オーディオセレクターの自作

質問

オーディオセレクターの自作を考えています。
過去ログにもいろいろありましたが、今回は特殊で8入力1出力で、モーメンタリのプッシュスイッチ8個で切り替えたいのですがどのようにすればいいのでしょうか。

１番のSWを押せば１番の入力が出力に、２番を押せば２番の入力が出力に、、、という風にしたいのですが。

自分で調べてマルチプレクサとかゲートとか出てきましたが、前に押したSWをリセットする方法とモーメンタリを持続する方法がいまいちわかりません。

よろしくお願いします。

回答No.15

inara1 · ベストアンサー

＞で、できました
よかったですね。興奮は充分伝わってます。LS540とHC574でも動くんですね。TD62083は入力がLSでもHCでも動くように設計されているので大丈夫のはずです。会社で動作確認でとはうらやましいです。

＞2kで動かしましたが動きました
スイッチ部分の抵抗値を小さくしすぎるとスイッチのチャタリングを取りきれなくなりますが、この回路では、1つのスイッチだけ押しているときにはチャタリングがあっても正常動作します（同じチャンネルが何度も選ばれるだけなので）。チャタリングがあると困るのは、同時に複数のスイッチが押されたときです。その場合、最初に押したスイッチではなく、チャタリングで最後にONになったスイッチのほうが最終的に選択されます。普通に使っている範囲では、チャタリングがあっても支障はないと思います（ということはRC回路とシュミットインバータは必要ない？）。スイッチ部分の抵抗値を大きくしすぎると反応が鈍くなるので実験して適切な値を決めるといいと思います。

＞一人の方とこんなに会話をさせていただいたことは初めて
キットの回路を作ってみたけどうまく動かないという質問では、動くようになるまでにやり取りの回数や時間がどうしても長くなります（回答数が30を超えたこともあったと思います）。最近は画像添付ができるようになったのでずいぶん楽になりましたが、できなかったときは、他の画像掲示板を使ったり（これは今は禁止です）、罫線文字で回路図を描いたりしてました。動くようになったというのが一番うれしいです。私もいろいろ勉強させていただいたので感謝しております。

今日からお休みなので、こちらは ANo.3 の回路を作る予定です。動作はブレッドボードで確認してあります。また困ったときは質問してください。回路関係では経験豊富で親切な方がこのサイトには多いので適切なアドバイスをもらえると思います。

お礼

すみません、お礼が遅れました。あけましておめでとうございますｗ
とりあえずコントローラー部はできまして後はリレーだけです。

こんかいはありがとうございます。また機会がありましたら宜しくお願いします。

回答No.14

inara1

＞HC５４０はシュミットタイプではないようです
本当ですね。データシートまで見てませんでした。「74シリーズIC規格表」には何も書いてないです。
TC74HC540データシート　http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/LogicIC/TC74HC540AF_TC74HC541AP_ja_datasheet_071001.pdf

＞小信号用ダイオードを8本で対応
ダイオードOR（http://markun.cs.shinshu-u.ac.jp/learn/lcirc/lcirc2/lcirc2-3.html）をご存知でしたか。ダイオードのほうが安くて実装面積が小さいかもしれません。
オープンコレクタ型の8回路入りのインバータの出力を全部つないで、その出力と電源間に 10kΩ 程度の抵抗をつなぐ（プルアップする）と 8入力OR になります。端子が対向したICでそういうのがあるか調べてませんが。

ブレッドボードをお持ちなら基板に組む前に動作確認してみてください。HC と LS を混合しても、もしかしたら動くかもしれません。ブレッドボードなら IC の抜き差しは楽ですし。

お礼

で、できました！！この興奮をお伝えできないのが残念ですw

ブレッドボードはだいぶ前に購入していましたが使い方がわからずそのままにしていましたが家の奥から引っ張りだして会社で動作確認を行いました。会社には抵抗が500、1k、2k、30kとかしかなくLEDを500オームで、その他を2kで動かしましたが動きました。

