このCD4013アプリケーションはどのように機能しますか？

私が持っているシンセサイザー、RS-09と呼ばれるローランドの80年代初期のシンセサイザーの問題をトラブルシューティングしようとしています。私はロジックを勉強し始めたばかりで、何が起こっているのか困惑しています。このシンセサイザーでは、4013が分周器として使用されており、ユーザーがスイッチを介して「オクターブダウン」と呼ばれる機能を選択したかどうかに基づいて、マスターオシレーターからのトリガー信号を分割します。次に、4013の出力Qは、「トップオクターブジェネレーター」に渡されます。このトップオクターブジェネレーターは、それを使用して半音階の12ノートを生成し、そこから他のすべてのノートが作成されます。現在、「オクターブダウン」モードでのみ動作しています。「オクターブダウン」が選択されていない場合、すべてのキーがノイズを生成するだけです。これが回路図のこの部分のクローズアップです。「10」のラベルが付いた縦線はスイッチに接続し、

4013は、「高」電圧が0V、「低」電圧が-10Vになるように設定されています（下矢印は-10V電源です）。「オクターブダウン」が選択されており、4013が分圧することになっている場合、スイッチは-10Vを適用し、-10kVより少し低い電圧を15kΩの抵抗を介してSET（ピン8）に送信します。「オクターブダウン」が選択されていない場合、0Vがそのパスに接続されます。オクターブダウンモードでは、その-10VはダイオードD206を介してRESET（ピン10）（ダイオードドロップから0.6-0.7V未満）を通過することもでき、リセットとセットがLow状態に保持されると、フリップフロップはクロックモード、マスターオシレーターからのトリガー信号に応答します。これは問題なく動作しているようです。Q /をそのままDに接続すると、フリップフロップも「2進除算」され、Qはトリガーの周波数の1/2で方形波を出力します。

私の問題は、「オクターブダウン」が選択されていない場合にどうなるかが理解できないことです。どのように機能するかはわかりませんが、機能しません。これは私の理解ですが、何かが間違っているはずです：

SETの〜0Vはそれを高状態に保持しますが、D206を介してRESETに渡すことはできず、リセットを開いたままにして、発振器からの「命令」を受信します（ダイレクトモード）。トリガー発振器は+5と-10Vの間で発振を開始しますが、ダイオードはそれを0Vでクランプして正の部分を遮断し、その後RESETに送信されます[編集：これは実際に起こっていることとは異なります。下のオシロスコープの画像を参照してください]。ただし、セットがハイに保持されている場合、Qの唯一の可能な結果は、発振器がその低いポイントにあり、リセットに〜10Vを送信しているときのハイ状態、QがハイでQ /が0のとき、および両方の「不許可状態」です。発振器がその高いポイントにあるとき、セットとリセットが高くなり、QとQ /の両方が高くなります。したがって、Qは少しのノイズで一定の「高電圧」（この場合は0V）を送信するだけです。それが私が期待することであり、私がそれを実行しているのを見ています。私のメーターとオシロスコープの測定は、これが起こっていることを確認しています。

これはどのように機能するはずですか？それがどのように機能するかについての私の解釈と回路が実際に機能する方法の両方で明らかに何かが間違っていますが、私は何度もそれを調べましたが、それを理解することはできません。

あなたの助けは大歓迎です！

編集：機能しない設定（高オクターブ）でのさまざまな入力と出力を示すオシロスコープのショットを追加します。相対位置を示すために、中心が0Vである垂直位置を残しました。0.5V / divです。リセット時の波形がどれほど負であり、振幅がどれほど小さいかを見て驚いた。これは、私が以前に観察したと思っていたものとは少し異なり、明らかに「正しくない」ようです。

マスターオシレーターの出力（CLOCKに到達する場所）も見栄えの良いトリガー波形ではありません。また、4013には適切なトリガーが必要であると理解していますが、クロックモードで動作しているように見えるため、問題ではない可能性があります。

このスレッドが休止状態になっていることはわかっていますが、4013ベースの問題がある古いRolandシンセで作業している人に役立つ場合は、とにかく投稿することをお勧めします。

具体的には、Roland Jupiter-4のキー割り当てボード（RS-09と同じ年にリリースされたJupiter-4）の内部アルペジエータークロックを使用しています。問題の回路は以下のとおりです。

最初は、最初のフリップフロップのセットライン（ピン6）がハイに接続されていると、1Q（ピン1）がハイ以外になることはないため、CP5の信号は図に示された脈波ではなく、高く固定してください。そして、これは実際に、従来のセット/リセット動作を備えた最新のCD4013を回路で使用した場合に起こります（つまり、セットとリセットの両方が高い場合、QとQ /の両方が高い）。ただし、4013のすべてがこのように動作するわけではないようです。

