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まずは，コンデンサ（Ｃ）です。
写真左がデジタル回路でよく使う積層セラミックコンデンサ、写真中央は普通のセラ
ミックコンデンサ（セラコンとかチタバリとかチタコンとかとも呼ばれる．チタとは
チタン酸バリウムの略）、写真右が電解コンデンサです。
回路図記号は，右の記号が電解コンデンサ（＋−の極性がある），左の記号が，それ以外
のコンデンサです（極性なし）。
普通のＣには，写真左の積層セラミックコンデンサ、写真中央のセラミックコンデンサの他にも，マイラコンデンサ，
マイカコンデンサ，スチロールコンデンサ（スチコン），オイルコンデンサ．．．等々，色々な種類があります。
ここではデジタル回路でよく使う写真左の積層セラミックコンデンサと電解コンデンサを紹介しましょう．
写真左が、理科部内でが通称「あめ」と呼んでいる、0.1μFの積層セラミック
コンデンサです． ※「あめ」は，理科部内でしか通用しません（笑）
Ｃには，＋−の向きはありません．どっち向きにつないでも良いです．
これはＲと同じですね．
写真右は、47μFの電解コンデンサです。
普通のＣには＋−の向きはないですが，電解Ｃだけは例外で，＋−の極性があります．
写真で白く塗ってある方がマイナス側です．
電解コンデンサは伝統的に，部品に目印がある方がマイナスです．
Ｃは、電気を貯める部品です。Ｃの値はμF（マイクロファラッド）やpF（ピコ
ファラッド）で表します．この値が大きいほど，たくさんの電気を貯められます．
１F=1000000μF（百万マイクロファラッド），１μF=1000000pF（百万ピコファラッド
）です．すごい単位ですね．
課題１ 0.1μFは，何pFですか？
といっても、Ｃが貯められる電気は、充電電池と比較すると、
せいぜい数百億分の１です。気のせいくらいの充電しかできないんですね．
電解Ｃは，普通のＣに比べてたくさんの電気が貯められます（目安としては，
電解Ｃは，0.5μF〜10000μF，他のＣは，1pF〜0.2μF程度）．
それでも充電電池と比較すれば，とてもお話になりませんね．
※最近は、電気をたくさん貯められる「電気二重層コンデンサ」とかもあるのですが、電子回路ではほとんど使いません．
つまり、電子回路、特に、アンプやラジオなどのアナログ回路では、電気を貯めるためにＣを用いるのではありません。
Ｃのいま１つの性質である、「交流を通し、直流を通さない」特徴を利用して、交流と直流を分離するためにＣを用います。
これはアナログ回路ではものすごく重要な役目です（なぜか、は難しいのですが、一言で言えば、「バイアスを
かけないといけないから」です…わかんないね笑）。
ともかく，Ｃがないと，ラジオもテレビもアンプも作れません。
ところが、デジタル回路では、Ｃはまさに、「電気を貯めるため」に使います。
たとえ数百億分の１だっていいのです。
用途は２つ。
１．リセット回路など（難しく言うなら、微分回路など）、タイマ
２．パスコンや，電源まわり
１．については日を改めて説明しましょう。
２．は、このあとのＩＣの章で説明します。
※電解Ｃは，普通のＣに比べれば大容量ですが，漏れ電流が多かったり，＋−を守らなければならなかったり，
急激な充電放電ができなかったり（つまり，高い周波数に対応できない）と，短所も多いです．
だから，電子回路では，用途に応じて，いろんなＣを使い分けています．
次に、ＩＣです。
デジタル回路では、普通はＩＣをいくつか使います。
デジタルＩＣは、PICやH8のようなマイコンＩＣから、簡単なつくりのゲートＩＣ
まで、さまざまです。ちなみに、PentiumのようなＣＰＵだって、デジタルＩＣです。
普通の電子工作では、写真右のように、ＩＣソケットを基板に半田付けし、ＩＣをＩＣソケットに挿します。
市販の電気製品の基板のように、ＩＣを基板に直接半田付けしたりはしません。
これがＩＣソケット
こんな風に使う
ＩＣが取り外しできると、回路が動作しない時のチェックや、壊れたＩＣの交換など、いろいろ便利なのです。
まあ、今のＩＣはめったに壊れないですけどね。