電源は9V電池を7805で5Vにしました。本番はもっとちゃんとします。

スイッチはテストなので2個だけです。電源投入直後はやはり何も選ばれない状態でスイッチを押すとLEDがつき、もう片方を押すと切り替わります。今回使ったICは３つでLS540,HC574,TD62083です。今回の場合はCMOS,TTL混合でもうまくいったみたいです。

いろいろお聞きした上、抵抗も適当で電源も適当なのでうまくいかないと思っていたので１つのICごとにやっていきました。
最初にLEDが単体で点灯するかチェック後、LS540の出力でうまく動作するかチェックしました。インバーターなので動作は反対になりますが。その後、そのうしろにHC574をつないでテストをするとちゃんとキープされ最後にTD62083をつなぐと動作もちゃんと押したスイッチのLEDが光るようになりました。

リレーはまだつないでいませんが、ここまでくれば後はリレーをつなぐだけなので問題はないと思います。

OR回路はダイオードを使いました。OR回路にダイオードを使うというのはどこかのサイトで見ましたが、逆にOR回路専用のロジックがあること自体ここで初めて知りました。
こんなに部品をつかわない上、大きな基板で信号を引き回すのは初めてなのでスズメッキ線なども購入しようと思います。

PCBはもうできていますので、同じ質問をもたれた方がこのログをみて参考になるようにまたUPしようと思います。

何度かこのサイトは使わせていただいておりますが、一人の方とこんなに会話をさせていただいたことは初めてですのでなんとお礼を言っていいやらわかりませんが本当にありがとうございました。またある程度時間を置いて間もなく閉めさせていただこうと思います。

回答No.13

inara1

＞早朝から長文ありがとうございます
平日は会社なので回答できるのは朝と夜しかないのです。23日からはお休みなので日中も回答できます。

使用予定のICは分かりましたが、現在持っているICは何でしょうか？ ANo.3 のお礼では 74HC4051、74HC148、4027 をお持ちのようですが。これを使わないのはもったいないですね（これだと配線が煩雑になるのが難点ですが）。

実は、ANo.3 の回路の 4078 （8入力OR）は HC タイプにしかない機能なので、この機能を LS タイプで実現しようとすると、LS540 と LS30 を組み合わせる必要があります（ LS30 は8入力NANDなので、その入力の全てに LS540 で反転した信号を加えると8入力ORになります）。つまり、ANo.3の回路を LSタイプで作るとなると、さらに LS540 と LS30 を1個ずつ追加しなくてはなりません（そうすると配線が増えてしまう）。「電源投入後にボタンを押してセレクトしても問題はない」のなら、D-FF を HC574 にして、8入力OR を HC4078、シュミットインバータを HC540 と、すべてHCタイプに統一すれば、ロジックICが3個とTD62083が1個で済みます。

お礼

＞平日は会社なので、、
こちらは全く急ぎませんのでお時間のあるときで結構です。ありがとうございます。

現在持っているものはHC4051,HC148,HC4027ですがもうすぐTD62083,HC574,LS541がとどきますｗ
ICひとつ１００円とかですので使わないものはきにしません。勉強代です

さてNo12のお礼にも書きましたがHC５４０はシュミットタイプではないようです。LS５４０だけシュミットみたいです。データシートをみるとどちらもシュミットと言う言葉はありませんがLS540だけ記号がシュミットになっています。なのでLS５４０とLS５７４でつくろうとおもいます。HC574が使用できればいいのですが。できるのかできないのかわからないです。。。ｗ

