今回は平成18年度 機械科目 B問題18を解説します。有接点スイッチのチャタリングを防止できる回路を2つ選ぶ(a)と、共通クロックで動作する3個のJK-FF回路について、出力(Q3,Q2,Q1)から入力(J3,J2,J1)を順に追跡する(b)の問題です。
(a)はRSフリップフロップ回路とシュミット・トリガ回路がヒステリシス特性によりチャタリングを吸収する仕組みを理解します。(b)はJKフリップフロップの真理値表（J=1,K=1で反転）に基づき、入力パルスを1つずつ加えて(Q3,Q2,Q1)の状態を順に追跡します。
平成18年度 機械科目 B問題18：問題文と選択肢
まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。
電験3種 機械科目 【情報】 平成18年度 B問題18
フリップフロップを含む回路を考える。その入力は，手動式パルス発生回路からの信号パルスである。次の(a)及び(b)に答えよ。
(a) 手動式パルス発生回路において，有接点スイッチSWを切り換えてパルスを発生させると，出力信号にチャタリングが発生する場合がある。そのため，手動式パルス発生回路にはチャタリング防止回路が必要になる。図A，図B，図C及び図Dが示す回路のうち，スイッチの切り換えによるチャタリングが出力に出ないパルス発生回路は二つある。その二つは下記の選択肢のうちどれか。ただし，図Cの図記号は，シュミットトリガNOTゲートである。なお，各論理素子には+5〔V〕の電源電圧が加えられているものとする。
(b) フリップフロップを含む回路として，図に示すような3個のJK-FF（JK-フリップフロップ）を考える。入力信号パルスは，JK-FFの各C端子に同時に加わり，JK-FFの出力(Q3,Q2,Q1)に信号が現れる。JK-FFは初期状態において，出力(Q3,Q2,Q1)の値は，(0,0,0)2であるとする。図の回路に一つめの入力信号パルスが加わると，そのとき(J3,J2,J1)の値は，（ア）2になる。また，二つめの入力信号パルスが加わると，そのとき(J3,J2,J1)の値は，（イ）2になる。以下，三つめ，四つめの入力信号パルスが加わり，五つめの入力信号パルスが加わった後の(J3,J2,J1)の値は，（ウ）2になる。上記の記述中の空白箇所(ア)，(イ)及び(ウ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
（1）図AとB （2）図AとC （3）図AとD （4）図BとC （5）図CとD
（ア） （イ） （ウ） (1) 0,0,1 0,1,1 0,0,1 (2) 0,0,1 0,1,1 0,1,0 (3) 0,1,1 0,0,1 1,0,1 (4) 1,0,0 1,1,0 1,0,1 (5) 0,1,1 0,0,1 0,0,1
出題のポイント：チャタリングを止める2つの回路
(a)は状態を保持するNAND形RSラッチ（図B）と、RC平滑回路にヒステリシスを持つシュミットトリガNOTを組み合わせた回路（図C）がチャタリングを抑えます。(b)は全段に同じクロックが入る同期回路なので、現在のQから各J、Kを求め、3段を同時に更新します。
ポイント解説：Q状態からJ入力を計算
(a)はチャタリング防止に必要な保持またはヒステリシスの働きを見抜く知識問題です。(b)は、3個のJK-FFへ同じクロックが加わる同期回路について、JKフリップフロップの動作表に基づいて状態を同時更新する問題です。
チャタリング防止には、NAND形RSラッチの保持動作やシュミットトリガの電圧ヒステリシスが有効です。(b)では J1=Q3バー・K1=1、J2=K2=Q1、J3=Q1・Q2・K3=1 という配線を先に読み取り、Q出力とJ入力を分けて記録します。
問題の解説：QとJを1パルスずつ追う
STEP1 (a) チャタリング防止に有効な回路を判定する
図B（RSフリップフロップ回路）：SWオン時にS=1となり出力Q=1に確定。接点がバウンドしてもS=1が保たれる限り出力は変化せず，チャタリングが出力に現れません。
図C（シュミット・トリガ回路）：CR積分回路とヒステリシス特性を持つシュミットトリガNOTゲートの組合せにより，SWのチャタリングが出力の変化に反映されません。
よって正解は図Bと図C＝選択肢(4)です。
STEP2 (b) JKフリップフロップの動作規則を確認する
J=1,K=0でセット（Q=1）、J=0,K=1でリセット（Q=0）、J=0,K=0で保持、J=1,K=1で反転します。本問の配線は J1=Q3バー・K1=1、J2=K2=Q1、J3=Q1・Q2・K3=1 です。初期状態(Q3,Q2,Q1)=(0,0,0)では(J3,J2,J1)=(0,0,1)となります。
STEP3 (b) 1つめ・2つめのパルスをトレースする
1つめのパルス：更新前はJ1=K1=1なのでQ1が0から1へ反転し、FF2は保持、FF3はリセットされます。更新後は(Q3,Q2,Q1)=(0,0,1)。このQから次の入力を計算すると(J3,J2,J1)=(0,1,1)となり、（ア）は011です。
2つめのパルス：更新前はJ1=K1=1、J2=K2=1なのでQ1とQ2がともに反転し、Q3は0のままです。更新後は(Q3,Q2,Q1)=(0,1,0)。したがって(J3,J2,J1)=(0,0,1)となり、（イ）は001です。
STEP4 (b) 3〜5つめのパルスをトレースしまとめる
3つめ後はQ=011・J=111、4つめ後はQ=100・J=000です。5つめでは、FF1とFF3がリセット、FF2が保持となってQ=000へ戻ります。このQから(J3,J2,J1)=(0,0,1)と求まり、（ウ）は001です。
以上より（ア）(0,1,1)（イ）(0,0,1)（ウ）(0,0,1)の組合せである(5)が(b)の正解です。
答え：(a)-(4)，(b)-(5)
💡 覚え方
チャタリング防止の代表回路はRSフリップフロップとシュミット・トリガ回路（ヒステリシス特性がポイント）。JKFFのトレースはJ=1,K=1→反転，J=0,K=0→不変という基本ルールを1パルスずつ丁寧に適用する。
⚠️ よくある間違い
図A・図Dのような単純なゲート組合せ回路がチャタリング防止に有効だと誤認しない（ヒステリシスや保持特性を持つ構成でなければ防止できない）。JKFFのJ,K値を出力Qの値と取り違えない。
まとめ
| (a) 答え | 図BとC（(4)） |
| (b) 初期状態 | (Q3,Q2,Q1)=(0,0,0) |
| (b)(ア) 1つめ | (0,1,1) |
| (b)(イ) 2つめ | (0,0,1) |
| (b)(ウ) 5つめ後 | (0,0,1) |
| 答え | (a)-(4)，(b)-(5) |
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