手動クロック回路 渡波郁「CPUの創り方」 p.33 をもとに作成
プルアップが全然わかんなかったのでメモ
まず回路を構成する要素の説明から。
| 記号 | 説明 |
|---|---|
| Vcc | 電源みたいなもん 5vの電位を持っている？ |
| R1 | 1KΩの抵抗 |
| S1 | ボタンスイッチ |
| R2 | 10KΩの抵抗 |
| C1 | 電解コンデンサ |
| U1 | シュミットトリガーインバーター |
| ▽ | GND（アース） |
回路の仕組み
この回路はCPUにおいて時間（タイミング）を支配する、クロックを単純化して再現したものです。
上の回路の「Clock」に対してHigh電圧とLow電圧（0V）が交互流れる。
また、普通ならばクロックは1と0の信号を一定の周波数で繰り返すものだが、それをスイッチを用いて手動で制御できるようになっている。スイッチを一回押せば、１クロック進む？
スイッチをONにするとClock信号として0(Low)が、
スイッチをOFFにするとClock信号として1(High)が発信されます。
コンデンサやインバーターは、信号の切り替わりをきれいにするために使われてますが、そこは省略。
スイッチをONからOFFにした時
S1から先には電流が流れないため、必然的にR2のほうへ電流が流れる
U1はインバーター（NOT論理回路）なので、High電圧がかかるとLow電圧をClockに出力→0がClockへ
スイッチをOFFからONにした時
S1がつながるので、VccからS1を通ってGNDへと電流が落ちる。
そして、R2の方へは電流が流れない（電圧がかからない）。
そしてU1にも電圧がかからない（0Vがかかる）ので、High電圧を出力する→1がClockへ
何がわからないのか
ずばり、スイッチがONのときどうしてR2側に電圧がかからないのかがわからなかった。
スイッチがOFFの時、電流がそこを流れないがR2のほうには流れる。これは直感的にわかる。
しかし、スイッチがONの時はS1のほうにもR2のほうにも電流が流れそうじゃないか？絵的に
解決編
以下のことを理解しなければいけなかった
- 電流は抵抗の小さい方へ流れる性質がある。
具体的には、
並列回路において、それぞれを流れる電流の比はそれぞれの抵抗の逆数の比となる。
$$
I_1 : I_2 = \frac{1}{R_1} : \frac{1}{R_2} = R_2 : R_1
$$
Vccから最初の分岐以降をみると、Clock側には10Kの抵抗R1がある。一方で、スイッチ側には抵抗がない。
よって、それぞれの抵抗差は限りなく大きくなるため、電流はほぼ全てスイッチ側へ流れることになる。
イメージとしてはこんな感じ。
オームの法則すらうろ覚えの状態なんで、こういった基本がわかってない。
というかこれで合ってるのかもよくわからないが、たぶんこういうことだと思う。