2017年9月12日火曜日

簡単にできるEPROMイレーサの製作

 前回のBLOG「私のジャンク箱から(3)EPROM をもう一度使ってみるで発掘したEPROMを眺めていたら今時流行の Retro Computer を作ってみたくなりました。
 もちろん、最も簡単なZ80+RAM+EPROMおよび若干の周辺チップで構成し、できればCP/Mでも走らせてみたいものです。

 となればEPROM(上)にファイルが読み書きできなければなりません。(Retroにこだわれば)
 いやそれ以前に一旦書き込んだデータを消去できる必要があります。

 このための消去装置、EPROMイレーサは今では需要も少なくなったためかあまり目にしなくなりましたし、そこそこ高価です。となればいつものように、、、、DIY、自作となります。

 製作にとりかかる前にEPROMについて少し学びました。

 EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)は、半導体メモリの一種で、利用者による書き込み・消去が可能なROM( Read Only Memory で、電源を切っても記憶内容が保持される(不揮発性メモリ)と言う特徴があります。

 右は先回のBLOGで紹介したEPROM窓部の写真ですが、さらに拡大すると下写真のようにシリコンのウエハー部分がよくわかります。(写真は別の EPROM )

 きれいな虹色が見えているのはウエハーの表面が光の回折が起こるほど微細に加工されているということです。

 その微細さは右上写真の27512を例にとると 64X1000X8 で50万個以上の記憶素子があるということです。
 EPROMは使用に際して予めデータをすべて消去しておく必要があります。

 窓を通してウエハーに紫外線を当てることによって下図の Floating Gate に蓄積された(書込み済みの素子のみ)電荷を放出させますが、素子の一つ一つの選択はできないので、すべての素子について、電荷のあるなしにかかわらず紫外線を当て、このチップ内の素子すべてを電荷なし、すなわち消去された状態にするわけです。

 この状態は Drain から Source に電流が流れませんので素子はコンピュータでいうところの1を表現しており、消去後 EPROM はすべての素子が1の状態ですので、バイト単位で見るとすべて0XFFとなっているのです。

 データの書込みは Control Gate に比較的高い電圧( EPROM の電源電圧5Vに比して)をかけ、 Floating Gate に電荷を蓄積することでおこなわれます。この書込み電圧は EPROM が新しくなるにつれ、+25Vから+12Vへと変わってきていますが、このことは書き換え回数が当初20回程度とされていたものの長期寿命化につながっているものと思います。


 少し前置きが長くなってしまいましたが、いよいよEPROMイレーサの製作にかかりましょう。

 とは言っても EPROM チップに紫外線をあてるだけの話ですが、身近にある紫外線源は殺菌灯と紫外線LEDくらいなものです。

 後者はまだまだ要求に足る十分な紫外線量が得られないようで、殺菌灯を使用することになります。



 さいわい殺菌灯はまだネットで安価に入手可能でした。使い方は通常の蛍光灯と同じですが、できるだけ小さなものにしたいので、4Wの「東芝 殺菌ランプ GL4」(右写真上)を選択しました。
 他の部品としては右写真・下左の安定器が必要ですが、定格の一番小さなものを使います。また右写真・下右のグロー管は10W用を使いました。
 これらには適合するソケット類があり、当初私は配線を直接半田付けするつもりでしたが、ジャンクボックスの中に以前取り外した門灯用のソケット類がありましたので、廃物利用で済ませました。 

 主要部品はしっかりと固定するために、これもありあわせのアルミ板を加工して取り付けましたが収納するケースで、はたと行き詰まり、結局は厚手のボール紙製のゴルフボール・ケースを利用しましたが、使用環境がそれほどハードではないので十分使用に耐えました。

 下写真は部品を並べてに組みあがりの様子の検討中です。


 この中で特記すべきはリミットスイッチです。この目的は、紫外線は直接目視すると目に有害ですので、上蓋をとったときには殺菌灯を強制的に消灯するためのものです。






 左写真が最終的に組みあがった完成写真です。

 写真には写っていませんが、電源コードには途中にスイッチを入れてあります。
 本来なら回路中にタイマーを入れて消去時間を一定にすべきなのでしょうが、大袈裟になりますし、消去時間はそれほど厳密ではなく、永くとも10分程度なのでキッチンタイマーで間に合わせました。

 EPROMが殺菌灯の下に置かれているのがわかりますが、後はこのまま蓋をして(もちろんゴルフボールは関係ありません)スイッチを入れ、10分経ったら取り出すだけです。(5分でも消去できていました)

 さてこれで次は「EPROMプログラマーの製作」にかかります。

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