つまり、Jupiter-4サービスマニュアルの後半で、Rolandは東芝のTC4013を使用することを明記しています（特に、部品表によるとTC4013BP）。

サービスマニュアルの後半でも、RolandはTC4013のピン配置と真理値表を提供しています。また、TC4013は、従来のCD4013とは異なるセット/リセット機能を使用しています。具体的には、TC4013は、セットとリセットの両方がハイの場合、QがローでQ /がハイになるように動作します。つまり、サービスマニュアルの次の表に示すように、リセットはセットより優先されます。

上記のJupiter-4回路でCP5でパルス波を生成するために重要なのは、この奇妙なセット/リセット動作です。この時代のローランドシンセの4013ベースの問題-このスレッドのRS-09と同様に、SH-101の他の場所で特定された「互換性」の問題-おそらく、従来のCD4013セット/リセットからのこの相違に起因すると思います動作。ローランドはどうやらチップメーカーがおそらく「許可されていない」セット/リセット構成と考えていたものに依存するように疑わしい設計決定を下しました...

いずれにしても、東芝はTC4013BPを14ピンDIPパッケージで製造していますが、現在のデータシートから、東芝は従来のCD4013セット/リセット動作を採用していないようです。部品のサフィックスを変更します。この変更がいつ発生したかについてのドキュメントは見つかりませんが、Webで見たデータシートから判断すると、この動作の変更は1990年代後半の前に実装されたようです。つまり、古いTC4013は、たとえばeBayで利用できる可能性がありますが、この機能の変更に先立つ十分古いものかどうかはわかりません。古いTC4013BPがローランドシンセサイザーで使用可能かどうかを判断するには、チップをブレッドボードでテストして（セットラインとリセットラインをハイに接続し、Q出力がどのように反応するかを確認する）必要があります。そして、私が知る限り、この時代のローランドシンセが必要とするこの奇妙なセット/リセット動作を示す最新の4013チップはありません。

とにかく、これがあなたのRS-09で何が起こっているのかをよりよく理解するのに役立つことを願っています...！

これがどのように機能するかのシミュレーションです。以下の説明。

TC4013BPマスタークロック分周器であるIC204 がRoland RS-09で故障することが知られていることに注意してください。これが失敗した記録です。

IC204 をフラックスで注意深く再はんだしても（それが単なるはんだ接合ではないことを確実にするため）、問題が解決しない場合は、ここで交換用ICを入手できます。

IC204のRESETピンは抵抗R215を介してプルアップされ、ダイオードD205を介してクロックラインから駆動されます。

クロックがローになると、ダイオードD205が導通し、RESETをローにします。クロックがハイになると、ダイオードは導通を停止し、R215はRESETピンの容量をゆっくりと充電します。しばらくすると、RESETの電圧が論理高しきい値電圧に達し、Q出力がリセットされます。出力は、次の立ち上がりクロックエッジまで低くなります。正味の効果は、出力がクロックと同じ周波数でトグルすることです。

Octave-Downスイッチが閉じると、RESETはダイオードD206を介してLowに保持されます。RESETがローの時、出力トグル半分のクロック周波数のため、$\overline Q$ 出力はD入力に接続されています。

わかりました。これが「答え」として数えられるかどうかはわかりません。これがなぜ起こったのか理解できないので、少なくともシンセサイザーの問題は解決しました。

私はついに、問題のRS-09を4013を別のRS-09からプルしたものに置き換えることで動作しました（この説明のために、RS-09-2と呼びます）。RS-09-2に新しい4013を入れても、動作しませんでした。最初にテストしたものが不良だった場合に備えて、それらを元に戻し（そして再び元に戻し）、新しい4013をそれぞれに追加することで、両方のRS-09が非常に古いCD4013でしか動作しないことを確認しました。RS-09はすべてこのようになっていると思います。これは、1980年代に設計された回路が新しいCMOS ICで動作しない場合に、もう一度起こることを見ました。どちらの場合も、理由について説明する回路については何もありませんでした。2017年または1982年の回路図を見て、人は同じ反応をするでしょう：はい、それはうまくいくはずです。しかし、1982年に製造されたCMOS ICを入れれば動作しますが、

「なぜ？！」という質問のため、私は結果に本当に満足していません。まだ残っていますが、あります。

私がこれを理解するのを手伝ってくれたすべての人に感謝を捧げたいと思います！