平成25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15

解説

TTLレベルのAND回路の入力数を増やすには，追加する入力線をダイオードを介して既存の入力ノードに接続する「ダイオード拡張（ダイオードエキスパンダ）」がよく用いられます。正論理のAND動作を実現するには，共通ノードをプルアップ抵抗でVccに引き上げておき，各追加入力に接続するダイオードは，共通ノード側をアノード，追加入力線側をカソードにする向きで接続します。こうすることで，いずれかの入力がLowになるとそのダイオードが導通して共通ノードの電位を引き下げ，全ての追加入力がHighのときだけ共通ノードがHighに保たれる，すなわちAND動作になります。共通ノードをプルダウン抵抗でグランドに引く構成は，いずれかの入力がHighになると共通ノードが引き上げられるOR的な動作になってしまい，AND回路の拡張としては適切ではありません。また，プルアップ抵抗を使う構成でも，ダイオードの向きが逆（追加入力線側がアノード，共通ノード側がカソード）になっていると，入力がLowになっても共通ノードを引き下げることができず，AND動作になりません。

選択肢ごとの解説

• ア誤り。共通ノードがプルダウン抵抗でグランドに引かれており，入力のいずれかがHighになると共通ノードの電位が引き上げられる動作になるため，AND回路の入力拡張としては適切ではありません。
• イ誤り。アと同様に共通ノードがプルダウン抵抗でグランドに引かれた構成であり，AND動作を実現する拡張回路にはなりません。
• ウ正しい。共通ノードがプルアップ抵抗でVccに引き上げられており，かつダイオードが共通ノード側をアノード，入力線側をカソードとする向きで接続されているため，いずれかの入力がLowになるとダイオードが導通して共通ノードがLowに引き下げられ，全入力がHighのときだけ共通ノードがHighになるAND動作が実現されます。
• エ誤り。共通ノードはプルアップ抵抗でVccに引き上げられていますが，ダイオードの向きがウとは逆になっており，入力がLowになっても共通ノードを引き下げることができず，正しいAND動作になりません。