デジタル回路とは?

 デジタル回路とは、デジタル信号やデータを電子回路で処理して、計算、圧縮、伸張、記録するもので、コンピューターやスマートフォンなどに広く使われている技術です。

 デジタル回路は、信号やデータを0と1の2進数で扱うため、性能のバラつきの大きい半導体でも高い精度を保て、安く作ることができます。

 デジタル回路は、基本的にAND回路、OR回路、NOT回路の3つの回路だけで理論的にはどのような回路でも実現できます。

 みなさんが使っているパソコンやスマートフォンなどに使われているCPUなども、AND,OR,NOTの組み合わせて実現されています。

AND回路

 AND回路は、すべての入力が1のときだけ出力が1になる回路で、非常停止ボタンが押されていなくて、防護ドアが閉まっていて、運転開始ボタンが押された時などというように、すべての条件が整ったのを計算するために使われます。

 電車なども、すべてのドアが閉まっていないと発車できないような回路に使われます。

 コンピューターの演算回路などでは、入力が1と1のときだけ出力が1になる、つまり1+1=10となるような桁上がり(キャリー)(ぱみゅぱみゅ)な回路などに使われます。

AND回路の真理値表(全部の入力が1のときだけ出力が1になる)
AND回路の論理記号(MIL記号)

OR回路

 入力のうち、どれか一つでも1になると出力が1になる回路です。たとえば、複数ある非常停止ボタンのうち、どれか一つでも押されれば、運転を非常停止するような場合に使われます。

 実際には、非常停止の回路は、断線するなど故障したときでも機能するように、NOTのANDで組まれます。その場合、非常停止ボタンがどれか一つでも押されるか、配線がどこか一か所でも断線するか、非常停止ボタンが一つでも接触不良を起こせば非常停止が働きます。

OR回路の真理値表(どれか1つでも入力が1になると出力が1になる)
OR回路の図記号(MIL記号)

NOT回路

 入力が1だと出力は0に、入力が0だと出力は1になる回路です。つねに入力とは反対になるのでNOT回路と呼ばれますが、入力と出力が逆になることから「インバーター回路」(反転の意味)とも呼ばれます。

 電子キーでは、このボタンとこのボタンが押されていて、このボタンとこのボタンが押されていないなどの(ちょっとわかりにくいですが)、オンをオフに、オフをオンにする回路です。

 上を下に、下を上に、パイレーツ・オブ・カリビ○○の世界ですね。

NOT回路の真理値表(入力が1になると出力が0になる)
NOT回路の図記号(MIL記号)

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