TD4を小さく作ってみる
「CPUの創りかた」布教活動（笑）中、
「うーん、基板と部品がついてりゃ作りたいんだけどね」というような話を聞きました。
そこで、周りの３人ほどを巻き込んで、基板を起こして部品を集め、
いわゆる「キット」的なものを作ってみようと画策しました。
でも、どうせ作るなら、表面実装品とか使って、小さく作りたい・・・。
という中途半端な欲求もあったため、単なる「キット」とは
違う方向性のものができてしまいました。
話が出たのは、11月末。その後、暇な時間を縫って、回路図を書き上げ、
部品を選定しました。（部品が決まらないと、基板は作れませんからね。）
最初に公開したのが一応部品をおいただけの状態。
この時点で、
・リード品はできるだけ少なくする。
・基板は小さくする。
・７４シリーズはすべて表面実装品にする。
ただし、７４HC１５４だけは表面実装品が手に入らない（一般的には）ため、
７４HC１５５ × ２で構成する。
・ROM部分と、メイン基板部分を分ける。（メイン基板 ＝ CPU自体という考え方）
・IOはLED＋DIPSW以外のものがつなげられるように、コネクタに出す。
などの方針が決まりました。
（ここから）
TD4その１（2004年12月4日）
まだ基板に部品を置いただけですが。
とりあえず、P板.COMあたりで作ってもらおうかなぁと、EAGLEで書き
始めてます。
基板作成のお勉強用ですね。（30000円位かかるけど・・・ま、勉強ですから。）
（ここまで）
ここで、はたと気づく。
「あ、クロック微調整機能、付けたほうがいいかな？」
巻き込んだ人々に話を聞く。
「あ、それ欲しい」
あ、やっぱりそうですか、はいはい・・・。
あらかじめ場所は空けてあったので、そこに調整用の回路を置いてみたのが
第2回目の公開でした。
（ここから）
TD4その２続報（2004年12月11日）
某所から来た要望を追加しました。（例のクロックが調整できるやつね。）
で、オートルーティングしてみました。
とりあえずオートルーティング・・・なので、べたパターンとかありません。
今回は、1からパターンを引く気はまったくないので、
オートルーティングしたものに手を加えて、「基板屋さんつくってね」で、終わらせようと思います。
（ただし、「おい、このパターン幅では作れんぞ」といわれて途方にくれるオチもありそうですが。）
ただし、今回これを作る人は私じゃないんで、（とりあえず2名ほど製
作希望者あり）
シルクをまじめに入れる必要がありそうです。（現状では、かなり不真面目です。）
なお、I/O部分は、右上の10Pinのコネクタから出ています。
将来的にはいろいろ接続できるように・・・という配慮の上で設計したものです。
（実は、LEDとSWが基板に入らなかっただけという説もある。注１）
注１ EAGLEを無償で使用する場合、使える基板サイズが限られています。
部品面
見てのとおり７４HCは、全部表面実装品です。
ダイオードネットワークも表面実装にしたかったんですが・・・見当たりませんでした。
（どっかに良いのないかな。）
表面実装品でないのは、
・可変抵抗
・コネクタ（２６Pinと10Pinのもの）
・DCジャック（ACアダプタをつなぐところ）
・ネットワークダイオード
・集合抵抗
・・・あれ、意外と多いな。
集合抵抗くらいは、表面実装品にしても良かったかも。
当然ですが、部品は手付けです。
やたらとこて先が太い半田こてで、製作しようとすると、痛い目にあうかもしれません。
半田面
意外とシンプルです。
でも、何点か部品があったりします。
半田面に部品があるのは、TD４らしくないですが。
「小さいのは良いことだ」と思って裏に回しました。
「小さくしたいなら、PLDとか使えよ」みたいな突っ込みは不可の方向で。
（ここまで）
この段階で、詳細なスペックを明記。
ほとんどすべての部品が入手可能であることを確認しています。
この段階では、とりあえずパターンが引けることを確認しただけなので、
電源周りのパターンが細いとか、細かいことは考えていません。
「部品が置けて、配線がオートで引けること」
