平成22年度春期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 午前II 問17
【問題17】
回路の端子 X に図に示す幅 5 ミリ秒のパルス信号を入力したときに端子 Y に現れる信号波形として、適切なものはどれか。ここで、RC 回路の時定数 τ を約 1 ミリ秒、ゲート遅延は τ に比べて十分に小さいものとする。
入力信号の立ち上がり・立ち下がりに合わせて、端子 Y の信号が遅れて出力される。
入力信号の立ち上がりに伴い、RC 回路の影響で端子 Y に短いパルスが出力される。
入力信号の立ち上がり後、端子 Y で信号の立ち上がりがスムーズに出力される。
入力信号の立ち上がりに連動して、端子 Y の信号がそのまま出力される。
【解説】
この回路では、端子 X の信号は RC 回路を通過し、その後 AND ゲートに入力されます。以下の動作が重要です:
- RC 回路の動作:
– 入力信号の立ち上がり時にコンデンサは充電を開始し、電圧は指数関数的に上昇します。
– 時定数が 1 ミリ秒であるため、入力信号が 5 ミリ秒の間 HIGH を維持しても、完全に充電されることはありません。
– 信号が 5 ミリ秒後に LOW に戻ると、コンデンサは指数関数的に放電を開始します。
- AND ゲートの動作:
– RC 回路によって遅延された信号と、元の入力信号 X が AND 演算されます。
– 結果として、出力信号は入力信号 X の立ち上がり・立ち下がりに応じて変化しますが、RC 回路による遅延が反映されます。
図中のイは入力信号の立ち上がりに伴い、RC 回路の影響で端子 Y に短いパルスが出力される波形です。時定数 τ = 1 ミリ秒を考慮した正しい出力となります。
出典:平成22年度 春期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 午前II 問17