GW前に出てきた宿題がほぼ解決した。トラブルの原因は基板上の部品の配置にあった。
センサー信号をフォトカプラで受け、フォトカプラ出力をプルアップして、CRタイマーを通してHC14に接続する一般的な回路であるが、CRタイマーの時定数を大きくするために、100KΩを超える抵抗が使用されていた。
またCR回路とHC14までの配線長が長く300mmを超えていた。この300mmの配線がアンテナになり、周囲の高周波信号ノイズの影響を受けて、フォトカプラがONで電圧が0VでもHC14の入力が数Vの電圧に浮き上がりHC14が誤動作していた。
CRの回路を基板上のどの位置に置くかで高周波ノイズのレベルが変わる。HC14の入力の近くにコンデンサだけでも配置すれば、アンテナはショートされてこのような誤動作は発生しない。
30年以上も昔の話になるが、1チップマイクロコントローラを基板の中心に置き、これにリセットスイッチを付けプルアップ抵抗はMPUの近くに置いた。リセットスイッチを操作しやすいように基板の端にスイッチを置いたため、リセットラインがアンテナとなって、低レベルのノイズ試験でMPUが誤動作したことを思い出した。
あの時はリセットスイッチの近くに1000pF程度のコンデンサをつけてアンテナをショートすることでノイズ試験をクリアできた。
ハイインピーダンスの配線はできるだけ短くすることがノイズ対策のPointであることは今も変わらない。
まあ、GWの宿題が片付いたので、このサイトへの投稿の時間が確保できた。

4049でアナログ・アンプという話で、ゴミネタですが、TC4050(non invert buffer)での10MHz波形を観測してみました。左から1段目、2段目、3段目です（上が初段入力、下が各段の出力です）。CD4050のデータシートによると、

tt_HL = 30ns typ @5V
tt_LH = 60ns typ @5V

のようですね。10MHzのクロックをTC4050で伝搬させてみました。4ゲート目はスレッショルドを超えられませんでした。遷移時間が違うところがおもしろそうですね。

これから見ると4049はゲート1段すくないと想定されるので、アナログアンプを組むと、ft = 10MHzくらい？

だからどうした？と言われそうですが(^_^;

tamanyanさん、コメントありがとうございます。

> ゲインにピークができたりしないでしょうか？

おっしゃるとおりですm(__)m。本人としては安易に10MHz単一周波数が増幅出来れば良いということから、あまりにも安易に基板化してしまったものなのでした。

> パターン図を見るとAGNDとDGNDを分けているのでしょうか

これもおっしゃるとおりです。先の書き込みCAD図で、上側がAG、下側がDGです。少し左より、AG, DGの間に、少し広いパッドのようになっている部分がありますが、ここにゼロΩ抵抗を接続して、リターン電流を（少し距離があるけどいいか…という割り切りで）流すようにしてあります。

結局はやはりパターンが長くてハイインピであるため、ジッタが多くなってしまいました。この写真のようにLPFのすぐあとにTRで増幅させ、DCレベル込みで（リード線で直接で）74HCU04側に渡して、HCU04直近でDCカットしてみました。こまかな測定はしていないのですが、こう対策して問題がなくなりました。

4049のインバータがどのくらいの帯域があるのを測定してみるのも面白そうですね。そういう私は4050のバッファに10MHzを通してみましたが、減衰していてとてもデジタルICとして動かせる範囲ではありませんでした。保存した波形を見つけたらまたアップしてみたいと思います。

CMOSゲートICをアナログ的に使う場合、4000シリーズをよく使っていました．
入力を中間電位にした場合の電源電流が74HCなどに比べて小さくて数100μAですし、電源電圧が18Vまで加えられるので±5Vや12V電源で使えるので便利です．
非反転ゲートに抵抗２本で正帰還をかけてヒステリシス付きのコンパレータを作ったりしましたけど、わりとうまく動作してくれます．
比較電圧を電源電圧から作っているので、応用が限られるのは止むを得ないところではありますが、LM393などと比べて、速度も速いし、消費電流も小さいです．