まずは、しくみの簡単なゲートＩＣから学びましょう。
ゲートＩＣには、大きく分けて、7400シリーズと、4000シリーズがあります。
さらに、7400シリーズには、TTLでできてる74LSシリーズと、C-MOSでできてる
74HCシリーズがあります（他にもあるけど割愛）。
TTLとC-MOS、それぞれの原理はまあ省略するとして，特徴としてどこが違うかというと、C-MOSの
方が消費電流が少ないです（つまり、電気を食わない。その代わり、取り出せる最大限界電流も
少なめ）。C-MOSは、静電気にも弱いです。つまり、C-MOSの方が「かよわい」と思ってください。
4000シリーズもC-MOSです。
「かよわい」とは言っても、C-MOSは、昔に比べれば，静電気にもずいぶん強くなりました。
74HCシリーズは，74LSシリーズに遜色ない位の電流を取り出せます．だから，以前は74LS全盛で
したが、最近は74HCが多く使われます。部活でも今はほとんど74HCを使っています。
さて、今回の課題では、74HCシリーズの１つである，74HC00というICを使います。
面倒なので、日頃はHC00と呼んでます。
よく使う74HCシリーズは他にも、74HC02,74HC04,74HC08,74HC14…たくさんあります。シリーズとは
言っても，これらの内部構造はすべて異なり，74HC00の代わりになるものは、１つもありません。
74HC00を買い忘れたから、型番が似てるから74HC02に、ってわけにはいかないのです。HC00とHC02は、
全然中身が違うＩＣです。小川君と小河君くらい、違います。ちゃんと74HC00を使いましょう。
これはトランジスタ等でも同じで、例えば、2SC1906がないから、番号が近いから2SC1815で代用しよう、なんてことは、
絶対にできません。C1906とC1815は，山手線と山田線くらいの違いがあるのです（どっちが山田線かは，ナイショです（笑）
僕は鉄ちゃんではないですが、山田線は好きです）
このように，ＩＣやダイオード、トランジスタなど、半導体の型番は、部品の名前そのものです。
でも、番号が１つでも異なると、まったく別のものになってしまうことは、よく理解していて
ください。例えはよくないですが、電話番号と同じです。
あなたのうちの電話番号を１増やせば，おとなりさんの電話番号になる，なんてことは，ないでしょ．
※じゃあまったく代替品はないのか？というと、トランジスタなら、2SC1815と2SC945は置き換えられるとか、番号の上では
まったく関係ないところに，実は互換性があります。これは，長年やっていればだいたい覚えてきます。英語の学習と同じですね。
また、お店の人に聞けば、無愛想ながらも、機嫌が悪くなければ代替品を教えてくれます。店員さんの無愛想さは，秋葉原部品街の
１つの「伝統」なので、ひるんではいけません。
さて，さっきは74HC00の代替品はない、と書きましたが、実は，74HC00は、いろんなメーカーが
作っています。
SN74HC00(Texas Instruments社 略称TI)
TC74HC00(東芝)
HD74HC00(日立）
M74HC00(三菱)
MC74HC00(モトローラ) 等々
まあ、型番の頭は違うけど、必ず74HC00という文字が入っていますね。
で、これは、どのメーカーのも中身は（ほとんど）同じです。だから，HC00であれば、どのメーカー
のを使ってもかまいません。そういう意味では，代替品は一応「ある」んですね（笑）．
だいいち、お店には、どこか１つのメーカーのしか置いてないのが普通です。
※同様に、4000シリーズも、いろんなメーカーが作っています．例えば、よく使う4069なら、
MC14069(モトローラ)
CD4069（RCA）
TC4069(東芝)
のように、どのメーカーのも、4000番台の数字は共通ですね．モトローラだけが１とか入っているのはご愛嬌（笑）
※上記にメーカー名を書きましたが，現在は業界再編が進んでいて，上記メーカー名は現在，必ずしも正しくはありません．
例えば，三菱と日立は，半導体部門を合併して，ルネサステクノロジーという別会社を作りましたし，モトローラは半導体部門を
