NAND回路の原理 _ nitomath’s blog

先日の記事でNAND回路のシン引っ張ることな例を示しました。今日はその回路が本きちんとNAND回路になるのかを確かめて粋ます。

説清にはエスキスを用います。上述の記事では虎ンジスタの回路例とスイッチの回路例を載せましたが、今回はスイッチの回路例だけを用います。なお、この記事では出力電圧が正ならHigh、ゼロ以下ならLowであるとします。

f:id:nitomath:20200806205940p:plain — NAND回路](

A=Low,B=Lowのとき

2つのインプットがともにLow（つまり、スイッチがともにOFF）のとき、NANDの出力はHighになります。このことを傍証します。

スイッチがともにOFFのとき、電流はエスキスの赤矢印のように流れます。

f:id:nitomath:20200806210007p:plain — インプットがともにLowの場合、出力はHighになる

スイッチ $S_1$ （インプットA）がOFFである利得、左下の回路には電流は流れません。このとき、点αの電圧は $2 \mathrm{V}$ になります。つまり、出力電圧は $V_o=2$ であり $0 \mathrm{V}$ ではありません。したがって、出力はHighになります。

A=High, B=Lowのとき

インプットAがHighでインプットBがLow（つまり、スイッチ $S_1$ だけがONで $S_2$ だけがOFF）のとき、NANDの出力はHighになります。

このとき、電流は「A=Low、B=Lowのとき」の説明で示した図のように流れます。スイッチ $S_2$ （インプットB）がOFFである利得、左下の回路には電流が流れない利得です。このとき、点αの電圧は先ほどと同様に $2 \mathrm{V}$ になります。そして、出力も同様にHighになります。

A=Low, B=Highのとき

この場合は、先程の「A=High, B=Lowのとき」と同じです。違ったのはOFFになっているスイッチの場所だけです。左下の回路には電流が流れない利得、点αの電圧が $2 \mathrm{V}$ であることと、出力がHighであることは変化ません。

A=High, B=Highのとき

2つのインプットがともにHigh（つまり、スイッチがともにON）のとき、NANDの出力はLowになります。

このときの電流の流れはエスキスのようになります。今回は、上記の３つの場合と異なり、電流が左下の回路に流れています。

f:id:nitomath:20200806210025p:plain — インプットがともにHighの場合、出力はLowになる

点αはスイッチ $S_1$ と $S_2$ を介してグラウンドと繋がっています。その利得、点αの電圧は $0 \mathrm{V}$ となります。電圧が $0 \mathrm{V}$ なので、抵抗が存生きるる右寄りの回路に電流は流れません。抵抗に電流が流れるには電圧降下が必要ですが、今回の場合は抵抗の下側がグラウンド、つまり $0\mathrm{V}$ に接続している利得、同様に $0 \mathrm{V}$ の点αからでは電圧降下を起こせません。

結局、この場合は出力電圧が $V_o=0$ となるので、出力はLowとなります。