4000シリーズCMOSはディスコンになってしまうのではないかと言われていたのですが、相変わらず入手は容易ですね．
Rohmみたいに、わりと最近製造を始めたところもありますし、ゲートやアナログスイッチに関しては、根強い需要に支えられて、当分供給は大丈夫そうです．

Greenlineさんの74HCU04に抵抗で帰還をかけたアンプですが、反転増幅器なので入力のパターンが長くなると加算ノードとGND間に静電容量が入った形になって、ゲインにピークができたりしないでしょうか？
パターン図を見るとAGNDとDGNDを分けているのでしょうか、GNDプレーンにスリットが入っているのが気になりますが、入力パターンはGNDで囲われているので、それほどノイズが乗りそうにも見えないのですが．

アナログ回路の場合、シミュレーションで動作したからOKということにはならないあたりが難しくもあり、面白くもあるところですね．

Greenlineさん　失敗談ありがとうございます。
HCU04での高周波の信号のアンプでは特に要注意ですね。

私も昔はCMOSの機能をフルに使って、コンパレータやアンプ等のアナログ機能も使っていましたが、バッファタイプを使ってTTL以上に大飯食いの回路になった記憶があります。
アンバッファタイプだとそこそこ使えますね。

ただし、ハイインピーダンスでGainも高いので、周囲のパターン設計はアナログ以上に気を遣う必要があります。

このスレッドは74HC14でということですが、もっとアナログ的な回路での失敗をご披露（？）いたします(^_^;。

図はちょっと前に起こした基板ですが、L1, L2まではきちんと動作をバラックで確認してありました。10MHzのサイン波をAD9913で作り、それをT1(Diff⇒Single end), L1, L2(LPF)で微小レベルがでてきます。

これをC111の104でDCカットし、74HCU04（帰還抵抗1MΩ）でアナログ増幅させ、HCU04多段で矩形波にするというものです。

アンバッファ・インバータによるアナログ・アンプは古くはファミコンの第一世代で4000シリーズCMOSでやっていたものです。うまく動くだろうと、試作もせず基板化してしまいました（これが失敗）。

出来た基板は矩形波化したところの波形がやけにジッタが多いのでした。

「あちゃー」

そうです、HCU04の入力インピが低域で非常に高く、またパターン図を見てもわかるのですが、ここまでのパターンが長く、外乱を拾ってしまっていたのでした。そのためバイアスがずれて、ジッタが増えてしまうという状態でした。TRの増幅を前段につけたりして解決させました（とほほ）。

ここで判ることは、

●安易に「動くだろう」と思って評価しないで基板化しない。すべて確認してからが良い

●入力インピの高いラインは注意が必要

●考えてみればHCU04を使ったXTAL発振も入力がインピーダンスが高いので、バイアスが動きやすく、ジッタが生じやすいはず

といったところでしょうか。良く確認してから基板化しましょう(^_^;

aaaaaさん　コメントありがうございます。
今回のトラブルの原因は初期設計でのノイズを意識しないパターン設計にありました。
オリジナルのパターンは10数年前に設計され、6年ほど前に大幅に設計変更されていましたが、その時は部品配置は昔のままで、使用する部品が高速な部品に変わっていました。
シュミットトリガの信号幅は測定した結果0.6V程度でしたが、これを超える高速のノイズが入力側へフィードバックされて発振しその状態から抜け出せなくなっていました。
フィードバックのルートは、電源、GND、そして長い配線の入力でした。
設計変更を行った6年ほど前から年に数件程度トラブルが発生していたようですが、基板単体ではトラブルが再現せず、原因不明のまま対策がされていませんでした。
原因や経緯、波形等に関しては報告書を作成し、まとめていますが、残念ながらこのサイトにInputできるのはごく一部です。

特許の件もコメントありがとうございます。今まで累積100件以上の特許を出して、現在残っているのは30件程度です。私にとって特許は仕事の記録的なものになります。
今回の特許は、結構面白い特許で当たる（売れる）可能性は非常に高いです。ただし、社会のために役立つもので｢エコと安全｣をテーマにしています。知人や親戚にプレゼントして嬉しいコメントをもらっています。
今回の出願は自分のためではなく、この会社に次世代の種まきのつもりで進めています。
また余り時間はありませんがビジネスマンとしての仕事の整理もしっかりやろうと思います。このサイトへの投稿も半分この意味があります。

