【再掲】音速の壁

2013–12–10

僕はTLC5940というLEDドライバとクロック30MHzで通信しようとしている．Arduino界隈では狂気の周波数だがmbedではごく当たり前のことだし，実際TIのデータシートでは30MHzでの駆動を推奨しているので，通信もそれに合わせた方が都合がいい．

事情があって，TLC5940の動作電圧は3.3Vと決めた．ただし，複数個のTLC5940を駆動するため，mbedの出力には3.3V動作のバッファをかませることにした．

古くからの電子回路設計者なら，僕がぶつかった壁についてもう想像がついていることだろう．僕はあまり深く考えずに4050Bを回路に追加した．途端に回路は動作しなくなった．

もちろん，動作周波数の壁にぶつかったのである．4050Bについて例えばNXPのデータシートを見ると，動作電圧5V時でさえ立ち上がりにティピカルで60ns，最大で120nsかかることがわかる．30MHzを通そうと思ったら，10nsぐらいで立ち上がって欲しい．

74HC4050の場合，NXPのデータシートを見ると，4.5V動作時ティピカル7ns，最大15ns，2V動作時ティピカル19ns，最大75nsだった．素の4050Bよりは速いが，まだ足りんなあ．

ピン互換は諦めて74HC125か74AC125を使うとしよう．同じくNXPのデータシートを見ると，4.5V動作時ティピカル5ns，最大12ns，2V動作時ティピカル14ns，最大60nsとやや高速だが，まだちょっと物足りない．念のため5Vオンリーの74LS125（TIのデータシート）も調べてみたが，ティピカル12ns，最大18nsとHCよりも遅いようだ．

やや入手しにくいが3.3V動作を前提にした74LV125（TIのデータシート）だとティピカル10ns，最大14nsでぎりぎり動作する感じだな．【2017–07–03 追記: 初出時NXPのデータシートへリンクを張っていたが現在入手不可なのでTIへのリンクへ張り直した．】

刺し部品は諦めて… 74AHC125または74VHC125を使うとしよう．AHCのほうをNXPのデータシートで見ると，キャパシタンス50pF時でティピカル4.3ns，最大7.5nsだ．これなら行けるなあ．VHCのほうは東芝のデータシートがあった．ティピカル8.1ns，最大11.5nsで，合格ライン．

さらに高速品だと，ティピカル2.5ns，最大4.8nsな74LVC125というもの（NXPのデータシート）や，ティピカル1.5ns，最大6.0nsな74LCX125というもの（フェアチャイルドのデータシート）もある．

もう刺し部品は無理かなと思って眺めていたら，74ALS125（TIのデータシート）がティピカル3ns，最大10nsとおあつらえ向きではあった．5Vだけど．【2017–07–03 追記: 初出時NXPのデータシートへリンクを張っていたが現在入手不可なのでTIへのリンクへ張り直した．】

ウェブを見てみると，74VHC125や74LCX125は共立電子で手に入る【2017–07–03 追記: LCX125は入手不可】．秋月には無いかなあと思って見てみると74VHCT541というICを見つけた（Nexperiaのデータシート【2017–07–03 追記: 秋月に置いてあった東芝のデータシートはリンク切れになっていたためNexperiaのデータシートへリンクを張り直した】）．（対する共立には74VHC9541というICが置いてあった．【2017–07–03 追記: 取扱終了になっていた】）

結局，74VHC125にするかなあ．音速の壁を越えるのは大変だ．

ちなみにWikipediaによると，だいたい HC=AC, AHC=VHC, LCX=LVC と考えていいみたいだね．

2013–12–11追記

まだまだ候補はあるようで，挿し部品だと74VHC240【2017–07–03 追記: リンク切れ】, 74ALS244 （ただし5V），ALSよりさらに速そうな74AS241（TIのデータシートによれば最大6.2ns，ただし5V），フラットパッケージだと 74LVC240, 74LVC244, 74LVC541 なんかが見つかった．

2017–07–03 追記

本記事で記載していたNXP社製のチップは一部を除き現在Nexperia社が生産している．