XORを作ろう(NANDバージョン)

電気電子実験

ここでは,74シリーズのIC(7400)を用いてXORを作る方法について説明します。

以前の投稿でXORをNOT,AND,ORで構築する方法について述べました。NOTは7404,ANDは7408,ORは7432,,,以前の投稿の完成写真を見ていただけるとわかるのですが,大きめのブレッドボードを使ってます,,,そう,あの方法ではICを贅沢に3個も使ってしまっているのですよ。

ところが,XORをIC1個で実現する方法があります。以前の投稿でも述べましたが74シリーズでXORを単独で構築できるICは残念ながらありません。でも,大丈夫です。その方法について説明します。

まず,結論から示します。下の回路図がXORを実現する回路図です。

いかがですか?この対称性が美しいですね!ところで,お察しのいい方はわかったかと思いますが,この回路は74シリーズの7400を使うんだな,74シリーズのICって1つの中に複数の論理ゲートが入ってたな,,,もしかして!そう,そのもしかしてです。7400を使えば,XORは1つのICでできてしまうのです。下に7400のピン配置図と内部構造を示します(データシート参照)。

ね,NANDゲートが4つ入ってますね。ところでNANDって説明しましたっけ?したに真理値を示します。

どうですか?気づきましたか。そうです,NANDはANDの否定なんですね。NANDはNot ANDなのです。

では,次に,なぜNANDでXORができるの?ってことですよね。ここからはブール代数を用いた式変形が出てきます。我慢してついてきてください。ちなみに,⊕記号はXORを表します。

式変形がわからない場合はコメントをください。ここでは,式変形はできたものとします。最後の式を見てください。

NANDすなわちANDの否定が3重の入れ子になっていることがわかります。赤のラインで囲った2個のNAND,緑のラインで囲った2個のNAND,青のラインで囲った1個のNAND,合計5個のNANDで構成されているのがわかります。ん,5個?安心してください,赤のラインで囲ったNAND2個は同じものなので,実質4個のNANDでXORを構築することができます。

では,入力のスイッチ回路と出力のLED回路を加えたXORの回路図を下に示します。

では,実際に回路を組んでみます。

ボタンをどちらかだけ押したらLEDが点灯するならば成功です。どうですか,ちゃんと動きましたか?

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