やま様へ

■　この問題はなかなか複雑ですね。丹念に調べて、紙に整理
しておくといいですね。
別のスレッドにもありましたが、オシロ波形とか、いろいろな条件
をまとめて紙にしておくと後で参考になります。私は、こういう整理
をやってきました。
　やまさんの特許のの話がありましたが、特許はなかなか当たりません。
私は、特許よりレポートとか整理に燃えてきました。成功談でも失敗談
でも、後からわかるように整理しておくことに勤めてきました。
　どうもこのような整理をする者が、特に日本には少ないようです。
日本人は場当たり的、と言われますね。熱しやすくさめやすい。
私のまわりにいた者でこのような整理をしていた者はいませんでした。
問題が解決すると、もうそれでおしまいにしてしまう。原因を調べ、
それを整理しようという者がいないのです。
　
■　昔、モータのコギングトルクが大きくなって問題となりました。
第一の原因として、ステータヨークの形状が変化しているのではないかと
疑われました。そのとき我々検討チームはいろいろな実験をしてみま
した。そのなかで決定的なものの話をします。
ステータヨークは７極くらいでしたが、他の６極をなくして、
１極のステータヨークを作り、コギングを調べました。その極幅をしだいに
狭くしていき、コギングを調べます。すべての極によるコギングは、
１極のコギングを位相をずらせて足していけばいいのです。
そうしているうちに、１極でのコギングに一箇所おかしなところが
あることに気がつきました。つまり、ロータマグネトの着磁にむらがある
ことがわかったのです。多極でやっていたなら、それはわかりません。
その１極でのデータからコンピュータで多極でのコギングを合成した
ところ、実験結果を一致しました。１極でのコギングは着磁を見ること
でもあったのです。
つまり、着磁むらが原因であることがわかりました。
しかし、この検討中に不良はなくなってしまいました。つまり、着磁
が正常になってしまったのです。
私は、「もう直ったから検討する必要はない」と言われました。
しかし、そうでしょうか？　しっかり原因を解明しておけば、また
おかしくなったとき、解析が容易になりますよね。
しかし、誰もがそんなことを考えていない。もう忘れてしまうのです。
整理して今後のために役立てようとする者がいないのです。
場当たり的な日本人ですね。

■インバータのＩＮに１０ＭＨｚ５００ｍＶとはすごいですね。
ただ、その波形とかパターンとか回路をろくに見もしないで、かってな
ことは言えません。
パターンになってしまっているので、検討も難しいですよね。

その後の調査でシュミットトリガインバータ出力に発振現象が観測されました。シュミットトリガの信号幅を超えるノイズが有ったようで、10MHZを超える発振波形が見つかりました。
ある信号が入った時に、周囲の回路が一斉に動作したため、電源ラインに大きな電流が流れ、電源ライン、GNDラインに100mVを超えるノイズが観測され、更に長い信号ラインがアンテナとなってノイズを受け、この積算値がシュミット電圧幅の500mVを超えるノイズとなったようです。
対策として信号の変化を受けても、すぐに動作しないようにフィルターのプログラムを追加することで、解決しました。
10年程前に最初に作られた時はこのトラブルは発生しなかったのですが、周囲のICの動作速度が速くなったので、5年ほど前からトラブルが出るようになったと思われます。
ようやく一件落着です。

