理論
電験三種 令和7年度下期 理論 問18(b)
問題・正答・学習用解説
問題
NAND ICを用いたパルス回路について，次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし，高電位を「1」，低電位を「0」と表すことにする。(b) 図3の三つの回路はいずれもマルチバイブレータの一種であり，これらの回路図においてNAND ICの電源及び接地端子は省略している。同図(ニ)，(ホ)，(ヘ)の入力の数がそれぞれ0，1，2であることに注意して，これら三つの回路と次の二つの性質を正しく対応づけたものの組合せとして，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。性質I：出力端子からパルスが連続的に発生し，ディジタル回路の中で発振器として用いることができる。性質II：「0」や「1」を記憶する機能をもち，フリップフロップの構成にも用いられる。
選択肢
正答と解説
正答：（2）
正答の考え方
正解は(2)です。マルチバイブレータは安定状態の数によって3種類に分類されます。入力数0の(ニ)は外部入力をもたず、回路自身が二つの状態を交互に行き来して自走発振する『非安定（無安定）マルチバイブレータ』で、出力端子から連続的にパルスを出すため、ディジタル回路の発振器として使えます。これが性質I（発振器として用いる）に対応します。入力数2の(ヘ)は二つの安定状態をもち、入力（セット／リセット）で状態を切り替えるとその状態を保持し続ける『双安定マルチバイブレータ』で、これがフリップフロップそのものであり「0」「1」を記憶する機能をもちます。これが性質II（記憶機能・フリップフロップ）に対応します。なお入力数1の(ホ)は、トリガを与えると一定幅のパルスを1つ出して元に戻る『単安定マルチバイブレータ』で、いずれの性質にも該当しません。したがって性質I→(ニ)、性質II→(ヘ) と対応づけた(2)が正解です。
各選択肢の解説
選択肢1
性質IIを(ホ)に対応させていますが誤りです。記憶機能をもつのは双安定の(ヘ)で、(ホ)は単安定マルチバイブレータ（一定幅パルスを1つ出すだけ）であり記憶機能はありません。
選択肢3
本選択肢は性質Iを(ホ)，性質IIを(ニ)としています。(ホ)はトリガごとに1パルスを出す単安定回路で，連続発振しません。(ニ)は非安定回路で，記憶機能をもつ双安定回路ではありません。正しくは連続発振する性質Iが(ニ)，記憶する性質IIが(ヘ)です。
選択肢4
性質Iを(ホ)に対応させていますが誤りです。連続的にパルスを発生して発振器となるのは(ニ)で、(ホ)は単安定でトリガごとに1パルスを出すだけです。
選択肢5
性質Iを(ヘ)、性質IIを(ホ)とする対応は誤りです。発振器は非安定の(ニ)、記憶（フリップフロップ）は双安定の(ヘ)であり、対応がいずれも合っていません。
周辺知識
マルチバイブレータは安定状態の個数で3種類に整理すると覚えやすいです。(1) 非安定（無安定）マルチバイブレータ：安定状態が0個。外部入力なしで二つの状態を交互に繰り返し、連続パルス（矩形波）を発生する『発振器・クロック源』。(2) 単安定マルチバイブレータ：安定状態が1個。トリガ入力を1つ受けると一定時間だけ反転し、決まった幅のパルスを1個出して自動的に元へ戻る『パルス幅生成・タイマ』。(3) 双安定マルチバイブレータ：安定状態が2個。セット／リセット入力で状態を保持する『記憶素子＝フリップフロップ』で、レジスタやカウンタの基本要素。本問は『入力の数（0・1・2）が種類に対応する』というヒントが秀逸で、入力0＝非安定（自走）、入力2＝双安定（状態保持に2入力）と結びつけられます。フリップフロップには RS・JK・D・T などの種類があり、順序回路（記憶をもつ回路）の中核をなす点も合わせて押さえておきましょう。