RSラッチ

動作解析

凡例

解析用の回路図は、青線を0、赤線を1とします。

(1)【保持動作】
出力$Q=1,\overline{Q}=0$の時に入力$S=0,R=0$となった場合

NAND1の入力は1・0　➔　出力は$Q=1$
NAND2の入力は1・1　➔　出力は$\overline{Q}=0$
となり、出力は変化しません。

したがって、$Q=1、\overline{Q}=0$の時に$S=0、R=0$になると、出力が変化しない保持動作をすることが確認できました。

(2)【保持動作】
出力$Q=0,\overline{Q}=1$の時に入力$S=0,R=0$となった場合

NAND1の入力は1・1　➔　出力は$Q=0$
NAND2の入力は0・1　➔　出力は$\overline{Q}=1$
となり、出力は変化しません。

したがって、$Q=0、\overline{Q}=1$の時に$S=0、R=0$になると、出力が変化しない保持動作をすることが確認できました。

(3)【リセット動作】
出力$Q=1,\overline{Q}=0$の時に入力$S=0,R=1$となった場合

まず初めに出力$Q=1,\overline{Q}=0$とします。

①
入力$S=0,R=1$を入力します。このとき、
NAND2の入力は0・1　➔　出力は$\overline{Q}=1$
となります。

②
NAND1の入力は1・1　➔　出力は$Q=0$
となります。

③・④
NAND2の入力は0・0　➔　出力は$\overline{Q}=1$
NAND1の入力は1・1　➔　出力は$Q=0$
で安定します。

以上より、$Q=1、\overline{Q}=0$の時に$S=0、R=1$になると、出力が$Q=0、\overline{Q}=1$になるリセット動作をすることが確認できました。

(4)【リセット動作】
出力$Q=0,\overline{Q}=1$の時に入力$S=0,R=1$となった場合

NAND1の入力は1・1　➔　出力は$Q=0$
NAND2の入力は0・0　➔　出力は$\overline{Q}=1$
となり、出力は変化しません。

以上より、$Q=0、\overline{Q}=1$の時に$S=0、R=1$になると、出力が$Q=0、\overline{Q}=1$のリセット状態のままであることが確認できました。

(5)【セット動作】
出力$Q=1,\overline{Q}=0$の時に入力$S=1,R=0$となった場合

NAND1の入力は0・0　➔　出力は$Q=1$
NAND2の入力は1・1　➔　出力は$\overline{Q}=0$
となり、出力は変化しません。

以上より、$Q=1、\overline{Q}=0$の時に$S=1、R=0$になると、出力が$Q=1、\overline{Q}=0$のセット状態のままであることが確認できました。

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(6)【セット動作】
出力$Q=0,\overline{Q}=1$の時に入力$S=1,R=0$となった場合

まず初めに出力$Q=0,\overline{Q}=1$とします。

①
入力$S=1,R=0$を入力します。このとき、
NAND1の入力は0・1　➔　出力は$Q=1$
となります。

②
NAND2の入力は1・1　➔　出力は$\overline{Q}=0$
となります。

③・④
NAND1の入力は0・0　➔　出力は$Q=1$
NAND2の入力は1・1　➔　出力は$\overline{Q}=0$
で安定します。

以上より、$Q=0、\overline{Q}=1$の時に$S=1、R=0$になると、出力が$Q=1、\overline{Q}=0$になるセット動作をすることが確認できました。

(7)【禁止動作】
$S=1,R=1$が禁止の理由

$S=1,R=1$の時、$Q=1,\overline{Q}=1$状態となります。
この状態から、保持状態$S=0,R=0$に切り替えようとしたときを考えます。

入力信号を２つ切り替えるので、そのタイミングによって次の３つの状態のどれかになります。
①$S=0$となった後に$R=0$になる
　⇒セット状態が保持される。（$Q=1,\overline{Q}=0$）
②$R=0$となった後に$S=0$になる
　⇒リセット状態が保持される。（$Q=0,\overline{Q}=1$）
③完全に同時のタイミングで$S=0,R=0$になる
　⇒（$Q=1,\overline{Q}=1$）と、（$Q=0,\overline{Q}=0$）の状態を繰り返します。
　　NANDゲートの遅延の個体差によって出力状態が崩れるまで繰り返します。

つまり、
$S=1,R=1$としてしまうと、$S=0,R=0$になった時に何が保持されるかわからず、不確定になってしまう問題があるため、$S=1,R=1$は禁止とされています。　

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