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このページでは、デジタル,DIGITAL,論理回路,ロジックICについて説明しています。 デジタルとは主にコンピュータ(パソコン、マイコン)等で処理を行うために電気信号のＯＮとＯＦＦで処理する方法のことです。ＯＮとＯＦＦは２進数を用いることで数字が表現できるようになり、この数字を文字に割り当てたり、画素の輝度に割り当てたりすることで、様々な情報を処理できるようになります。 ＯＮ／ＯＦＦのスイッチやＯＮ／ＯＦＦ表示のＬＥＤといった２値の情報はデジタル情報として、そのまま扱えます。しかし、自然界の情報は多くの場合がアナログ情報です。こういったアナログ情報をデジタル処理するためにＡＤコンバータ（Analog/Digital Converter）を用います。また、情報を出力する際はＤＡコンバータでアナログに戻します。 |
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２進数(Binary)を用いることで、アナログ情報とデジタル情報を容易に相互変換することが出来ます。例えば、前述のＡＤコンバータやＤＡコンバータはアナログ量の電圧を２進数の数値情報に変換したり、数値情報を電圧に戻すことが可能です。 ２進数とは０と１だけで表すことのできる数値列で、２進数の桁数はビット数で示します。８ビットのデジタル情報は00000000〜11111111の256とおりで、10進数に変換すると0〜255に相当します。例えば、0〜5Vの電圧を0〜255の数値情報に割り当てることがＡＤコンバータの役割です。 |
論理回路(Logic Circuits)は２進数の各ビット情報を演算する役割を担います。主な演算方法は、NOT(Inverter)演算、AND演算、OR演算、XOR演算の４種類です。しかし、実際に使われるのは、回路の汎用性や回路規模を考慮した、NAND演算とNOT演算の２種類が主役になります。これらの役割を下表に示します。
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ロジックICには主に以下のようなシリーズがあります。電子工作では74HCシリーズが良く使われます。より高速な74VHCシリーズや74ACシリーズもあります。また、水晶発信器を構成するためには74HCU04が使われたり、5V TTLを入力するために74HCTシリーズが使われたりする場合もあります。
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ＣＭＯＳとＴＴＬは入出力の電圧に違いがあり、原則として互換性がありません。下表に3.3V CMOS、5V CMOS、5V TTLのレベルの違いの一例を示します。
上表から5V CMOSと5V TTLには明らかに相違があり、5V CMOSに5V TTLを入力しても互換性が無いことが分ります。しかし、3.3V CMOSと5V TTLの特性は近いことも分ります。このように近い特性があるので、実力的には以下のような互換性がある場合があります。ただし、こういった使い方は保証されておらず、また使用環境や製造元、型名などによって使えたり使えなかったりするので御注意ください。
△：トレラント対応の74VHC等を3.3V動作させて変換する
×：ＴＴＬ入力対応の74HCT等を5.0V動作させて変換する |
多く用いられているロジックICに74HCシリーズがあります。74HCはハイスピードCMOSのロジック回路で汎用的に用いられており価格が安く入手性も良好です。しかし、動作速度が遅い欠点があります。下表に良く使用する74HCシリーズの型番と内蔵の論理回路をまとめます。まとめ買いの際の参考にしてください。
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