応用情報技術者 2023年 秋期 午前2 問22
問題文
図の論理回路において、S=1, R=1, X=0, Y=1のとき、Sを一旦0にした後、再びに戻した。この操作を行った後のX, Yの値はどれか。
選択肢
ア：X=0, Y=0
イ：X=0, Y=1
ウ：X=1, Y=0（正解）
エ：X=1, Y=1
フィードバック回路の動作解析【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論：S=1, R=1, X=0, Y=1の状態からSを0にし再び1に戻すと、X=1、Y=0となる。
- 根拠：この回路はSRラッチ（NANDゲート版）で、S=R=1は保持状態、S=0でセット動作、S=1に戻すと状態が固定される。
- 差がつくポイント：フィードバック回路の動作理解と、NANDゲートSRラッチの入力条件による出力変化を正確に把握できるかが鍵。
正解の理由
この回路はNANDゲート2つとインバータ2つで構成されたSRラッチです。
初期状態はS=1, R=1でX=0, Y=1。ここでSを0にすると、上部NANDゲートの出力が強制的に1となり、Xの値が変化します。
その後Sを1に戻すと、ラッチはセット状態を保持し、X=1、Y=0となります。
したがって、正解はウ: X=1, Y=0です。
初期状態はS=1, R=1でX=0, Y=1。ここでSを0にすると、上部NANDゲートの出力が強制的に1となり、Xの値が変化します。
その後Sを1に戻すと、ラッチはセット状態を保持し、X=1、Y=0となります。
したがって、正解はウ: X=1, Y=0です。
よくある誤解
- S=R=1の状態は「リセット」や「セット」ではなく「保持」状態であると誤解しやすい。
- フィードバック回路の信号の流れを逆に考えてしまうことが多い。
解法ステップ
- 初期状態の入力と出力を確認（S=1, R=1, X=0, Y=1）。
- Sを0にしたときの上部NANDゲートの出力を計算。
- 出力変化がX、Yにどう影響するかを追う。
- Sを1に戻した後の状態を再度計算し、安定状態を判断。
- 最終的なX、Yの値を選択肢と照合。
選択肢別の誤答解説
- ア: X=0, Y=0
→ 両方0はNANDラッチの動作として不安定であり、今回の操作ではありえない。 - イ: X=0, Y=1
→ 初期状態のままで変化がないと誤解した場合の選択。Sを0にした影響を無視している。 - ウ: X=1, Y=0
→ 正解。Sを0にしてセット動作を行い、Sを1に戻した後の保持状態。 - エ: X=1, Y=1
→ NANDラッチの特性上、XとYが同時に1になることはない。
補足コラム
SRラッチは基本的なメモリ素子で、NANDゲート版は入力が両方1のときに状態を保持します。
SやRが0になると、それぞれセットやリセット動作を行い、出力が変化します。
この動作を理解することは、フリップフロップなどのより複雑な回路設計の基礎となります。
SやRが0になると、それぞれセットやリセット動作を行い、出力が変化します。
この動作を理解することは、フリップフロップなどのより複雑な回路設計の基礎となります。
FAQ
Q: なぜS=R=1が保持状態なのですか？
A: NANDゲートSRラッチでは、両方の入力が1のとき出力は前の状態を維持するため、状態が変わりません。
A: NANDゲートSRラッチでは、両方の入力が1のとき出力は前の状態を維持するため、状態が変わりません。
Q: Sを0にすると何が起こりますか？
A: Sが0になると、上部NANDゲートの出力が強制的に1となり、セット動作が起こりXが1に変わります。
A: Sが0になると、上部NANDゲートの出力が強制的に1となり、セット動作が起こりXが1に変わります。
関連キーワード: SRラッチ、NANDゲート、フィードバック回路、論理回路、メモリ素子、ラッチ回路
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