別会社へ分離しました．
RCAはGEに買収されて解体再編され，CD4000シリーズは現在はTIが引き継いで作っています．
さて，ＩＣには，いろんな形がありますが，よく使うのは，ムカデ型のゲジゲジです
（DIPパッケージと言います）．
目印としてＵ字型の切り欠きがあり，Ｕ字に沿って反時計回りに，１番ピン，２番
ピン，３番ピン．．．と進んでいきます．また，１番ピンのところには，丸印などの
マークがついているのが普通です（メーカーによっては，無い場合もあるけど）
さて，この図は，ＩＣの上面図．つまり，ＩＣを上から見た図です．
．．でも，普通は，半田付けは基板の裏面からするんだよね．電圧チェックも，
基板の裏側で行うことが多い．だから，ＩＣの裏面から見て，どれが何番ピンだか，
わかるといいよね．上面よりも，裏面の方が，実は大事なのだ．
さあ，訓練だ．
下の図は，裏面図です．ＩＣを裏側（基板の半田面）からみた図です．
※この図では，１番ピンの丸印は，あえて書いていません．Ｕ字の切り欠きだけを目印にして，
考えてください
例えば，ａは，５番ピン，ｂは１１番ピンです．わかるかな？
課題２ ｃ，ｄ，ｅ，ｆは，それぞれ何番ピンですか？
※ＩＣにはこれ以外にも，いろんな形があります．
例えば，下の写真は，モータドライバＩＣ(TA7291P)です．一直線型で，基板には
立ててくっつけます．１番ピンに印がついていますね．
モータドライバは大電流が流れるので（といっても１〜数Ａくらいだけど）、普通はＩＣソケットを使わず、
ＩＣ自体を基板に半田付けします。
写真中央の７２９１は、誰かが昔半田付けしたのを、基板から取り外して再利用しようとしたものです。だから、
足が曲がってるね。
さて、これらのＩＣの中身はどうなっているのでしょうか． CQ出版社から， 規格表 が出ています． トランジスタの規格表とか，光センサの規格表とか，いろいろあるでしょ．これらの うち，ゲートＩＣの規格表は，「汎用ロジック・デバイス規格表」だね．74シリーズ， 4000シリーズのどちらも載っています． ※では，アナログICとか，CPUとかの規格表はないのか？．．．昔はCQ出版社からも出ていたのですが，すべて絶版になりました （「品切れ絶版本も含めて検索する」をチェックしてみてください）．だってさ，ネット全盛の時代ですからね． ネット検索すれば，いくらでもデータシートは手に入るし． 以前は，月刊「トランジスタ技術」に，規格表が付録CDROMで付いてきた時期もありましたが，現在はないようですね． そう．今はネット全盛の時代なのです． 例えば，データシートのサイトがあるよね．英語だけど． http://www.datasheetcatalog.com/ http://www.alldatasheet.com/ http://www.datasheetarchive.com/ 親切な人もいるもので、ここによく使うデータシートが集まっている。日本語のもある。 http://www.hobby-elec.org/datasheet.htm または，ネットで検索するのも良いよね． 例えば，Googleで，「SN74HC00 データシート」で検索すると，日本TI社の データシートのページが見つかるし， 「MC14069 datasheet」で検索すると，モトローラのページ．．．は出てこなくて （今は作っていない？），代わりにalldatasheetの該当ページが見つかります． そんなわけで，データシートとか規格表とかを見ると，74HC00の内部構造は、 以下のようになっています。
これが規格表やデータシートに載っている，HC00の内部構造です．え？何が何だか
わからない？お寺の鐘が並んでるだけ？
まあ，今はそうですね．記号の意味は，これからおいおいやっていきます．
なお，規格表やデータシートに載っているのは，なぜか必ず上面図です．でも，
実際に重要なのは，裏面図でしょ．でも，裏面図はなぜか載っていません．
つまり，半田付けの時や，基板の裏から電圧チェックをする時は，「紙をひっくり
かえして裏から透かして見る」ことが，頭の中でできないといけないのです．
さあ，またまた訓練だ．
