電験三種 令和7年度上期 機械 問14｜論理回路（機械）

この回路は「C が 1 のときは A を、C が 0 のときは B を、そのまま出力する」はたらきをします。C に付いている三角形に丸の記号（NOT）は、1 と 0 を入れ替える部品です。図の時間を C が 0 の区間と 1 の区間に分けて、C が 0 の区間では B の波形、C が 1 の区間では A の波形を写し取ると、(3) の波形になります。正答は(3)です。

(1)回路を式にする：上の AND 回路には A と C、下の AND 回路には B と「C の否定」が入り、2つの出力が OR 回路でまとめられる。よって X ＝ A・C ＋ B・C̄ （C̄ は C の否定）。

(2)式の意味：C ＝ 1 のとき X ＝ A、C ＝ 0 のとき X ＝ B。つまり C で A と B を切り替える回路（セレクタ）。

(3)図の C は、最初が 0、次に 1、次に 0、最後に 1 と変わる。区間ごとに写し取る。

・最初（C ＝ 0）：B の波形 → 最初に1つのパルス

・2番目（C ＝ 1）：A の波形 → 2つのパルス

・3番目（C ＝ 0）：B の波形 → 1つのパルス

・最後（C ＝ 1）：A の波形 → 2つのパルス

(4)選択肢との照合：パルスは全部で6つ（1番目1つ・2番目2つ・3番目1つ・最後2つ）で、この並びになっているのは(3)だけである。(1)は最後の区間の前のパルスが無く、(2)は3番目の区間のパルスと最後の区間の後ろのパルスが無く、(4)は2番目の区間の後ろのパルスと最後の区間の後ろのパルスが無く、(5)は2番目の区間（C ＝ 1）に B のパルスが出ている。正答は(3)です。

本問は、論理回路から論理式を作り、入力波形（タイムチャート）から出力波形を区間ごとに決めていく問題です。

【論理式の作り方】AND は「かつ」（積）、OR は「または」（和）、NOT は否定です。回路を出力側から読むと、OR の2つの入力は、AND(A, C) と AND(B, NOT C) です。したがって

X ＝ A・C ＋ B・C̄

となります。C が 1 なら第2項が 0 になり X ＝ A、C が 0 なら第1項が 0 になり X ＝ B です。このように、1つの信号で2つの入力のどちらかを選ぶ回路をマルチプレクサ（セレクタ）といいます。

【タイムチャートの読み方】入力の C が切り替わる時刻で区間を分け、区間ごとに「どの入力を出力に通すか」を決めるのが基本です。

・C ＝ 0 の区間：X ＝ B。A の変化は出力に現れない（A のパルスを B と取り違えない）

・C ＝ 1 の区間：X ＝ A。B の変化は出力に現れない

本問では、C ＝ 0 の3番目の区間にある A のパルスと、C ＝ 1 の2番目の区間・最後の区間にある B のパルスは、出力に出てはいけません。一方で、C ＝ 0 の区間の B のパルスと、C ＝ 1 の区間の A のパルスは、出力に出なければなりません。この出る・出ないが選択肢を分ける点です。

【誤りの選択肢の見分け方】出力は、1番目の区間に B 由来の1つ、2番目の区間に A 由来の2つ、3番目の区間に B 由来の1つ、最後の区間に A 由来の2つのパルスが出ます。

・(1)：最後の区間で A のパルスの前の1つが出ていない

・(2)：3番目の区間の B のパルスと、最後の区間の後ろの A のパルスが出ていない

・(4)：2番目の区間の後ろの A のパルスと、最後の区間の後ろの A のパルスが出ていない

・(5)：C ＝ 1 の2番目の区間に、出てはいけない B のパルスが出ている（A のパルスの一部も欠けている）

このように、区間ごとに「通す入力」を決めてから、パルスの数と位置を1つずつ照合すると、見落としを防げます。

【関連】セレクタ回路は、デジタル回路でデータを切り替える基本部品です。式 A・C ＋ B・C̄ を見たら「C で A と B を切り替える」と読めるようにしておくと、波形を1つずつ追わなくても、出力の見当を付けられます。正答は(3)です。