HC4078問題ですが、このICを使うのではなく小信号用ダイオードを8本で対応したいと思います。

回答No.12

inara1

＞LS540を買いました
これまで紹介した回路は全てCMOSロジック（74HC）に統一していますが、LS と HC を混合して使うのは良くないです（どちらかに統一しているのならいいです）。LS と HCでは論理レベルと駆動能力が異なります。LS の出力を HC で受けるとちゃんと動作しないことがあります。HC の出力電流は大きくないので、HC の出力を多くの LS を接続するのはまずいです。どの IC に LS を使っているか教えてください。HC のほうが消費電流が少ないので HC で統一したほうがいいです。

＞初期化の意味があまりよく分かってないのですが
回路の電源を入れた直後のフリップフロップの初期状態（出力が L か H か）を強制的に決めることです。これを決める機能がないと、電源投入後にフリップフロップの状態が定まりません（複数のスイッチが入った状態になるかもしれない）。

ANo.3 の回路で電源を入れた直後は、回路の左下の HC14 の入力電圧は低いので（10μFのコンデンサが放電しているため）、1個目のHC14 の出力は H レベル、2個目のHC14 の出力は L レベルになっています。この出力は HC273 のCLR（クリア）端子につながっていますが、CLR端子が L レベルのとき、8個の D-FF は初期化されます（1Q～8Q が全てL レベルになる）。したがって、ANo.3 の回路では、電源投入直後は、信号スイッチ（リレー）は全てOFFになります。

電源投入後、どれかのタクトスイッチを押したとき、押したスイッチの後ろの HC14 の出力だけが H レベルになりますが、HC14 の8個の出力はORゲート（4078）の入力につながっているので、どのスイッチをを押しても、4078 の出力は L からH レベルに変わります（OR はいずれかという意味なので、入力のどれかがHになれば出力はHになります）。4078 の出力は HC278 のクロック端子につながっているので、4078 の出力が L からH レベルに変わった瞬間のタイミング（立ち上がりエッジ）で8個の D-FF のD端子の信号が読み込まれてQ に出力されます。この瞬間は、最初に押したタクトスイッチにつながっているD端子だけが H レベルで他は全て L レベルなので、最初に押したタクトスイッチに対応する D-FF の出力だけが H になります。その後、別のタクトスイッチが押されると、同じ動作が起こり、最初に押されたスイッチに対応する D-FF の出力だけが H レベルになります。D-FF はクロック端子が L からH レベルに変わった瞬間にだけ動作して、それ以外の場合は出力が変わらないので、スイッチを離しても、D-FF の状態は変わりません。

ちなみに、D-FF はDフリップフロップで、ラッチではありません。DラッチというICも多くありますが、ラッチというのは、D端子の信号がそのままQ出力に筒抜けになるか、あるいは、固定される（ラッチがかかる）かの2つの状態になる機能です。D-FF の場合、D端子の信号がそのままQ出力に筒抜けになることはなく、クロックが入る度にD端子の信号がQ出力に転送されるという動作になります。

お礼

おはようございます。早朝から長文ありがとうございます。おかげさまで理解することができました。

今回使用をよていしているICは３つでしてLS540、HC574、TD62083です。LSとかHCとかはてっきりメーカーの違いくらいかと思っていました。HC540は前にも書かせていただきましたがシュミットではないので、統一しなければいけない場合LSで統一したいと思います。いつもオペアンプしか使っていないのでオペアンプで言うところのNEとかNJMなどの違いだと思っていました。。。

フリップフロップのクリア端子の必要性についてですが、電源投入直後のボタンの状態がわからないからと言うことだけなのですよね。今回の用途では電源投入直後はまだ音の入出力はありませんので電源投入後にボタンを押してセレクトしても問題はないです。ということはHC574でもいいということなのでしょうか（LS５４０を使いたいので実質LS574？）

回答No.11

inara1

＞７４LS５４０といったものがありました
HC540 は千石電商でも売ってますね（http://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/search.php?toku=&cond8=or&dai=&chu=&syo=&cond9=&k3=0&list=2&pflg=n&multi=&code=7Z2L-2SGK）。1 pin と 19pin を両方 L レベル にすれば、端子が対向したシュミットインバータになります。