課題提出用bmpファイル
課題３ 74HC00の内部構造図を，裏面図（基板の裏から見た図）に書き直して
下さい．上のビットマップファイルを７／２３と同じようにしてに保存し，
ペイントなどで内部構造を青線で書きこむこと．
デジタル回路の電源がふつう５ｖなのは、このデジタルＩＣの規格が絡んでいるのです。 例えば、74HC00のデータシートを見てみてください。電源は何ｖと書いてありますか？ え？７ｖ？それは「最大定格」（それ以上かけるとＩＣが壊れてしまう電圧）です。違うよ。 74HC00の動作電圧は、２ｖ〜６ｖ →74HCシリーズのほとんどはこれ 他も調べてみましょう。 74LS00の最大定格は７ｖ、動作電圧は、4.75ｖ〜5.25ｖ →74LSシリーズのほとんどはこれ。 ていうか、TTLＩＣのほとんどはこれ。 CD4011Bの最大定格は２０ｖ、動作電圧は、３〜１８ｖ →4000シリーズのほとんどはこれ。 昔、デジタルＩＣといえば、TTLＩＣが主流でした。上記の通り、TTLＩＣの電圧は５ｖ±0.25ｖという、 非常にシビアな電圧に決められていたのです（まあ実際の74LSは4.5ｖ〜６ｖでも問題なく動作するし、 電池４本でも動作する。ただし無保証）。だから、デジタル回路の電源は、かなり厳密に５ｖでなければ ならなかったのです。 今の74HCシリーズはこんなに厳密ではなく、上記の通り電源電圧は２ｖ〜６ｖで動作すると言われています。 しかし実際には、回路の他の部分の設定値（Ｒの値とかね）が５ｖ用に設計されているならば、 その回路が動作するのは概ね４．５ｖ〜６ｖでしょうね。 ４．５ｖ以下では動作が不安定になってしまいます。４ｖ以下では動作しない。 だから、電池の減りには十分注意しましょう。回路が突然動作しなくなった時はけっこう、電池が減ったことが 原因であることも多いのです。
さてと，だんだん疲れてきましたが，今ひといき． 基板上に半田付けできる押しボタンＳＷとしては，とても小型でお手軽なＳＷ， それが，「タクトスイッチ」
基本的には，２Ｐの押しボタンＳＷです．押すとONになり，離すとOFFになります．
おっと，でも，写真を見ると，足が４本出てるよ．
スイッチを押すと，AとDがつながり，BとCがつながります．
それ以外のピンのつながりかたは，一切，保証がありません．
（ＳＷにより異なります）
例えば，AとBの間は，スイッチを押すと，つながるのか，つながらないのか，
それとも，スイッチを押す前からずっとつながりっぱなしなのかは，
わからないのです．
困りましたねえ．
そこで，タクトＳＷを使うときには，おやくそくがあります．
「タクトＳＷは，対角線に並んだ２本のピンを使う．
残りの２本は，電気的にはどこにもつながらないようにする．」
こうすれば，無用なトラブルが防げますよね．
対角線の２本は，AとDでもいいし，BとCでもいいです．でも，この２組を
同時に使うことは許されません．
※ただし，余った２本のピンも，半田付けはしてください．他の部分と電気的につながら
なければよいのです．
なぜタクトＳＷの足が４本あるかというと，基板に丈夫に取り付けるためなのです．
ただし，例えばAとDを使っていて，どうせBとCは余りだからといって，BとCを電気的につないで
は，ダメですからね．
足４本のうち，２本を切ってしまったタクトＳＷが売られていました（汗）
さて，ここまでの知識で，例えばこんな回路をつくってみましょう．
原理はおいおいやっていきますが，簡単に言えば，タクトＳＷを押すと，ＬＥＤが
消えます（笑）．ＳＷを離すと，ＬＥＤが光ります．
※回路図中のＲの「4.7k」とは，4.7kΩのことです．kΩ単位の時は，kだけを書き，Ωを省略するのが普通です．
※4.7kΩとタクトＳＷの間のトの字には，なんか，黒い点がついていますね．
これは，回路図のおやくそくで，電線どうしが電気的につながっていることを表します．
真ん中の図のように２本の線を黒点でつないだ場合，それは，２本の線が電気的に
つながっていることを表します．
右の図のように立体交差的に書いた場合は，２本の線は電気的につながっていない
ことを表します．
では，部品を並べて，結線してみましょう．
