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電気電子情報第一（前期）実験
G5. ディジタル回路
五島
「ディジタル回路」
数学
ブール代数 (Boolean algebra)
有限オートマトン理論 (finite automata theory)
ディジタル回路/論理回路 (digital circuit/logic circuit)
組み合わせ回路 (combinational logic)
順序回路 (sequential logic)
コンピュータ・ハードウェア
これらは「抽象化された論理回路」を扱う学問分野
抽象化された論理回路
論理ゲートはモデル
論理ゲートは，通常，電子回路でできている が，
「論理ゲート is 電子回路」ではない！
電子回路のアナログ的性質をいちいち考えていては，
数学的性質の考察や，大規模なシステム開発は不可能
5.0V
0.2V
0
4.5V
4.8V
1
1
物理的論理ゲートの構成
逆に言えば，
物理的論理ゲート
電子回路のアナログ的性質を忘れてもいいように作る
抽象的論理ゲート
どうしても忘れられない性質だけを取り出す
論理ゲートを特徴づける性質
性質
1. 入出力論理値 (0/1) の関係
2. 遅延
3. ノイズ耐性
4. エネルギーの消費と発熱
5. …
理想は スイッチ
では，どうやって？
実験の内容
1. CMOS インバータのアナログ的性質の測定
後述
2. D-FF
「FF のしくみを理解する」
3. 直列加算器
n bit の値 2つを，下位から順に加算
その制御回路
「ディジタル回路を作ってみる」
おせっかい
回路設計，配線図など，できるものは予めやっておく
実験中にカルノー図を描いている時間はない
レポート の 内容 (1/2)
この実験 (G5) のレポート限定
Conciseness
書くべきこと：オリジナルなこと
実験結果，考察等
その説明のために必要な実験の手順など
書くべきでないこと：冗長なこと
読者（採点者）にとって常識的なこと
–
ex) 論理ゲート一覧
参考文献としてあげれば済むこと
ページ数制限はなし
少なくても，多くても，悪印象
レポート の 内容 (2/2)
この実験 (G5) のレポート限定
書くべきこと：
結論：
「グラフから○○という性質が読み取れる．
この性質があると，△△となる．その結果，
論理ゲートを抽象モデルとして扱うことができる．」
結論を補強するように描かれたグラフ
今日やること
実験 1： CMOS インバータ
入出力特性
ゲートの遅延
負荷（容量）による変化
VDD
パルス
ジェネレー
タ
F.O.4 Inverter
Vin
V
V
Vout
実験 1：Low/High，閾値
入力  出力電圧特性を測定
Vout
VDD
Vin
VDD
Vout
O
Vth
VDD
Vin
実験 1：遅延
入力 → 出力 遅延を測定
Vin Vout
VDD
Vin
VDD
Vout
O
time
電源装置
パルス
ジェネレータ
電源 と 入力
出力をドライブするのは，入力ではなく，電源
VDD
VDD
充電
Vin
Vout
放電
注意事項
IC を壊さない
1. 定格電圧 (5V) を超えないようにする
IC を挿す 前に 電圧を調整する
–
電源装置
–
パルス・ジェネレータ
2. 足（ピン）を曲げない
抜き差しは，真っ直ぐ
抜く時は，エクストラクタを使う