Elektronické počítadlo k ruční vrtačce pro vinutí induktorů

[ec1045]

No to počitadlo je ještě slabý odvar, jinak hezká práce … z hradel NAND jsem si stavěl toto … je v tom jen 325 TTL obvodů.

Mým snem je 8080 postavená z TTL ale tak aby co nejvíce odpovídalo to TTL zapojení vlastnímu čipu, krásný popis vnitřních pochodů v 8080 je v Sdělovací Technice 1981.

[Lojza1]

EC1045: Počítadlo je především počitadlo, netoužil jsem se na něm až tak vyřádit.
Když jsem si ještě na průmce chtěl postavit čítač (měřidlo kmitočtu), měl jsem nějaké čítače, asi 74192, a pak hradla TTL vymontovaná z bulharského sálového počítače. Tenkrát jsem dekodér pro sedmisegmentovky postavil z hradel a proto jen jeden. Vlastně už nevím, jestli jsem měl i multiplexory a těmi jsem to pak přepínal. Napadá mě zpětně, že u 74192 se to dalo řešit i bez nich tak, že by se pro zobrazení paralelním loadem postupně přesouvaly jednotlivé řády do jediné pozice, ale tak jsem to určitě neměl. Nebo použít jediný čítač a pro jednotlivé řády měnit dobu čítání. Ani tak jsem to určitě neměl. Jen mi ten dekodér připomněly ty hodiny s tolika obvody. Když nad tím teď tedy uvažuji a vzpomínám, připadá mi, že mi chyběly zkušenosti inspirující k nápadům.
Intel 8080 je MOS a jeho logika je dynamická. Nezkoumal jsem to. Představuji si, že logická úroveň není v jednotlivých vnitřních proměnných trvale udržována zpětnou vazbou, ale převážně parazitními kapacitami. Říkám si proto, jestli je stavba co nejvěrnějšího modelu z TTL adekvátní. Nebyla by stavebnice CMOS 4000 při napájení 15 V dostatečně rychlá pro realizaci dynamického modelu 8080 na 2 MHz? Jen nápad. Netuším to.

[Lojza1]

Dívám se na ten odkaz a vypadá to, že jsou hodiny postavené na poctivě navržených oboustranných plošných spojích. To tedy muselo být hodně pracné, ale skoro by si to díky tomu mohlo najít zájemce o replikaci. Kdo a jak ty destičky vyrobil a v jakém počtu? Jak to celé šimrá elektroměr?
Ale jak koukám níže, je to konstrukce plná vzácného materiálu a je v ní opravdu spousta práce. Asi by tedy světu stačila existence jediného originálu.
Vidím v textu, že se nevyplatilo požívat AND-OR-INVERT. Nevyplatilo se to jen v počtu pouzder, nebo i v příkonu? Je to rozšířené hradlo NAND, má tedy celkově jen o málo větší příkon a skoro stejnou rychlost (o tu tady jistě nejde), ale větší logickou "sílu", když realizuje dva stupně kaskády hradel v jediné sdružené.

[ec1045]

8080 je NMOS první generace a je to pošlechtěná 8008 jejíž původ je ve stroji DATAPOINT 2200 který byl postaven na TTL. Samo to co jde spáchat na čipu, nejde udělat s klasickou logikou. Ale i tak se jde držet co nejvíce vnitřnímu zapojení a vnitřních pochodů. Těch 8080 z logiky už vzniklo několik, ale třeba ALU je tam řešená jako soubor jednotlivých funkcí ale na čipu je to jedna mohutná kombinační logika … udělal, jsem si dle té TS studii na tu ALU a vypadá to na velkou EURO kartu jen pro vlastní ALU. Standardní TTL logika to musí stíhat s prstem v nose, aneb jednotlivé kroky mají cca 500ns tj. 2MHz a klasická TTL dává něco kolem 20-30MHz

Ty hodiny mně budí do rachoty, a co vím tak jsou jediné. Až na desky čítače a dekodérů displeje jde o jdnostrané DPS. DPS stáli dost a výrobce už není nebo spíše už nevyrábí DPS. Celá ta konstrukce je více či méně ze šuplíkových zásob … v té bedně od banánů co mám větší část TTL IO, ani nebylo poznat, že je tam o 325 IO méně. Při osazení standardní TTL logikou si to řekne o 2A pro LS či ALS to je to něco kolem 0.5A a pro S je to něco kolem 4A.