やま様へ

麻薬は、我々にとって必要なものであります。
我々は、最終的に麻薬的なものに落ち着きます。

会社でも出世する者は、上司に麻薬的なもの
を感じさせる者です。

エロティックなものは、我々にとって、最高に麻薬です。
芸術もパチンコも、そして、アナログも麻薬です。

これら麻薬は、癌に対する免疫力を強化すると言われています。

遊び心の大きいものは、癌にならない。偉大な芸術家が長生き
であるのもこのためです。

もちろん、例外もあります。

aaaaaさん　あなたは表記の方法を習得されています。人生を心置きなく過ごすことが出来るでしょう。

というのは、わたしが尊敬する3人の先輩は酒とタバコが好きな人でした。仕事が趣味で、気分転換に仕事の合間にタバコを吸い、会社の帰りは近くの居酒屋で酒を飲みながら人生を語り、タバコもバンバン吸うとという人でした。（過去形です）
そういう先輩を見てきましたが、人生を極める早道は酒とタバコではないかとつくづく思います。

aaaaaさん　あなたもその世界の人ですので、早めに人生を習得し、卒業できると思います。
かくいう私はもう少し長生きしたいので、タバコなしの酒だけにしています。（今夜はほろ酔いです）
楽しく、楽しく人生を大賀しましょう。

やま様へ

これは話が合いそうですね。

私も昔は、回路など興味がなく、理論一筋でした。
実験で出てくる測定器、特にオシロは大嫌いでした。

しかし、卒研、会社でのシミュレーション、そしてアセンブラをやるに
つれて、そのつまらなさを実感するに至りました。

それからというもの、反理論、反プログラム、反シミュレーション、反デジタル
になり、アナログの勉強に没頭しました。３５歳くらいだったかな。
いままで興味のなかった測定器の回路まで調べまくりました。
特に、オシロに関しては執着しました。テクトロのサービスマニュアル
に出ている回路を勉強しました。

ひるがえった人間の行動というものには、驚くべきパワーが出てきます。

トランジスタの原理から、とにかくすさまじく、夜も寝ずに勉強した
ものでした。１０年くらい経つと、かなりのレベルになりました。
ご存知のとおり、この掲示板でも、かなり生意気なことをほざいて
います！　にがにがしく思っている方もいるでしょう。

若いときから、回路が嫌いだったわたしが、ですが、回路が
好きなのではないのです。単なる逃げ場であるにすぎません。
回路はいまだに好きになれません！！！

メモのことですが、私も家に帰って酒飲みながら、仕事のこと
考えました。思いついたことは、メモし、翌日実行します。
開発や設計は、２４時間労働ですね。

酒は、ウイスキーのストレートです。高校のころからやっています！
タバコもバンバンです（＾＾）

aaaaaさん　確認ありがとうございます。
設計した製品の試験や、トラブルシュートは設計者の思い込みが強いのでなかなか設計者自身は原因をつかむことができないことがよくわかります。
私も、30年ほど前はワンチップマイコンのファームウェアを設計していました。モニターが無い小さなマイコンですが、かなり大きな処理を行っていました。特に割り込みも使っていましたので、非常にバグが出やすいファームウェアでしたが、独自の世界で作ったソフトでしたので誰の支援も受けられず、バグ探しの毎日でした。
当時のバグ探しに決め手は、”夢”でした。頭の中はハードとソフトが200%以上詰まっていますので、寝ても覚めても頭は仕事していますが、熟睡した瞬間の仕事から離れた時にバグの原因が見えることがあり、枕元にはいつもメモ用紙とペンを置いていました。
しかし、朝起きてメモを見ても、ぐちゃぐちゃの文字でなんと書いてあるのかよく読めないこともありました。
ソフトの仕事は35歳くらいが頭の容量の限界と思います。
今のソフトは、高級言語やデバッグツールが揃っていますので、頭でなくテクニックで仕事をすることになりますが、私には当時のアセンブラレベルで作るソフトが合っているようです。

やま様へ

私も、同じような経験あります。

１００回に１度くらいで、ＳＷを入れたときに正常動作しないのです。
技術評価からの指摘でした。回路が疑われました。リセットされたとき
、クロックが正常に出ていないのではないかということで、
確かめましたが、おかしくない。ちゃんと発信していました。
とにかく、なかなか出ない異常なので確かめようがなく、苦しめられました。
毎日毎日、ＳＷを押しまくり、手がくたくたになりました。
険悪な雰囲気になり、上司が怖い顔で責めてきます。すべて、私が
悪い、という気分が充満していきました。汗びっしょりになってしまいます。