上のHC00内部構造図を見ると，HC00の中には，「お寺の鐘」（NANDゲートといいます）が４つ入って
います．４つとも同じものなので，どれを使っても構いません．部品を配置してみて，使いやすい
ものを使いましょう．
※HC00は，裏面図であることに注意しましょう．
※タクトＳＷを使う時は，使わない２本の端子をどこにもつなげてはいけないので，基板の銅箔を
ナイフでカットする「パターンカット」をしました．
図で，灰色のＸマークの部分が，そうです．このＸの部分は，電気的に分離されます．
でも，このパターンカットは，けっこう力が要る作業だし，大変なので，最小限にとどめて
おいた方がよいでしょう．カットが不十分で，ショートしてしまった！なんてトラブルもあるし．
※基板の長い銅箔は，＋線と−線に用います．こうすることで，ノイズ対策にもなるのです．
さあ，これで動くか？．．．動きません
実は，ＩＣには必ず，電源をつながなければいけません．
．．．当たり前だよね．
上の内部構造図を見てください．
Vcc（またはVdd）と書いてあるピンには，電源の＋をつなぎます．
GND（またはVss）と書いてあるピンには，電源の−をつなぎます．
※cはコレクタ，dはドレイン，sはソース，GNDはグラウンドの意味です
ドレインやソースは，FETのピン名だね．
C-MOSのIC（７４ＨＣなど）では本来，VddとVssで表記するべきなのですが，ここでは簡単のため，VccとGNDで説明します．
では，ＩＣに電源をつないでみました．
※あれれ，「１つのランド（穴）には，部品や電線を２本以上つないではいけない」というルールに
反しているぞ．．．
ええ，赤線（スズメッキ線や，部品の足）は例外で，つないでもよいのです．
そういうことにしましょう（笑） だって，実際に半田付けするときは，問題ないでしょ．
新ルール
・１つのランド（穴）には，部品やビニール線（図では緑の線）を２つ以上つなぐことは
できない．
ただし、スズメッキ線や部品の足（図では赤線）は，部品やビニール線がつながって
いるランドと同じランドにつないでも構わない
さてさて，こうすれば動くかな．．．おお，動いた．．でもなんか，動作が不安定
だぞ？
ＩＣの電源には，さらにおやくそくがあります．
・ＩＣの電源（つまりVccピンとGNDピン）の間には必ず，パスコンと呼ばれるＣを
並列につながなければなりません．
※この図は上面図です．
・パスコンは，０．１μFのＣです．電解コンデンサは許されません．
ふつうは，「あめ」のような，積層セラミックコンデンサを使います．小型だし．
・パスコンは，１つのＩＣにつき１個，必ずつなぐこと．
ＩＣが１４個あったら，パスコンも１４個です．省略はダメです．
・パスコンは，できるだけ，ＩＣのそばにつなぐこと．そして，
パスコンとVccやGNDの間の電線は，可能な限り短くすること．
※この図は裏面図です．
図で，赤い線は，可能な限り短くしてください．理想は０ｃｍです（笑）
※理科部内では，パスコンという言葉は，あまり使われていません．部内では，パスコンのことを「あめ」と呼んでいます．
「ＩＣには必ず，あめをつなぐんだよ〜」
・さらに，１つの基板に１個，10μF程度の電解Ｃをつながなければいけません．
基板の＋線と−線の間に，並列につなぎます．
※パスコンや，１０μF電解Ｃは，ふつうは，回路図には書いてありません．
書いていなくても，必ずつながなければならないのです．それが，デジタル回路のおやくそくで
す．
さて，これらを守ると，こんな感じになります．これが正解です．
