ANDゲートの回路図と動作原理

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概要

トランジスタを使ってANDゲートを作る方法について解説する。

この記事を読むことで、ANDゲートが「AかつB」を電気回路で表現できる理由がわかる。

この記事はシリーズ「半導体からコンピュータを作る」の第７章である。

過去の章で前提となる知識を解説しているため、不明点があれば参照してほしい。

（本記事で行っている回路の解析方法の詳細は、第５章を参照）

また、記事の内容を理解した後、シリーズの他の記事を読み進めることで、半導体やコンピュータに関する知識を深めることができる。

ANDゲートは２つの入力端子を持ち、両方の入力がHのときのみ、Hを出力する（論理積）。

つまり、「AかつB」を表現できる論理回路である。

上の回路図において、Aは入力１、Bは入力２、Qは出力である。

また、 \(V_{dd}\) と \(V_{ss}\) は電源線であり、 \(V_{dd}\) は \(V_{ss}\) の対して高電位である。

つまり、 \(V_{dd}\) と繋がったところがH、 \(V_{ss}\) と繋がったところがLと考えることができる。

上図のオレンジの線がHとなる領域である。

入力A, BのうちHなのは１つのみなので、出力QがLになっていることがわかる。

ANDゲートは通常パッケージ化され、上図の回路記号で表現される。

１ビットの足し算を行うことができる半加算器を、NOTゲート・ORゲート・ANDゲートを組み合わせて作る方法、そしてその動作原理を解説する。