というのが、この時点での目標だったためです。
もちろんシルクもいい加減なままでした。
これを改めたのが、第3回目の公開です。
（ここから）
TD4その３続報（2004年12月25日）
まともなシルクになりました。
べたパターンも、とりあえず書けるだけ書いてみたので、現状でほぼ完成？
後は提出先のルール通りにかけているか確認して、いよいよ発注です。
順調に行けば、１月半ばには発注・２月までには動作確認・・・という感じ。
（ここまで）
もうすこししっかりべたパターンを書きたかったところですが、
とりあえず最低限のパターン（電源周り）はかけたため、
これで良しとしました。
この段階で、後はP板.COMに出すだけだ・・・、と思っていました。
しかし！
いくつかルール違反をしていることが判明したのです・・・。
・一部スルーホールのクリアランス不足
・面取り基板なので、2つの基板同士の外形線をある程度以上空ける必要あり。
・その他いろいろ
このため、提出は次の年となってしまいました。
なお、この段階でほぼ全部の部品を集めていたのですが、
重大な間違いに気づいていませんでした・・・。
そして、基板発注。
届いた後、設計ミスに気づく羽目に・・・。
これが完成時の公開となりました・・・。
（ここから）
小型TD４完成
P-ban.comから基板が届きました。
「やってしまった」こと
１．シルクを間違えた（ × １MHz ＜−＞ １０MHｚ ○ １Hz ＜−＞ １０Hz ）
２．１４ピンSOPの部品配置禁止領域を間違って登録していたため、
パスコンの置く場所がとても小さくなってしまった。（向きを変えて無理やり実装）
３．２０ピンSOPのサイズを間違えた。しかも無理やり実装すると、パターンに
影響が出る（本来ショートすべきでないところがショートする）ため、実装の際には一工夫必要。
（ショートしないようにマスキングしたのち、実装）
ということで、３つの失敗（合計6箇所）をしてしまいました。
ですが、実装さえできればちゃんと動く（←
動作状況確認できます）ので・・・。
とりあえず、実装マニュアル(←ダウン
ロードできます)をつけて、配布します。
以下、実物の写真を。
マザーボード ＋ CPUボード
マザーボードに
・ROM
・クロック（と調整回路）
・電源回路
・I/Oとりだし用コネクタ
を実装。
CPUボード
左にあるのはSDカード。結構小さくできました。
（ここまで）
いくつかの重大なミスがありましたが、
上記のとおり、非常に小さく作ることができました。
（なお、使用している部品については、上記公開時の「実装マニュアル」に入っています。）
上記の製作について・TD４ガーバデータについて
P板.COMにて、製造をお願いしました。
7枚で、３．５万円ほどです。（2面付け＋両面シルクなので、特注となっています。）
ちなみに、製造を依頼したデータですが、あえてここにはおきません。
（ちゃんと部品が配置できないデータを置いても仕方ないでしょう？）
そのかわり、今回判明した問題点を修正したデータを置いておきます。
ダウンロード
ダウンロード（スルーホールがチップ部品の下にあるため、ハンダ付けに失敗しやすいという不具
合に対処しました）
ちなみに、このデータはP板.COMにすぐにでも送れる状態のものです。
（前回提出したものを手直ししたものです。）
ですので、お金とチャレンジ精神のある人は、試してみてください。
ただし、出来上がった基板に関しては何の保証もしませんので、
やるときは自己責任でお試しください。
小型TD4配布について
これで儲けるつもりはまったくありません。（というか、もともと採算が取れてません）
ですが、配布は行います。
ただし、後2枚しか基板がありませんので、これがなくなっ
たら終了とさせていただきます。
あと1枚になりました。（2005年2月23日追記）
追記：全てなくなりました。今後の配布は、ご連絡いただき次第、部品
収集・配布ということになります。
（したがって、非常に時間がかかります。）
今回は全部で6台分作りました。1台は私が組み立て済み。3台は、事前に配布を希望していた方
