平成22年度 春期 午前Ⅱ 問17
ハードウェア
NANDに関する問題
回路の端子Xに図に示す幅5ミリ秒のパルス信号を入力したときに端子Yに現れる信号波形として，適切なものはどれか。ここで，RC回路の時定数タウを約1ミリ秒，ゲート遅延はタウに比べて十分に小さいものとする。
回路（回路図）:
- 端子X → NANDの一方の入力
- 端子X → NOT → 抵抗 → NANDのもう一方の入力（抵抗とNANDの間の点はコンデンサを介して接地）
- NANDの出力 → 端子Y
信号波形（原典は図。端子Xの立ち上がりを t0，その少し後を t1，端子Xの立ち下がり（t0の5ミリ秒後）を t2，その少し後を t3 とおいて書き写した。t1−t0 と t3−t2 はほぼ同じで，5ミリ秒に比べて短い。選択肢ア〜エもこの図の中の波形）:
| 信号 | t0より前 | t0〜t1 | t1〜t2 | t2〜t3 | t3より後 |
|---|---|---|---|---|---|
| 端子Xの信号波形 | L | H | H | L | L |
| ア | L | H | L | L | L |
| イ | H | L | H | H | H |
| ウ | L | L | H | H | L |
| エ | H | H | L | L | H |
（t0〜t3 は原典に無い名）
- ア（原典は波形。t0でLからHになり，t1でLに戻る短い正のパルス）
- イ（原典は波形。t0でHからLになり，t1でHに戻る短い負のパルス）
- ウ（原典は波形。t1でLからH，t3でHからL）
- エ（原典は波形。t1でHからL，t3でLからH）
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✓ これが正解イ（原典は波形。t0でHからLになり，t1でHに戻る短い負のパルス）
解説
立上りの直後だけNANDの入力が両方Hになり、短い負のパルスが出ます。
NANDの一方の入力には端子Xがそのまま入り、もう一方にはXをNOTで反転した信号が、抵抗とコンデンサを通って遅れて入ります。Xが長くLの間は、反転側はHで、NANDの出力はHです。Xが立ち上がると、NOTの出力はLになりますが、コンデンサの電圧はすぐには下がらないので、反転側はしばらくHのままです。この間だけNANDの入力が両方Hになり、出力はLになります。時定数ほどの時間で反転側がLに下がると、出力はHに戻ります。Xが立ち下がるときは、X側がLなので、反転側に関係なく出力はHのままです。片方を遅らせたNANDは、立上りで短い負のパルスを作る、と覚えると選べます。
ほかの選択肢はなぜ違うのか
- ア（原典は波形。t0でLからHになり，t1…：短い正のパルスを示していますが、NANDの出力がHになるのは入力が両方Hでないときです。立上り直後は二つの入力が両方Hになる区間なので、出力はLになり、正ではなく負のパルスになります。
- ウ（原典は波形。t1でLからH，t3でHか…：端子XがLの間、NANDの一方の入力はLなので、出力は必ずHです。Xの立上りより前と立下りの後をLとしているこの波形は、その関係と合いません。
- エ（原典は波形。t1でHからL，t3でLか…：端子XがHの間、遅れて届く反転側は時定数ほどの時間でLに下がるので、NANDの出力はHに戻ります。パルスの幅のほぼ全体にわたってLが続く波形にはなりません。
出典：平成22年度 春期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 午前Ⅱ 問17
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