＞HC564は使えないんですね
使えなくはないと思いますが。HC574は、スイッチに触らない状態で電源を入れれば初期化できますが、それでは美しくないですね。木曜からお休みなのでこのまま質問を開いておいてください。ちょっと考えてみます。

お礼

Wikiで「シュミットトリガー」としらべて出てきたものが「７４５４０」でした。
HC５４０のデータシートを見ると普通のバッファでしたがLS５４０はシュミットになっていましたのでLS540を買いました。LS540も千石に売っています。

とりあえずHC５７４、LS５４０、TD６２０８３、その他ICソケットを千石で買いました。
初期化の意味があまりよく分かってないのですが、、
例えば１番を押すと１番がH、２－８番がLでラッチがかかりますよね。
次に２番を押すと２番を押した時点で２番しかHではないので、１と３－８がL、２番がHでラッチがかからないんですか？
一度初期化をしないとだめということなんでしょうか？もしその場合上記のように１番を押した後２番を押すとどのようになるんでしょうか。１も２もHになるんでしょうか。

ロジックを使うのが初めてでFFすらまだよく理解できていません（汗

質問はお言葉に甘えて開いておきます。ありがとうございます。

回答No.10

inara1

＞No3のものを作ろうかと思います
私は最も部品数の少ない No.3 を作る予定です（部品は入手済）。

HC564 は入出力端子が対向しているので配線は楽ですが、出力が反転してますし、リセット機能がないので、初期化が難しいです（D入力を全て L レベルに落としてクロックで読み込ませるようなことをしなければならない）。

今回の質問で、D-FF を選定するとき、「74シリーズIC規格表」と「CMOSデバイス規格表」を見ながら、入出力端子が対向しているものを探しましたが、クリア端子のない HC574（こちらは出力反転していない）や、クリア端子はあっても同期型（クロックでクリアされる）の HC575 はやめました。仮にそのようなものがあったとしても、特殊なものは入手困難なので、結局、千石電商にある HC273 に落ち着きました。

シュミットインバータで入出力端子が対向しているものはないのではないでしょうか。

お礼

なんどもありがとうございます。
HC１４で対向しているもの７４LS５４０といったものがありました。他に変な端子も付いていますがｗ

http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/sn74ls540.pdf

HC564は使えないんですね。残念です。

回答No.9

inara1

ANo.8 の回路は部品が多くて配線が大変なので、添付図のようにトランジスタアレイを使ったほうがすっきりします。

TD62083AP（秋月電商）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-01516/

お礼

ありがとうございます。
あれほど芯数の少ないものをと言っておきながら恐縮なのですが回路的にNo3のものが簡単そうなのでシールドだけ我慢してNo3のものを作ろうかと思います。電源を含めて１０芯の安価なケーブルがオヤイデにありました。

今PCBソフトで配線しているのですが、HC14とHC２７３のピンアサインが複雑でジャンパーの嵐ですｗ
６２０８３は１－８がインプット１１－１８がアウトなので簡単なのですが。