＆強制的に配布対象にした方（笑）に配布予定（追記 2005年1月29日に配布しました）です。
ちなみに配布価格は1万円（部品込み）です。
追記：配布価格は、実費（時価）となります。
（１台単位の場合４〜５万円以上（特に基板が高いです）しますので、
まとまった数単位（５台・１０台等）で配布依頼いただけない場合は、
かなり高価なものとなってしまいます・・・。）
サポートは行いません。（頭を絞って作るのも一興かと思いますので・・・。）
部品はTD4に比べると（かなり）小さいです。
さらに基板が若干ミスってます。
追記：再配布依頼をいただいた場合は、現状分かっているミスを修正し
たものとなります。
また、入手困難な部品は、入手可能な部品に置き換えたものとなります。
以上全てを了解してもらった上で、それでも作りたくなった人がいらっしゃいましたら、
までご連絡ください。
おそらくもうこういう無謀なことはしないでしょう。
とにかく、時間・お金・精神力、ありとあらゆるものを食いつぶしますので・・・。
良い勉強には、なったけどね。
使用した部品および入手先について
今回使用した部品は、６０％近くがネット通販で購入したものです。
実際に店舗で購入したものに関しても、ネット通販で入手可能です。
入手先をあげておきます。
(1)74シリーズ（表面実装品）
74HC10
1個 74HC32
1個 74HC153
2個
74HC161
4個
74HC283
1個 74HC74
1個 74HC155
2個
74HC540
1個
74HC14
1個
※すべて表面実装品のため「TC７４HC１０AF」というように名前が少し違います。
いずれも（株）トーカイで購入しました。（日
本橋ラジオモール経由で入手可能）
(2)
無極性電解コンデンサ（表面実装品）・DIPスイッチ（スイッチ8個・表面実装品）
EEVHP1E100P(10uF 25V 無極・松下電器製） 1個
CHS-08TB（DIPスイッチ）
16個
東名電子産業株式会社より、通販で入手しました。
（3）チップ抵抗・集合抵抗・DIPスイッチ（スイッチ4個・リード品）・有極性電
解コンデンサ（表面実装品）
100Ω2012サイズ
2個 1KΩ2012サイズ
3個 2.2KΩ 2012サイズ
1個 10KΩ 2012サイズ
1個
22KΩ 2012サイズ 1個
100KΩ 2012サイズ 4個
10KΩ(集合抵抗8個・リード品) 1個
1KΩ(集合抵抗4個・リード品) 1個
DIPスイッチ（4個・リード品) 1個
1CVC-FS101M(100uF 16V)
1個
千石電商より、通販で購入しました。
（４）コネクタ・ACアダプタ・レギュレータ（表面実装）・セラミックコンデンサ
（表面実装）・LED・抵抗など
LED(リード品)
4個
DCジャック（通常品・ACアダプタの口） 1個
26P ピンヘッダ（メス）
1個 10Pピンヘッダ（メス）
1個
25*2ピンヘッダ（オス）
1個
ACアダプタ
1個
ガラスエポキシ基板
1枚
uPC29M05T(５V降圧レギュレータ・表面実装)
1個
0.1uF(2012サイズ) 16個
1kΩ(リード品）
4個
大容量チップ積層セラミックコンデンサ（10uF 16V・3216サイズ） 2個
秋月電子より、通販で購入しました。
（５）半固定抵抗（リード品）・タクトスイッチ（表面実装品・足4本）・スライドス
イッチ（表面実装品・足6本・足間２ｍｍ）
1K 半固定抵抗（リード品）
1個 10K 半固定抵抗（リード品）
1個
タクトスイッチ（表面実装品・足4本）
2個
スライドスイッチ（表面実装品・足6本・足間２ｍｍ） 2個
共立電子（デジット）で直接購入しました。
タクトスイッチの表面実装品および、スライドスイッチの表面実装品は入手が困難です。
タクトスイッチは、普通の4本足のものを買って、足を切って使うという手があります。
スライドスイッチは、足3本のもので、足間が２ｍｍのものであれば、流用可能です。
（千石電商で入手できます。）
（６）集合ダイオード（リード品）
D9-1C 16個
エリスショップにて通販で購入しました。