問題
次の文章の$\boxed{ }$内に、選択肢の中から最も適したものを選び、その番号を記せ。
図1に示す論理回路は、NANDゲートによるフリップフロップ回路である。入力a及びbに図2に示す入力がある場合、図1の出力cは、図2の出力のうち$\boxed{ }$である。


| ① | c1 |
| ② | c2 |
| ③ | c3 |
| ④ | c4 |
| ⑤ | c5 |
正解 1
図1の論理回路の動作を正確に分析し、図2の入力波形($a, b$)に対する出力 $c$ の波形を求めます。
1. 前段回路(論理ゲート部)の解析
入力 $a, b$ からRSフリップフロップ(右側のNANDゲート2つ)へ入力される信号を分析します。
- 上側のNOR回路:入力は $\overline{a}$ と $b$ です。出力は $\overline{\overline{a} + b} = a \cdot \overline{b}$ となります。これがNOT回路を通るため、上側NANDの入力(セット信号 $\overline{S}$)は $\overline{a \cdot \overline{b}}$(すなわち $\overline{a} + b$)となります。
- 下側のNOR回路:入力は $a$ と $\overline{b}$ です。出力は $\overline{a + \overline{b}} = \overline{a} \cdot b$ となります。これが下側NANDの入力(リセット信号 $\overline{R}$)となります。
2. 入力条件による動作判定
NAND型RSフリップフロップは、入力が 0 のときにアクティブ(動作)となります。
- $a=1, b=0$ のとき:
- 上側入力 $\overline{S} = \overline{1 \cdot \overline{0}} = \overline{1} = 0$ (セット動作)
- 下側入力 $\overline{R} = \overline{1} \cdot 0 = 0$
- 出力 $c$ は
1(Hレベル)にセット されます。
- $a=0, b=1$ のとき:
- 上側入力 $\overline{S} = \overline{0} + 1 = 1$
- 下側入力 $\overline{R} = \overline{0} \cdot 1 = 1 \cdot 1 = 1$ (リセット動作)
- 出力 $c$ は
0(Lレベル)にリセット されます。
- $a=1, b=1$ のとき:
- 保持状態(直前の出力を維持)。
3. 図2の波形との照合
- $a=1, b=0$ のタイミング: 出力 $c$ が
1に立ち上がります。 - $a=0, b=1$ のタイミング: 出力 $c$ が
0に立ち下がります。
この条件を満たす波形($a=1, b=0$ で 1 に上昇し、$a=0, b=1$ で 0 に降下する波形)は、図2の c1 と一致します。
ポイント
- 回路構成の読み取り:NORゲートへの入力線がどの端子(否定・肯定)から接続されているかを正確に読み取ることが重要です。
- 信号の変化点に着目:$a=1, b=0$(セット条件)と $a=0, b=1$(リセット条件)のタイミングで出力波形が反転する箇所を見極めるのが確実です。
重要用語
| 用語 | 解説 |
| NAND型RSフリップフロップ | 入力($\overline{S}, \overline{R}$)が 0(Lレベル)になったときにセット/リセットされるフリップフロップ回路。 |
| アクティブ・ロー(Active Low) | 信号が 0(低電圧)のときに機能が有効(アクティブ)になる動作仕様。 |