HC２７３に関しては同じ機能っぽいものでHC５６４というのがありましてこちらの方がまだピンアサインが素直なのでこちらを使おうかと考えています。

チャタリング除去のHC14に関しては見つけられていませんが１つだけでも簡単になるだけでかなり楽になりそうです。一応探してみたいと思いますが。

回答No.8

inara1

4051のコモンを5Vにして8個のリレーを駆動する回路を添付します。電源ライン（GND、5V）も必要なので、スイッチ部とリレー部をつなぐ配線は5本必要です。

4051 の ON 抵抗は 5V 電源のとき、標準で 240Ω（最大950Ω）と大きいので、4051 のコモンを 5V にして 0 から 7 の足にリレーをつけてもリレーは動きません。ここ（http://akizukidenshi.com/download/941H-2C-5D.pdf）のリレー 941H-2C-5D を使った場合、リレーのコイル抵抗は 167Ω なので、4051 のON抵抗とコイル抵抗で 5V が分圧されて、コイルにかかる電圧は 2.95V にしかなりません（リレーを ON させるには 4V 以上の電圧が必要です）。4051 の 0 から 7 でリレーを動かすには、回答3の回路図にあるトランジスタアレイ（TD62083AP）を使うのがいいですが、トランジスタアレイがなければ、添付図のように、単体のトランジスタでもできます。ダイオードは必ずつけてください。ダイオードがないとリレーコイルの逆起電力でトランジスタが壊れることがあります。リレーの動作状態を示すためにLEDをつけましたが必要なければ外してください。

お礼

ありがとうございます。LEDは必要ですが、できれば照光式スイッチを使いたいのでスイッチ側につけたいのです。
今日も仕事ですが暇がある日なのでもう一度必要な部品から検討してみて少ない電源、少ない芯数、少ないパーツ、簡単な回路で作れるようにします。ありがとうございます。

回答No.7

inara1

＞その場合どうすればいいのでしょうか
明日、明後日はお休みなので考えてみます。

回答No.6

inara1

リレーを使った回路のほうがいいと思います。
反応を早くしたいといっても、切り替えをプッシュスイッチで行うのであれば、リレーの速度で充分だと思います。

実は、こちらでもオーディオセレクタを作ろうと思っていたので、年末のお休みに ANo.3 の回路を作る予定です。ANo2 で回答したときには、8入力OR（4078）と D-FF（HC273）を持ってなかったので、回答した後、千石で買ってきました。リレーも8個、秋月で買ってきました。動作確認はブレッドボードで行ったので、今後、ユニバーサル基板で配線して、ちゃんとした箱に入れたものを作るつもりです。

お礼

ありがとうございます。
現状手元にスイッチ、４０５１、１４８、４０２７があります。信号はリレーで切り替えたいのですがスイッチ部とリレー部を違うケースにしてその間をシールドで結びたいのでできるだけシールドの芯数を少なくしたいので１４８は使いたいのです。信号用3本と電源だけで済むので。

その場合どうすればいいのでしょうか。基本No5で書いていただいた回路で４０５１のコモンを５Vにして０から７の足にリレーをつければいいでしょうか。

回答No.5

inara1

アナログスイッチ（4051）を使った回路を添付します。
JK フリップフロップを間違って買ってしまったようなので、それを使ってDフリップフロップを構成しました （ K 入力に J の反転信号を入れると D-FF になります）。アナログスイッチに交流信号を入れる場合は、通常は ±5V の2電源が必要ですが、直流を通さないのであれば、ここ（http://sanwa.okwave.jp/qa6327097.html）の ANo.10 の添付図の「単電源駆動」のようにすれば、+5V 電源だけで動作させることができます。

添付図の回路はチャンネル 2 から 7 を省略して描いています（画像解像度が悪いので全部書くと文字が読めなくなるため）。この回路は、ANo.3 の回路と違って、電源投入後には、チャンネル 1 が選択されます。電源投入後に選択されるチャンネルは、S（セット）端子が、図の赤線のリセット信号がつながっていて、R（リセット）端子が GND につながっているフリップフロップになります（図では一番上のフリップフロップだけ）。図ではチャンネル2から7を描いてませんが、チャンネル2から8のフリップフロップは、R 端子がリセット信号につながリ、S 端子が GND につながっています。添付図の回路は動作確認していません（74HC148 を持ってないので）。

お礼

なんどもありがとうございます。本当に感謝です。
どうせ部品の追加購入が必要なので簡単な回路にしたいと思います。リレーを作った方が音も良さそうで電源も１個で済みそうなのでそうします。ただ反応をある程度早くしたいのでリレーを選ぶ必要がありそうです。

回路図が定まってきたらDタイプのFF、ドライバIC、リレーなど追加購入してみます。