおりですが、4. 7%の違いなのでほぼ判別することはできません。 図8. 図6の基板でスイッチを押したときのCR回路の 放電のようすと74HC14出力(時定数は100kΩ×1uFになる。横軸は50ms/DIV) 図9. スイッチが複数回押される現象を直す、チャタリングを対策する【逆引き回路設計】 ｜ VOLTECHNO. 図6の基板でスイッチを開放したときのCR回路の 充電のようすと74HC14出力(時定数は104. 7kΩ×1uFに なるが4. 7%の違いなのでほぼ判別できない。横軸は50ms/DIV)
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[4] 音楽プロデューサー - 高井麗 チーフプロデューサー - 熊谷拓登 プロデューサー - 本間由香里、齋藤宙央、関家一樹、長澤秀尚、市井美帆、下里悟 アニメーションプロデューサー - 藤川仁志 アニメーション制作 - サエッタ [4] 製作 - 人外さんの嫁製作委員会 主題歌 [ 編集] 「Happy Life Spectacle」 [4] Hi!