TTL･IC　SN74LS00による無安定マルチバイブレータ
水晶発振回路の実験

概要
ロジック回路による水晶発振回路と言えば、CMOSｲﾝﾊﾞｰﾀ1個による発振回路が定番の様ですが、当局はジャンク箱に長年転がっていたTTL･IC、SN74LS00による水晶発振回路の実験をしてみました。
NANDゲートによる発振回路と言えばマルチバイブレータですが、この発振回路の帰還部分にX'TALを挟み込んでみました。

※参考文献①
　つくるシリーズ３　ディジタル回路設計スタディ　　ＣＱ出版社
　久保　大二郎　　一杉　勝　共著

　参考文献②
　'99最新74シリーズIC規格表　CQ出版社

NANDゲートによる無安定マルチバイブレータ発振回路の基本形
殆どのデジタル回路の入門書に記してある典型的な回路です。
実際に組んでみると、C,Rの値によって変わりますが、数KHZ程度のきれいな方形波で問題なく発振します。

見た目は違いますが同じ回路です。
帰還のコンデンサの内1つをX'TALに置き換えました。
最初文献①に載っていた水晶発振回路の回路定数、
R=1.2KΩ、C=0.005uF、で組んで見ました。
文献と違うのはX'TALを1MHZから目的の4MHZに変更しています。
TCはジャンク箱に転がっていた物で、容量不明ですが数十PFと思われます。
所が発振周波数が不安定で、TCを動かすと、周波数カウンタ上では16MHZ～24MHZ程度のオーバトーン発振となったり、戻ったりしてしまい、発振波形も方形波から大きくくずれてしまい、かなり変です。
因みに波形は、バッファを通してからでは無く、74LS00の6番ピンから採取し、カウンタ付オシロで観察しています。
バッファを通った後も綺麗に整形されません。

で、20PFの負荷容量を付けてみました。
が、いくらか波形が良くなった程度で、まだ崩れた波形です。

この後色々実験してみました・・・
が、公表するほどの事でも無いので、省略します。

結局、R1=R2=1KΩにすると、発振波形がまだ多少変形していますが、方形波に近くなり、4MHZの基本波で安定し、かなり良くなりました。
C1は0.001uF～0.1uFまで変えても、発振波形は殆ど変化ありませんでした。ただし、100pFまで下げると発振波形である方形波のカドが、かなりなまってきます。
因みに、C2,C3は無くても発振波形に変化はありませんでした。
無論、TCによる発振周波数微調整を行なっても、前みたいにオーバトーンになる事は無く、安定に発振しています。

という訳で、上記の発振回路に分周回路を加えました。
CMOSの8ビット以上のカウンタ1個（4040等）で出来ますが、やはりTTLで組みました。
74LS90（10進ｶｳﾝﾀ)と74LS93(16進ｶｳﾝﾀ)で160分周し、25KHZの方形波を得て、TS520V用のﾏｰｶｰとしました。
各ﾊﾞﾝﾄﾞで、ちゃんと25KHZ間隔でｷｬﾘｱが確認できます。