Octal D-type transparent latch;とかいう部品の挙動について

質問

度々すみません。また電子回路のことでどなたかご助言下さい。
http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/7/4/H/C/74HCT573.shtmlのDownload 74HCT573 datasheet from Philipsから74HCT573をダウンロードできます。この部品Octal D-type transparent latch; 3-stateとかいうらしいです。質問はこのデータシートの4ページの中段に書いてある説明です。「h = HIGH voltage level one set-up time prior to the HIGH-to-LOW LE transition」＝「h = LEがHIGHからLOWへ移行する前に一度セットアップ(リセットのこと？)される時に電圧レベルがHIGHになる」と訳したのですが、これの意味するところがよく分かりません。それと、「enable and read register(レジスタ(メモリのようなもの？)を使用して命令を読み込む時？)」と「latch and read register(レジスタから命令を取り出して読み込む時？)」の違いが分かりません。それと4ページの下の方の図ですが、/OEがLOWになり、かつ/LEがLOWになった時のみDとQをつなぐ(つまりInputのDがHIGHならOutputのQもHIGH、LOWならLOWにする)部品と解釈してよいのでしょうか？これに類似した部品で74HCT574ってのもあるんですが、そちらはCPがHIGH、LOWを繰り返すみたいなんです…。この両者の使い方の違いもいまいち理解できないのです…。質問が多すぎてすみません。分かる範囲でご教示下さい。

回答No.1

inara · ベストアンサー

（h = HIGH voltage level one set-up time prior to the HIGH-to-LOW LE transition）
set upというのはリセットではなくて、準備するという意味です。
理想的には、LE端子の電圧がHからLになった瞬間のD端子の状態をQに出力してそのまま保持するというのがラッチ動作です。しかし現実にはLE端子の電圧がＨからLに遷移（transition）した瞬間のデータを保持するのでなく、そのちょっと前のデータが保持されます。つまり、「LEがHからLに遷移する時間からさかのぼったセットアップ時間のところでのH電圧レベル = h」 となります。データシートのFig.9（7ページ）に、そタイミング図が出ています。tsuと書いてある時間がセットアップ時間で、LEがHからLに変わる時間から、tsuだけさかのぼった時間でのDnの状態を読み込むことになります。ただしtsuの値はばらつきがあって、データシート（6ページ）には74HCTのtsuの最小値は13nsと書かれています。典型値（Typ）が7nsなのにそれより大きい10nsが何で最小なのかというと、ＩＣの実力的にはtsu=4nsでも動作するのですが、10ns以上なら確実ですよという意味の最小なのです（これより大きくとっておけばいい）。このtsuと関連しているのが th （ホールド時間）です。これも同じFig.9にタイミングが書かれていますが、LEがHからLに変わった時間から th の時間はデータの状態を変えてはいけない（Hold＝保持しなければならない）という時間で、この最小値は9nsです。Fig.9の説明のところに書いてあるように、逆に、これ以外の斜線部分は入力信号が変化してもいい時間です。

（ enable and read register と　latch and read register ）
enable and read register と書かれている動作モードは、下に ( transparent mode ) と書かれているように、Dnの信号がQnにそのまま筒抜ける（データを保持せずそのまま後ろに流す）という動作のことです。その次のlatch and read register と書かれている動作モードは、上で説明した本来のラッチ動作のことで、、LEがHからLに変わる時間のDnの状態をQnに反映させて、そのまま保持する（Dnが変わってもQnは換わらない）という動作です。次の latch register and disable output は Qn を高インピーダンス状態（LでもHでもない、電気的に浮いた状態）にするという動作モードです。これは複数の出力信号をつないで１本の線に送り出すときに、１つを除いてこの状態にしておいて、その１つのデータだけ１本の線に乗せるという使い方をします。レジスタというのはCPUのレジスタ（一時記憶装置）と同じ意味ですが、この場合はラッチ回路そのものがレジスタになっています（ラッチという動作は前の状態の記憶）。

（これに類似した部品で74HCT574ってのもあるんですが、そちらはCPがHIGH、LOWを繰り返すみたいなんです）
573はDタイプラッチ、574はDタイプフリップフロップです。573はLEがHからLに変わったときに、574はCPがLからHに変わったときにQが保持されます。ここまでは動作が似ていますが、573はLEをHにすると、DのデータがQにそのまま筒抜けるのに対して、574のほうは、CPをHからLに戻してもQは変化しません。

574のCP（クロックパルス）は出力でなく、入力端子ですので、勝手に繰り返すわけではありません（そういう信号を入れているだけです）。ここには普通クロック信号を入れますので、常時Qが変化するといえます。それに対して573のLE端子はクロックにつながず、必要なときだけQを変化させるという使い方になります。

ラッチというのは信号線の途中にある特殊スイッチと考えてください。ボタンを押している間だけ導通していて、ボタンを離すと、離した瞬間のデータの状態のままになっているスイッチです。一方フリップフロップも特殊スイッチですが、ボタンを押した瞬間にだけ導通して状態を保持するスイッチです。ボタンを押し続けても、離しても出力は変わりません。変わるのは押した瞬間だけです。

74HCT573　http://www.ortodoxism.ro/datasheets/philips/74HC_HCT573_CNV_2.pdf
74HCT574　http://www.ortodoxism.ro/datasheets/philips/74AHCT574PWDH.pdf

お礼

懇切丁寧なご説明に誠に感謝申し上げます。
とても多くのことが書かれているので理解するのに少し時間がかかりそうです。
不明点があれば、また近いうちにお尋ねしたいと思います。
ともかくありがとうございます。

回答No.2

inara

他（http://oshiete1.goo.ne.jp/qa3427662.html）でも同じ質問をされていますが、簡単に言えば回答にあるとおりです。

Webで調べてみると、「HIGH voltage level one set-up time 」という表現は他のロジックICでも慣用句のように使われていますが one の意味がよく分かりません。「LEがHからLに遷移する前の（ prior to the HIGH-to-LOW LE transition）」というのは set-up time の説明ですから、HIGH voltage level at a set-up time なら理解できるのですが・・

いずれにしても、LEがHからLに遷移する前のある時間（set-up time）での電圧レベルのことです。

お礼

あなたのご回答を詳しく読ませていただきました結果、この部品の挙動がよく分かりました。とてもいい勉強になりました。本当にありがとうございます。ここまで詳細に書いて下さるとは正直思っておりませんでした。