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ChatGPTに聞いてみた。
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2SK161GRは何ですか。
ChatGPT
2SK161GRは、低ノイズMOSFET（金属酸化物半導体素子）の1つで、主にオーディオ用途に使用されます。このMOSFETは、電源回路、アンプ回路、プリアンプ回路など、さまざまなアプリケーションに適しています。
2SK161GRは、グリーンパッケージで提供されており、オン抵抗が約10Ω、最大ドレインソース電圧が40V、最大連続ドレイン電流が10mA、最大パルスドレイン電流が50mAとなっています。また、高いゲート抵抗と低い入力容量を持ち、低ノイズで高利得のアンプ回路に適しています。
なお、2SK161GRは、欠品や絶版になっている可能性があり、代替品や類似品を探す必要があるかもしれません。
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2SK364GRは何ですか。
ChatGPT
2SK364GRは、低雑音MOSFET（金属酸化物半導体素子）の1つで、IDSSが2.5mA〜7.5mAの範囲で調整可能なタイプです。このMOSFETは、音響機器や電源回路、アンプ回路など、さまざまな電子回路で使用されます。
2SK364GRは、グリーンパッケージで提供されており、オン抵抗が約10Ω、最大ドレインソース電圧が25V、最大連続ドレイン電流が50mA、最大パルスドレイン電流が200mAとなっています。また、高いゲート抵抗と低い入力容量を持ち、低ノイズで高利得のアンプ回路に適しています。
なお、2SK364GRは、欠品や絶版になっている可能性があり、代替品や類似品を探す必要があるかもしれません。
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SN74LS249Nは何ですか。
ChatGPT
SN74LS249Nは、8ビットのマルチプレクサ（MUX）/ デマルチプレクサ（DEMUX）IC（集積回路）です。Muxとは、複数の入力から1つの出力を選択する機能を持った回路のことであり、Demuxとは逆に1つの入力から複数の出力を選択する機能を持った回路のことです。
このICは、3つの制御端子を介して8つの入力を選択し、1つの出力にマルチプレックスすることができます。制御端子には、3つのビットで表される2進数の信号が入力されます。これにより、8つの入力信号のうちどれを選択するかが決定されます。
また、このICは、1つの入力信号を8つの出力信号にデマルチプレクスすることもできます。制御端子の状態に応じて、1つの入力信号が8つの出力信号のうちどれか1つに選択されます。
SN74LS249Nは、LSシリーズのTTLテクノロジを採用しており、高速で信頼性が高く、広く使用されているICの1つです。このICは、コンピュータや通信機器、計測器、音声機器など、さまざまなアプリケーションに使用されます。例えば、複数のデータ信号を処理するために使用されることがあります。
測定器を製作する過程で発振器が必要になりNE555で周波数可変発振器を作りました。せっかく発振器を作ったのだからカウンタも整備しました。LEDを16個並べ74LS193を4個使った16ビットバイナリカウンタです。
テスターで周波数を見ながらカウントの様子を観察すると高い周波数になるに従い右側の明滅が目視でき、低い周波数になるに従い左側の明滅が目視できるようになります。数十Hzを超えるとLEDの明滅は目視できなくなります。横に並べたLEDの左から右に一つ進む度に周期が1/2になるので16ビットもあると数百kHzであっても目視できるようになります。
カウンタは周波数を測定する目的ではないので余談でしたが原始的な16ビットディスプレができました。構造が単純なのでそこかしこで活躍してくれるでしょう。
ドーナツのように穴の空いた鉄に銅線を2箇所巻き付けます。片方は巻き数を多くし、もう片方はそれより少なくします。巻き数の多い方に発電した電気を流します。発電所は交流の電気を作っていますので鉄の部分は極性が交互に変わる電磁石になります。すると同じ鉄に巻いたもう片方の電線に磁力が交互に加わるので発電が起きて電気が出てきます。出す方の電線の巻き数を少なくしておけば電圧が低くなります。
電圧を変えるところには必ずこのような変圧器が使われています。省電力であれば半導体に置き換えることができるようになってきましたが大電力の変圧はまだこの変圧器が活躍しています。
ここでも電気を送るときのように損が出ます。高電圧をコイルにかけて鉄を電磁石にしもう一つのコイルでその電磁石からまた発電する。また発電しなければならないため損失が出てしまいます。
発電所で電気をたくさん作りあちらこちら利用する所へ送るにはただ電線で繋げばよいわけではないです。効率を良くするために発電所では大きな電力の電気を作っていますが利用する側ではそんなに大きい電気は必要ないからです。
最初から小さい電気を作って送る方法もありますが電線を流れていく過程で発熱して使ってもいないのに減ってしまいます。大きな電気、言い換えると高電圧の電気を発電所から出して利用するところで電圧を下げて使うと効率が良くなります。
電線に電流が流れると発熱して損してしまいます。なるべく電流を流さないようにするためには圧だけかけて使う所だけ電流が流れるようにします。
国土の広い国では発電所から出る電気の電圧をすごく高くしています。日本では数万ボルトから数千ボルトです。家の近くの変電所で数百ボルトまで落とし更に電柱で100から200ボルトにしています。電流を流さない、これが電気を無駄にしない大事な方法です。が、電流が流れないと電気製品が動きません。この矛盾に折り合いをつけて電気を利用しています。
