NOBのArduino日記!

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趣味は車・バイク・自転車・ラジコン・電子工作です。

3種の基本論理回路(NOT,AND,OR回路)

普段何気なく使っているPCやタブレット・携帯電話などに使われているCPUやメモリーは、以下に示す単純な論理回路で出来ていると言っても過言ではありません。
 単純な回路をたくさん組み合わせることで、複雑な操作が可能となっています。
 流石に個人でLSIやOSは作れる気がしませんが、電卓程度は作れます。
YouTubeLチカ専用ICを個人で作られていた方は見ましたが・・・スゴイッス。
 電卓以外にもアイデア次第でいくらでも応用が可能です。

1. 回路記号

 三種の基本論理回路の回路図で使用する記号を図1に示します。
 
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図1:回路記号(左からNOT、AND、OR回路)

2. NOT回路

 Inverterとも言われ、入力を一つ、出力を一つ持つ論理回路です。
 入力に0の論理を加えると1の論理が出力され、入力に1の論理を加えると0の論理が出力されます。
 この様に出力の論理は、常に入力の論理と反対(否定、NOT)になる事から、NOT回路と呼ばれています。
 
表1:真理値表(NOT)
入力(Vi) 出力(Vo)
0 1
1 0
参考に表1の状態をシュミレートしたものを図2に示します。
 
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図2-1:入力が0の論理の時、出力は1の論理
 
イメージ 3
図2-2:入力が1の論理の時、出力は0の論理

3. AND回路

 入力を二つ、出力を一つ持つ論理回路です。
 入力が共に0もしくは、どちらかが1で、もう一つが0の場合は0の論理が出力されます。
 二つの入力が共に(AND)1となった時だけ、1の論理が出力される事からAND回路と呼ばれています。
 
           表2:真理値表(AND)
入力(V0) 入力(V1) 出力(Vout)
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
参考に表2の状態をシュミレートしたものを図3に示します。
 
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図3-1:入力が0,0の論理の時、出力は0の論理
 
イメージ 5
図3-2:入力が0,1の論理の時、出力は0の論理
 
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図3-3:入力が1,0の論理の時、出力は0の論理
 
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図3-4:入力が1,1の論理の時、出力は1の論理

4. OR回路

 入力を二つ、出力を一つ持つ論理回路です。
 入力が共に0の論理の時のみ、0の論理が出力されます。
 二つの入力のどちらか一方でも(OR)、1の論理が入力されれば、1の論理が出力される事からOR回路と呼ばれています。
 
            表3:真理値表(OR)
入力(V0) 入力(V1) 出力(Vout)
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
 
 参考に表3の状態をシュミレートしたものを図4に示します。
 
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図4-1:入力が0,0の論理の時、出力は0の論理
 
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図4-2:入力が0,1の論理の時、出力は1の論理
 
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図4-3:入力が1,0の論理の時、出力は1の論理
 
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図4-4:入力が1,1の論理の時、出力は1の論理

5. まとめ

 もちろんArduino UNOに使われているマイコン(Atmega328PU)も論理回路のカタマリです。
 基本的な論理回路の考え方としては、NOT,AND,OR回路の3つですが、実際に回路を作るとなると、NOT,NAND(notANDの意味),NOR(notORの意味)及び、XOR回路が基本となり、そこからAND,OR回路が作られます。※NOT回路IC(TC4069)
 詳細については次回記事でご紹介します。
 
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