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応用情報技術者 2024年 秋期 午前221


問題文

図はスイッチA及びBの状態によって、LEDが点灯又は消灯する回路である。スイッチAがオンの状態を A=1, オフの状態をA=0 とし、スイッチBも同様にオンの状態をB=1、オフの状態を B=0 とする。また、LEDが点灯する状態を Y=1, 消灯する状態を Y=0 とする。このとき、図の回路を動作させたときのタイミングチャートとして、適切なものはどれか。
応用情報技術者 2024年 秋期 午前2 問21の問題画像応用情報技術者 2024年 秋期 午前2 問21の選択肢の画像

選択肢

(正解)

スイッチA・BによるLED点灯回路のタイミングチャート【午前2 解説】

要点まとめ

  • 結論:LEDの点灯状態はスイッチAとBの論理積(AND)で決まり、両方がオンのときのみ点灯するため、YはA・BのANDとなる。
  • 根拠:回路図からスイッチAとBが直列接続されており、電流は両方のスイッチがオン(1)で初めて流れ、LEDが点灯(Y=1)する。
  • 差がつくポイント:スイッチのオン・オフのタイミングとLEDの点灯タイミングを正確に対応させ、波形の立ち上がり・立ち下がりを見極めることが重要。

正解の理由

選択肢は、AとBの状態に応じてYが正しくAND動作を示している。
  • AとBが両方1のときにのみYが1に立ち上がり、どちらかが0のときはYが0となっている。
  • 他の選択肢はYの波形がA・BのAND条件と合致せず、誤った点灯パターンを示している。

よくある誤解

  • スイッチが直列接続ならORではなくAND動作になることを見落としがちです。
  • LEDの点灯条件を単純にスイッチのどちらかがオンなら点灯と誤認することがあります。

解法ステップ

  1. 回路図を確認し、スイッチAとBが直列接続であることを把握する。
  2. 直列接続は両方のスイッチがオン(1)で電流が流れるAND条件であると理解する。
  3. AとBの波形を見て、両方が1の期間を特定する。
  4. Yの波形がその期間だけ1になっているかを確認する。
  5. すべてのタイミングでAND条件が満たされている選択肢を選ぶ。

選択肢別の誤答解説

  • ア:Yの波形がA・BのAND条件と合わず、点灯タイミングがずれている。
  • イ:Yが初期状態で1となっており、スイッチがオフの状態でも点灯しているため誤り。
  • :正解。AとBのAND条件に合致したYの波形を示している。
  • エ:Yが初期状態で1であり、スイッチの状態と合わない点灯パターンを示している。

補足コラム

直列回路におけるスイッチの論理はANDに相当し、並列回路はORに相当します。LEDの点灯は電流の有無で決まるため、スイッチの接続形態を正しく理解することが重要です。タイミングチャートは論理回路の動作を視覚的に把握するのに有効な手段です。

FAQ

Q: なぜスイッチの直列接続はAND論理になるのですか?
A: 直列接続では両方のスイッチが閉じて初めて電流が流れるため、両方が1のときのみ出力が1になるAND論理に対応します。
Q: LEDが点灯する条件は何ですか?
A: 電流が流れることが条件であり、回路上のスイッチが電流を通す状態(オン)である必要があります。

関連キーワード: 論理回路、タイミングチャート、スイッチ回路、LED点灯、AND論理
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