コイルの近くで磁石を回転させると電気ができますが、その磁石を回転するためには色々な方法があります。人力以外で昔から回転するものといえば風車、水車でしょうか。
水車は水の流れる処に羽の付いた軸を入れれば軸が回転するのでそれに磁石を付けて近くにコイルを置けば電気が生まれます。これを水力発電と言います。ダムを作って水の流れを調整すれば回転を制御できるので安定した電気を作ることができます。
風車は風の流れる処に羽の付いた軸を入れれば軸が回転するのでそれに磁石を付けて近くにコイルを置けば電気が生まれます。風は水と違い溜めることができません。強めたり弱めたりすることもできません。風力発電は安定して電気を作ることができないのです。
そこで考えたのがお湯を沸かす方法です。口の狭い容器でお湯を沸かせば口から湯気が出ます。火を強めれば湯気の勢いが増し、火を弱めれば勢いが弱くなります。湯気が出るところに羽根のついた軸を置けば回転するので電気が生まれます。丁度いい電気の量になるように火を強めたり弱めたりすれば安定した電気を得ることができます。
石炭や石油、ガスを燃やしてお湯を沸かせば火力発電、ウランの反応でお湯を沸かせば原子力発電となります。
いくら安価な部品で構築できたとしても運用に費用がかかっては意味がありません。実際の事業として考えると人件費や何やらと運用費はかかりますが、ここでは消費電力について考えます。一般にCPUの消費電力は、
P = f・pt・C・V 2
で表されます。f は動作周波数,、pt はスイッチング確率, C は負荷容量、V は電源電圧です。
動作周波数を下げる 計算量を減らすことにつながるので動作周波数を下げないで考えます。
スイッチング確率を減らす 目的の計算以外をさせないようなハードウェア、ソフトウェア設計が可能です。
負荷容量を減らす いつか1チップ内に集積できれば容量を減らせるでしょう。
電源電圧を下げる 当面5Vでいつか1〜3.3Vで制御できます。
動作周波数、スイッチング確率、負荷容量、電圧(FSCVと命名します)に注意を払い設計を進めれば低電力のAIが作れるでしょう。
555で発振がうまくできたので今後も考えて固定周波数から可変周波数にしました。発振器も大事な測定器の一つです。100kΩの三端子可変抵抗とコンデンサを複数適当に並べて2Hzから30kHzまで発振できるように改造しました。コンデンサを選びレンジを切り替える、可変抵抗を回しレンジ内で周波数を合わせる操作方法です。
周波数が低いとこんな感じの表示になりました。
1kHz付近では綺麗な矩形波になりました。
10kHz位になると高調波を取りきれなくなり段々と正弦波に近づいているようです。
20kHzになるとほぼ高調波が取れないようで見るからに正弦波のようです。これがパソコンのマイク入力の限界なのでしょう。
ChatGPTに聞いてみた。
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SN74LS193Nは知っていますか。
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はい、SN74LS193Nは4ビット同期アップ/ダウンカウンターIC（集積回路）の1つです。このICは、同期カウンター回路で使用され、クロックパルスに同期して、カウントアップまたはカウントダウンを行います。
SN74LS193Nは、高速動作、広い動作電圧範囲、低消費電力などの特徴を持ち、通常、カウントダウンを行うために使用されるカウンター回路に最適です。また、カスケード接続を使用してより高精度なカウントを実現することもできます。
SN74LS193Nは、入力ピンがいくつか用意されており、それらを制御することで、カウントモード、カスケード接続、クロック信号の同期/非同期動作などを設定できます。このICは、デジタル回路やカウンター回路を設計する際によく使用されます。
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NE555Pは知っていますか。
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はい、NE555Pは一般的に使用されるタイマーIC（集積回路）の1つで、一般的に単一の電源電圧を使用するアナログ回路のタイミング機能を提供するために使用されます。NE555Pは、内部的に2つの比較器、1つのSRフリップフロップ、およびディスチャージトランジスタを備えたオペアンプ（オペレーションアンプ）を使用して構成されています。このICは、正弦波発振回路、パルス幅変調回路、タイマー回路、トリガー回路などのアプリケーションで使用されます。
NE555Pは、比較的低コストで入手可能であり、入門者からエキスパートまで、多くのエレクトロニクス技術者によって使用されています。また、NE555Pは単一のICで複数のタイマー回路を構成できるため、回路が簡素化され、スペースやコストが節約できるという利点があります。
AIを作るための最低限のシルテム構成を考えてみましょう。構成を考える上での条件は
8ビット ー ビット以外でバイトが最小単位だから
マイコン ー 最小の安価なコンピュータだから
ロジックIC ー 論理演算できるから
アセンブラ ー 最も実行効率の良いプログラム言語だから
実数は使わない ー 演算上効率が悪いから
とします。
8ビットのマイコンは大概16ビットのアドレス空間にアクセスできます。記憶装置は必ず必要なので16ビットのアドレスであれば64KByteのメモリが１セットです。
RAMを使うと補助記憶装置からデータロードが必要となるのでそれがいらないROMを使います。記憶のアップデートはできませんが計算原理の確認なのでこれで良しとします。
