電気電子情報第一（前期）実験 G5. ディジタル回路

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1 電気電子情報第一（前期）実験 G5. ディジタル回路
五島

2 「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

3 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 4.5V 1 4.8V 1

4 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

5 論理ゲートを特徴づける性質 性質 入出力論理値 (0/1) の関係 遅延 ノイズ耐性 エネルギーの消費と発熱 … 理想は スイッチ
では，どうやって？

6 実験の内容 CMOS インバータのアナログ的性質の測定 後述 D-FF 「FF のしくみを理解する」 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」

7 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

8 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

9 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

10 今日やること

11 実験 1： CMOS インバータ V V VDD Vin Vout 入出力特性 ゲートの遅延 負荷（容量）による変化
F.O.4 Inverter パルス ジェネレータ V V Vin Vout

12 実験 1：Low/High，閾値 入力  出力電圧特性を測定 Vout VDD VDD Vin Vout Vin O Vth VDD

13 実験 1：遅延 入力 → 出力 遅延を測定 Vin Vout VDD VDD Vin Vout time O

14 電源装置 パルス ジェネレータ

15 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

16 注意事項 IC を壊さない 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 足（ピン）を曲げない
電源装置 パルス・ジェネレータ 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