toyintelligence’s diary

コンピュータの基礎を遊んで学ぶ趣味ブログ

AND回路とNOT回路の自作

CPU

初歩的なパーツが揃ったので本格的に遊びだす。 f:id:toyintelligence:20200404235811j:plain CPUを作るのにパソコンを使うのもおかしいので、紙とペン、そして計算尺（！）を使っていく。まあ計算尺の出番はないと思うけど、雰囲気は大事。パソコンは情報収集と発信にのみ使う。

いきなり74HCとかのブラックボックスなロジックICを使いだすまえに、論理回路を基本的なパーツから自作できることを確認しよう。ダイオードとかトランジスタとかの半導体は中身が見えなくてちょっと気持ち悪いが、使って良いものとする。

まずはダイオードを使ったAND回路から。ワイヤを最奥列につなぐと1、手前につなぐと0。緑LEDが計算結果表示用で、赤LEDは導通確認用。

f:id:toyintelligence:20200405000009j:plain — $0 \land 0 = 0$

0 \land 0 = 0 — $0 \land 0 = 0$

f:id:toyintelligence:20200405000051j:plain — $0 \land 1 = 0$

0 \land 1 = 0 — $0 \land 1 = 0$

f:id:toyintelligence:20200405000110j:plain — $1 \land 1 = 1$

1 \land 1 = 1 — $1 \land 1 = 1$

ちゃんと動いた！各部の電圧も理論通り。

次はトランジスタを使ったNOT回路。エミッタ、コレクタ、ベースは頭ではわかっているつもりだが、基板に配置する段になるととてもややこしい。慣れるまで時間がかかりそうだ。

f:id:toyintelligence:20200405002211j:plain — $\lnot 0=1$

\lnot 0=1 — $\lnot 0=1$

f:id:toyintelligence:20200405002242j:plain — $\lnot 1=0$

\lnot 1=0 — $\lnot 1=0$

できた！

この2つを組み合わせればNAND回路になるはずなんだが何かがおかしい。無駄に並列になっているはずの箇所を単純化させると動作しなくなる。また明日考えよう。

電位とはポテンシャルである、というのが肌にしみて理解できた。完全に理解したってやつですねｗ