たかが、１ＭＨｚくらいのクロックで配線もへったくれもない。しかし、
ばかどもは疑うのです。

わたしは、銅箔が全面に付けてある基盤のうえに紙を貼り、その上に
マイコンを乗せ、配線して試すことにしました。
やはり、同じことが起こりました。
そこで、別な製品で同じマイコンを使っている者がいましたので、
それをつけてテストしたところＯＫでした。

そこで、ついにプログラムミスがあることに担当者が気づきました。
メモリリセットする前に、ある動作をやってしまっていたのです。

逆に、よくそれで、どうして１００回に１度の不良ですんだのか？
という疑問が残りました。

ここで、わかることは、プログラムのバグは担当者だけでは見つけられない、
ということです。全員で発見のきっかけをつくらなくてはいけないのです。

最終的には、原因は2つありました。
ソフト上の微妙なタイミングで、ハードのノイズが乗ると、ソフト処理上でループができてしまい。ループから抜け出せなくなってしまっていました。

対策としては、ハードでノイズが乗りやすい部分のインピーダンスを下げるか、ソフトを修正するかです。

昔もよく経験しましたが｢ハードトリガのソフトバグ｣でした。

リカルドさん　確認ありがとうございます。

残念ながらPCはシングルで、IF　10mA　IC　0.5mAで使われてCTR上も十分なマージンがあります。

オシロスコープでコンデンサ側の電圧を測定すると2-2.5Vで脈流的な動きになっており、VLHの閾値を越えると瞬間に周囲の回路が動作が変わって電圧が下がりはじめ、VHLの閾値より下がると又周囲のノイズを受けて電圧が上がり始めます。
またオシロスコープでHC14の入力側の端子を測定すると、浮き上がった信号は無くなり、正常に動作します。
CR回路のインピーダンスを下げるか、CMOS入力側にコンデンサ等を入れることで不良動作がなくなりますので、やはりアンテナで周囲のノイズを受けていると判断されます。
CMOSの入力をOpen状態にした場合の動作とよく似ています。

　やまさん、こんにちは。リカルドです。

　フォトカプラの出力は、ダーリントンになっていませんか。ダーリントンだとＬレベルの電圧が高くなります。
　それに加えて７４ＨＣＴタイプを使ったり電源電圧が３Ｖだったりすると、敷居電圧との差が小さくなりノイズ・マージンが減ります。

アナログＩＣとディジタルＩＣを基板上で分離すれば、
指示も間単にできる。
ＩＣの配置を指示するのは容易だと思います。そうすれば、
長くなりそうなアナログのパターンの指示も簡単になりますね。

aaaaaaさん　コメントありがとうございます。

この問題の本質は回路設計とパターン設計の分業の弊害にあります。
同じ会社で設計されていれば、回路設計者とパターン設計者がきちんとコミュニケーションして、こんな初歩的なトラブルは発生しないのですが、会社や組織が違うとコミュニケーションが不足し、お互いが自分の仕事だけを行い、ちゃんとした物作りをすることを忘れてしまうことになります。
回路設計者はこんなことは常識だろうと思って、細かく指示をしないと、パターン設計者は楽な方に部品を配置して配線をつないでしまうことになります。
またISO9000の弊害ともいえますが、チェックリストを作りチェックリストが埋まっていれば問題なし　と判断されて、実際に作られた製品の評価がおろそかになってしまいます。
やはり、物つくりのノウハウを伝授していくことが重要ですね。

やまさんへ

私の経験では、１０００ｍｍ、４７ｋがフラットケーブルで隣り合っていたとき、
互いにコンパレータ（３９３）ＯＵＴなのですが、０．５Ｖくらい静電誘導で飛び込んでいました。

速い、デジＩＣのＯＵＴがとなりにいたら、もっと大きく出るでしょうね。
飛び込み量は、抵抗値と信号の速さに比例しますね。

シールド線使えばいいのでしょうが、プリントパターンではどうしようもない。
よく、ＧＮＤパターンでガードすれば、なんてこと言う者がいますが
まったく効果ないと思う。

やはり、離す、短くする、シールド線使う、抵抗小さくする、ですかね。