令和3年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 午前Ⅱ 問13

解説

既存の TTL レベルの 2 入力 AND ゲートを 3 入力化するには，追加する入力信号どうしを先にダイオードを用いた正論理の AND 回路（ダイオード AND）でまとめ，その出力を既存ゲートの空いている入力ピンに接続する方法があります。正論理のダイオード AND を構成するには，共通ノードを電源 Vcc にプルアップ抵抗で接続し，各入力からのダイオードを，入力が Low のときに共通ノードから入力側へ電流が流れてノードが Low に引き込まれ，全ての入力が High のときだけノードが Vcc 付近の High になるように，向きをそろえて接続する必要があります。選択肢ウは，プルアップ抵抗を Vcc に接続し，ダイオードの向きもこの正論理 AND の条件を満たす構成になっているため，追加した 2 入力の論理積を正しく作り出し，既存ゲートのもう一方の入力と合わせて 3 入力 AND 回路として機能します。

選択肢ごとの解説

• ア誤り。共通ノードをグランドにプルダウン抵抗で接続する構成では，入力のいずれかが High になるとダイオードを通じてノードが High 側に引き上げられる動作になりやすく，全入力が High のときだけ High になる正論理 AND を実現できません。
• イ誤り。アと同様にプルダウン抵抗を用いる構成であり，ダイオードの向きが異なっていても，全入力が High のときだけノードが High になる正論理 AND の特性を安定して実現できません。
• ウ正しい。プルアップ抵抗を Vcc に接続し，全ての入力が High のときだけ共通ノードが High になるようにダイオードを接続した構成であり，追加した入力の論理積を正しく作り出せるため，3 入力 AND 回路として適切です。
• エ誤り。ウと同じくプルアップ抵抗を Vcc に接続していますが，ダイオードの向きがウとは逆になっているため，入力の状態によらず共通ノードがほぼ Vcc に固定されてしまい，AND 回路として正しく機能しません。