エンベデッドシステムスペシャリスト 2018年 午前2 問16
問題文
マイコンの出力ポートに接続されたランプ回路を図に示す。ランプが点灯するのはどの場合か。
選択肢
ア：（正解）
イ：
ウ：
エ：
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論理積回路とランプ点灯【午前2解説】
正解の理由
図の論理回路は、信号Aと信号Bの両方がHighのときに出力がHighになる論理積回路です。論理式では、出力を とすると次のように表せます。
出力がHighになると、トランジスタのベースに電流が流れてトランジスタがオンになります。すると、Vccからランプ、トランジスタを通って接地へ電流が流れ、ランプが点灯します。
したがって、信号Aと信号BがともにHighであるアが正解です。
解法ステップ
-
ランプを点灯させる条件を確認します。
トランジスタがオンになると、ランプを通る電流の経路ができて点灯します。 -
トランジスタをオンにする条件を確認します。
ベースにHighの信号が加わると、トランジスタがオンになります。 -
論理回路の出力条件を確認します。
論理積回路の出力は、AとBの両方がHighのときだけHighです。 -
選択肢を照合します。
両方がHighなのはアです。
選択肢別の誤答解説
- ア：AとBがともにHighです。論理積回路の出力がHighとなり、トランジスタがオンになるため、ランプが点灯します。
- イ：AはHighですが、BはLowです。論理積回路の出力はLowとなるため、ランプは点灯しません。
- ウ：AはLowですが、BはHighです。片方がLowなので、論理積回路の出力はLowとなり、ランプは点灯しません。
- エ：AとBがともにLowです。論理積回路の出力はLowとなるため、ランプは点灯しません。
よくある誤解
-
入力の片方がHighなら点灯すると考える
論理積回路は、入力の両方がHighの場合にだけ出力がHighになります。片方だけがHighでは点灯しません。 -
トランジスタがオンになるとランプが消えると考える
この回路では、トランジスタがオンになることでランプを通る電流経路ができ、点灯します。 -
ランプの電流は信号A・Bから供給されると考える
A・Bはトランジスタを制御する信号です。ランプの電流はVccから供給されます。
補足コラム
ベース側の抵抗は、トランジスタに流れ込む電流を制限します。また、ベースから接地へつながる抵抗は、入力がLowのときなどにベース電位を低く保ち、トランジスタが意図せずオンになるのを防ぎます。ランプと直列の抵抗は、ランプに流れる電流を制限する役割があります。
FAQ
AかBのどちらか一方だけがHighの場合、ランプは点灯しますか？
点灯しません。論理積回路の出力はLowとなり、トランジスタがオフになるためです。
点灯しません。論理積回路の出力はLowとなり、トランジスタがオフになるためです。
信号A・BがHighのとき、ランプの電流はどこを流れますか？
Vccからランプ、トランジスタのコレクタ・エミッタ間を通り、接地へ流れます。
Vccからランプ、トランジスタのコレクタ・エミッタ間を通り、接地へ流れます。
関連キーワード: 論理積回路、トランジスタ、ベース電流、プルダウン抵抗、電流制限抵抗
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