Mám dost MH74S201 abych složil něco kolem 36KB RAM … při 32KB by to chtělo zdroj tak 150-180A … doba vybavení je 65ns … v zalohovatelném RAM disku u SAPI-1 mám 4MB v osmi SRAM s dobou vybavení 55ns …

[Lojza1]

Až dodatečně si uvědomuji, že realizace dynamické logiky logikou CMOS by vyžadovala použití spínačů MOS (které ve stavebnici 4000 jsou) nebo třístavových výstupů. Právě ta rychlost CMOS 4000 na 15 V by mi připadala přiměřená, kdyby to na ty 2 MHz vyšlo jako funkční. Případně napájecí napětí ještě i snížit.
Stavění velkých pamětí z TTL mi připadá stylově přinejmenším sporné. Sám už roky přemýšlím o konstrukcích s feritovými a ultrazvukovými pamětmi. Feritové jsou samozřejmě omezující svou pomalostí a nedá se do nich proto přímo překlopit třeba můj počítač Kyber4. Ultrazvukové 64 us jsou fajn pro generování TV výstupu ve znakovém režimu právě ke kompenzaci pomalosti těch feritových. Jiná věc je, jestli je stylové použít sofistikované a celkem moderní zpožďovačky PAL s poměrně velkým datovým tokem (malým rozmazáním v impulsní charakteristice).

[Cust]

Já jsem se podobnými věcmi nikdy nezabýval, ale tak nějak jsem bral 4tisícovku jako už "starou". Většinou sáhnu po rychlé 74LVC, což je zajímavý CMOS, který funguje cca od 2 do 5 V. No a když je nejhůř, tak ECL...

[Cust]

Já jsem se podobnými věcmi nikdy nezabýval, ale tak nějak jsem bral 4tisícovku jako už "starou". Většinou sáhnu po rychlé 74LVC, což je zajímavý CMOS, který funguje cca od 2 do 5 V. No a když je nejhůř, tak ECL...

[Lojza1]

Počítadlo má i s rychlostí CMOS 4000 obrovskou rezervu k reálným otáčkám vřetene. Napájecí napětí jsem určil jako mez, nad kterou už se nezlepšoval kontrast displeje, a je asi 5,5 V. Ale s nějakou tolerancí a s možností, že se zdroj pokazí a do logiky vběhne 16 V omezených jen natvrdo zenerkou. Na výstupu zdroje použité transistory KF506 mají Ueb do 7 V, což je přiměřené při nějakých nechtěných přechodových dějích, aby k poruše nedošlo. Napětí ve zdroji je mnohem větší, než na jeho výstupu, a je tam i hodně velká kapacita akumulačního elytu. Důvodem je dlouhý čas mezi výpadkem napájení a ztrátou schopnosti čítat přechodem do úsporného režimu power down, aby se vrtačka do té doby spolehlivě stihla dotočit. CMOS 4000 samozřejmě stará stavebnice je, ale to neznamená, že se už na nic nehodí. Tady se mi mj. výborně hodí ten obrovský rozsah napájecího napětí CMOS 4000, tj. odolnost proti poruše takového zdroje.
ECL je krásná logika. Já se na ní ve větší míře teprve chystám Mám v hlavě konstrukci respondoskopu, zařízení generujícího budicí impulsy a vzorkující odezvu postupně s vysokým časovým rozlišením. Představuji si postupnou aproximaci jednotlivých vzorků čítáním, porovnáváním v rychlém vzorkovacím komparátoru a uložením celého úseku odezvy v ultrazvukových zpožďovačkách 128 us určených pro eliminaci dropoutů ve VCR. Mám na to připravenou dvojici krystalů s navzájem pomalu klouzajícími fázemi výstupů oscilátorů. S takovým zařízením bych nemusel jen hádat, co se děje na propojeních vstupů a výstupů.

[Lojza1]

Přišlo mi teď relevantní podotknout, že toto vlákno nebylo zamýšleno jako téma stavění si z opravdu malých kostiček. Ukázal jsem konstrukci, která k co nejmenším kostičkám nesměřovala. Použil jsem kostičky ze stavebnice 4000 s různou hustotou integrace tak, jak se hodily pro efektivní návrh (míněno elektivní s ohledem na použitou technologii). To ale neznamená, že se mi vývoj tématu vlákna nelíbí. Jen tedy podotýkám, o co jsem se při konstrukci počítadla nesnažil, i když to tak v současných měřítcích může zdálky vypadat.

[Cust]

jojo
Teď jsem nakouknul do mé pár let staré šílené synchronizační jednotky, kde jsem generoval pulzy se zpožděním proměnném v pár desítkách piko sekund. Zpožďovačky byly polovodičové, v klasické logice DS1100 (nanosekundy) a v ECL MC10EP195 (pikosekundy).

EDIT: reakce na předchozí příspěvek...

[Cust]

jojo
Teď jsem nakouknul do mé pár let staré šílené synchronizační jednotky, kde jsem generoval pulzy se zpožděním proměnném v pár desítkách piko sekund. Zpožďovačky byly polovodičové, v klasické logice DS1100 (nanosekundy) a v ECL MC10EP195 (pikosekundy).

EDIT: reakce na předchozí příspěvek...

