３.電気回路 橋本さんの原稿を元に、鈴木がHTMLにしました。
(1) オームの法則
(2) 抵抗器の表示
抵抗器には、抵抗値が数字で書いてあるものと、カラーコードで表したものがある。
(3) 発光ダイオードを光らせよう
(Light Emitting Diode)
ＬＥＤを光らせるには、順方向バイアスをかける。
ＬＥＤを直接電池につなぐとＬＥＤが焼き切れてしまうので、保護抵抗を直列につなぐ。
ＬＥＤの両端にかかる電圧は約２Ｖになる。
ＬＥＤを流れる電流が５～３０mAになるように保護抵抗の値を決める。
問 電源電圧を９Ｖ、電流値を１０mAとして、必要な保護抵抗の値を
求めよ。
やってみよう
実際に回路を組み立てて、ＬＥＤを光らせてみよう。
(ＬＥＤの向きに気をつけること)
(4) トランジスタのスイッチ回路
ＯＮ
ベースに少しだけ電流を流す。
↓
【 】
ＯＦＦ
ベースに電圧を加えない。
↓
【 】
やってみよう
上の回路図を参考にして、指で触れるとＬＥＤが光るセンサー回路をつくろう。
（サンプルと同じ動作をするもの）
(5) 論理回路（ゲート回路）
ディジタル機器の中で、２進数(０と１)の基本的な演算をする回路。
①ＡＮＤ回路 ②ＯＲ回路
すべての入力が１のとき 入力に１つでも１があれば
だけ出力が１になる回路 出力が１になる回路
③ＮＯＴ回路（インバータ） ④ＮＡＮＤ回路
入力と逆の信号を すべての入力が１のときだけ出力が０になる回路
出力する回路 ＡＮＤ回路＋ＮＯＴ回路
⑤ＮＯＲ回路 入力がすべて０のときだけ出力が１になる回路 ＝ ＯＲ回路＋ＮＯＴ回路
やってみよう
表計算ソフトでも論理演算ができる。
１－２－３でこれらの論理回路の入出力の関係表を
作成し、これらの表の空欄を埋めよう。
＊論理演算子 ＃ＡＮＤ＃
＃ＯＲ＃
＃ＮＯＴ＃
(6) 論理回路をつくろう
やってみよう トランジスタを使って論理回路をつくり、動作の様子を確かめよう。
①ブレッドボード上に、以下の回路を組み立てる。
②電圧による信号の入出力が一目で分かるように、Ａ，Ｂ，ＹそれぞれにＬＥＤを付ける。
（ＮＯＴ回路の出力Ｙを見るためのＬＥＤを参考に、各自適切にＬＥＤを加えること）
③回路図のＡやＢを０Ｖや９Ｖにつないで０と１を入力し、出力の変化を見る。
①ＮＯＴ回路 ②ＯＲ回路
③ＡＮＤ回路 ④ＮＡＮＤ回路（友達２人で協力する）
(7) 演算回路
論理回路の組合せで二進数の計算ができる。
①半加算器
下図の論理回路の組合せによる、入力と出力の関係を考えよう。
|
|
| 入 力 |
出 力 |
| Ａ |
Ｂ |
Ｃ |
Ｓ |
０
０
１
１ |
０
１
０
１ |
|
|
|
・この入出力の関係は【 】ケタの二進数の【 】と同じ。
・ただし、この回路では上位への【 】はあるが、下位からの【 】がない。
↓
不完全な【 】なので【 】という。
 |
Ａ 被加数
Ｂ 加 数
Ｓ 和
Ｃ ケタ上げ
|
②全加算器
下位からの【 】を取り入れた加算器を【 】という。
Ｃｉｎ 下位からのケタ上げ
Ｃｏｕｔ 上位へのケタ上げ
|
|
| 入 力 |
出 力 |
| Ａ |
Ｂ |
Ｃｉｎ |
Ｃｏｕｔ |
Ｓ |
０
０
１
１ |
０
１
０
１ |
０
０
０
０ |
|
|
０
０
１
１ |
０
１
０
１ |
１
１
１
１ |
|
|
|
全加算機は、半加算器２個とＯＲ回路で構成できる。
やってみよう
実際に回路を組み立てる代わりに、『加算回路.123』を用いて半加算器と全加算器の
動作を確かめよう。
半加算機１つ、全加算機２つをうまく配線すると、３ｂｉｔの加算回路を作れる。
表計算上で、セルに参照したいセルのアドレスを書くことが、回路では配線を結ぶことに当たる。