ちょっと難しいけど なぜパスコンをつながなければならないのか？ デジタル回路は，電圧や電流がデジタルで変わります．つまり，電圧や電流の変化がものすごい急峻 です． ていうか，デジタルなんだから，本来，急峻でなければなりません．それが，デジタル回路の処理 の速さにつながるわけです．だって，電圧が徐々に変化するようでは，その間，他の処理ができない でしょ． 電圧が上がりきらないうちに次の処理が始まれば，それは誤動作につながってしまいます．それが， 動作不安定の原因です． でも，電池などの電源は，そんな急激な電流の変化に対応できません．なぜか？それは，電線の せいです．電池からＩＣまでに，長さにして３０ｃｍ程度の電線があるわけでしょ． 難しくなるので触れませんが，電線には「インダクタンス」というのがあるために，電流が急激には 変化できないのです． 急激に大きくすることも，逆に，急激に小さくすることもできません（スイッチを切ると火花が 出るのは，このインダクタンスが原因です．意地でも電流を流し続けようとして，スパーク（放電） が起きるのです） つまり，ＩＣは， 急激に電圧を上げなくちゃ→電流が急激にたくさん欲しいよ→，．．供給されないよ→電圧不足→ あああ処理が間に合わないよ→誤動作 急激に電圧を下げなくちゃ→電流を急激に止めなくちゃ→．．．どんどん送ってくるよ→電圧が 下がらないぞ→あああ処理が間に合わないよ→誤動作 きゃあ 困りますよね 誤動作ばしばしですね そこで，パスコンは，「つなぎ融資」をしてくれるのです．クッションになるのです． 電流が急激にたくさん欲しいときは，パスコンに貯まっている電気が，一時的にＩＣに電流を 供給します．パスコンの電気は減りますが，いずれ電源から電流が流れてきて，それでパスコンは 再充電されます． 電流を急激に止めたいときは，ＩＣは電流を遮断しますが，電源からはどんどん電気を送って きます きゃあ →その余剰電気を，パスコンは一時的に充電し，吸収します． いずれ電源からの電流は減ってくるので，パスコンはゆっくり余剰電気を放出し，めでたしめでたし． パスコンは，１次クッション，基板につける10μFの電解Ｃは，パスコンが対応しきれない時の ２次クッションです．２段階のクッションで，デジタルＩＣの急激な電圧電流の変化に対応して います． ※パスコンには，電解Ｃは適していません．電解Ｃは，急激な放電や，急激な充電ができないのです． ２次クッション程度の速さなら，対応できます． ※パスコンは１次クッションですから，急激な電流変化に対応できなければいけません．だから， パスコンからVcc,GNDまでの線は，できるだけ短くなければいけません．電線が長くなると 「インダクタンス」が大きくなるので，急激な電流変化ができなくなるのです（インダクタンスとは， 電流変化を妨げる大きさのことです） ※パスコンには普通，部内では「あめ」と呼ばれる，0.1μFの青い積層セラミックコンデンサを 使います．それは，小型なのでじゃまにならないからです．昔，電解コンデンサ以外の普通の コンデンサで，0.1μFのコンデンサというと，かなり大型なセラミックコンデンサでした． 積層セラコンができたことで，パスコンはすごくコンパクトになったのです． ※でも，この積層セラコン（あめ）にも，欠点があります．それは，値に誤差が大きすぎるのです． 例えば，0.1μFとして売られている積層セラコンは，なんと，0.05μF〜0.2μFまでのばらつきが あると言われています．むちゃくちゃですね． だから，積層セラコン（あめ）は，パスコンや，電源周り（定電圧レギュレータのクッションに 使うＣ 後で述べます）以外の用途には，普通は使われません．ていうか，使っちゃだめです． こんな値のばらつきでは信頼性０です．「あめ」はまさに，パスコンのためだけに生まれてきた のです（それは言い過ぎか笑）
やれやれ，やっと，最後の課題です． 課題４ 図の回路を，部品を並べて結線してください．
課題の回路図
動作はまだわからなくていいですが，通称「フリップフロップ」と呼ばれる回路が，
これです．タクトＳＷの１つを押すと，その対角線上にあるＬＥＤが光り，いま１つの方は消えます．
ＳＷを離しても，その状態を維持します．つまり，１ビットメモリだね．
課題提出用bmp
あ、あと、言い忘れたのですが、赤線や緑線は、電線の途中で分岐してはいけません。 必ず、基板のパターン上で分岐してください。
これはダメ
電線の途中で分岐させる「ほうき配線」は、１００ｖの配線や、自動車の電気系統の
配線ではまあまあ行われる技だけど、「電子回路」ではあまり好まれません。
その理由は、
・電線の強度が下がってしまう（切れやすくなる）
・ノイズを拾いやすくなる（配線はなるべく基板に沿わせる方が、ノイズが少ない）
です。