[Lojza1]

Já zatím na tak krátké časy nemám diagnostické vybavení a nechci kapitulovat koupí něčeho moderního už hotového nebo staršího, solidního a jistě velmi drahého. Proto ten respondoskop jako první krok, s jeho pomocí pak ECL vzorkovací osciloskop jako druhý krok. Sice s řádově horším časovým rozlišením, než respondoskop (v osciloskopu baterie sovětských paralelních převodníků a japonských rychlých malých pamětí ECL původně pro rychlé registry), ale mnohem univerzálněji použitelný.

[samponek]

CMOS 4000 mám v D zesilovači v generátoru mrtvého času a vhodná velikost napětí je 10.2V při frekvenci 500khz až 2Mhz.
Všechno co je nad 14V už způsobovalo zbytečnou výkonovou ztrátu a i selhání.

[Lojza1]

samponek: Já jsem 4000 používal (a jistě dál budu) opakovaně, někdy i v kombinaci se 74HC. Například ve spínaných měničích, a pro takové aplikace mi stačilo třeba jen pár typů jako 4011 a 4013. Pro jiné zase 4060, 4020 a nějaké hradlo. Nehodí se pro procesorovou techniku (možná vyjma toho modelu 8080), kde jde v některých pozicích o rychlost a v jiných by se proudově na výstupech ani napěťově na vstupech nevyplatilo je propojovat s TTL. Vlastně skoro všude mimo procesory a jiné rychlé věci je to fajn stavebnice a takových aplikací je hodně. Jak se časem omezil rozsah aplikací, omezil se i dostupný sortiment typů. Je fajn využívat náhodné možnosti k levnému nákupu historických zásob toho exotičtějšího. Ale s rizikem, že se to stane motivací ke stavbě nějakého složitého nesmyslu, kde se pak využijí.
Ano, těch 15 V je limit, který by se zvolil pro maximální rychlost bez ohledu na spotřebu. U modelu 8080 bych si, pokud by to nebylo kousíček pod požadovanou rychlostí, představoval spíš 12 V. Ta rychlost silně závisí na napájecím napětí na dolním konci. Uvádí se od 5 V a u doporučené dolní meze 3 V katalogy o rychlosti mlčí. (dodatečně opraveno)
Ona by ta rodina 4000 mohla být trochu rychlejší, nebýt bufferovaných vstupů a výstupů, kdyby vnější spoje neměly velkou kapacitu, ale zjevně v tomto ohledu nebyl požadavek na rychlost na prvním místě.
Doplněno:
Dívám se teď na rychlost čítačů 4040 a případně 4020 třeba při napájení 5 V, 25 ℃, resp. na maximální ještě zaručenou hodinovou frekvenci na vstupu, a u CD4040 Fairchild May 2007, (c) 1987, vidím 1,5 MHz, Ti (c) 2003 a jiní 3,5 MHz (Tesla MHB4020 3 MHz), Philips HEF4040 10 MHz (HEF4020 5 MHz). Předpokládal jsem, že se vlastnosti za ty desítky let zlepšovaly, a zjevně to u jednotlivých výrobců a typů katalogy zachytily různě. Takže pokud by na tom v nějaké aplikaci záleželo, musí se použít odpovídající katalog. Říkám si, že rychlejší možná neznamená vždy lepší v obecném smyslu. Může to znamenat vyšší hustotu integrace na menším čipu a/nebo třeba větší elektrické namáhání izolačních vrstev.

[TAKJAN]

Jen poznámka: Ten zmínění čítač jsem stavěl dle AR 9/1982. To většina ještě asi nebastlila

[Lojza1]

Na konstrukčním katalogu Tesla s bipolárními logickými obvody vidím datum 1983-4 a na číslicových obvodech obsahujících řadu 4000 vidím 1990. Takže to odpovídá předpokladu. Tenkrát v roce 1982 musel být u nás pro běžného člověka problém sehnat a zaplatit i TTL. I když koukám do jedné knížky o Tesle a tam to vypadá, že výroba TTL začala už v roce 1968-70. Někdo by se schválně mohl podívat na datumové značky, ze kdy převážně pocházejí dochované zásoby řady MHB4000. Tipuji okolí 1990.

[Cust]

Já v té době sice nebastlil, ale měl jsem pytle MHB4xxx. Věnoval jsem to klukům na nějakou pražskou průmku do nějaké bstlícího kroužku, včetně tranzistorů KD5xx/6xx a i hromadu signálových, také operáky MAA tam byly. Takže už to nezjistím, ale zásoby byly tvořené zhruba od roku 1979.

[Cust]

Já v té době sice nebastlil, ale měl jsem pytle MHB4xxx. Věnoval jsem to klukům na nějakou pražskou průmku do nějaké bstlícího kroužku, včetně tranzistorů KD5xx/6xx a i hromadu signálových, také operáky MAA tam byly. Takže už to nezjistím, ale zásoby byly tvořené zhruba od roku 1979.