情報18【電験3種 機械】論理回路とタイムチャートから出力波形を選ぶ!平成25年度 A問題14 完全解説

電験3種 機械科目【情報】平成25年度 A問題14 AND・OR・NOTで構成した論理回路の出力Xをタイムチャートから求める

今回は平成25年度 機械科目 A問題14を解説します。情報16(令和7年度上期A問題14)・情報17(令和6年度下期A問題14)と論理式・正解が完全に一致する問題で、書籍内では本問(平成25年度)が最も古い出典にあたります。論理式X=A・C+B・C̄の論理回路に入力A,B,Cを加えたときの出力Xの波形を選びます。

論理回路をX=A・C+B・C̄という式に変換すると、Cが1のときはAの信号だけがXに現れ、Cが0のときはBの信号だけがXに現れるという関係になります。この性質を使えば波形を素早く判定できます。

目次

平成25年度 機械科目 A問題14: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25年度 A問題14 問題文
平成25年度 機械科目 A問題14 問題文

電験3種 機械科目 【情報】 平成25年度 A問題14

 図の論理回路に,図に示す入力A,B及びCを加えたとき,出力Xとして正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

入力A,B,Cの矩形波タイムチャートが問題図として与えられている。論理式X=A・C+B・C̄より,Cが1の区間はAがそのままXに、Cが0の区間はBがそのままXに現れる。

出力Xの波形選択肢(1)〜(5)は矩形波タイムチャート(画像参照)。

図 論理回路と入力A,B,Cのタイムチャート(問題図)
図 論理回路と入力A,B,Cのタイムチャート(問題図)

出題のポイント:論理式を2つの経路に分ける

論理式XイコールACプラスB Cバーを二つの経路に分けた解説図
C=1ならA、C=0ならBが出力Xに現れます。

論理式X=AC+B C̄は、ACとB C̄の二つの経路をORで合成したものです。C=1ではB C̄が0になってX=A、C=0ではACが0になってX=Bとなります。Cの値ごとに参照する入力を切り替えると、複雑な波形計算をせずに出力を追えます。

ポイント解説:Cを選択信号として読む

選択信号Cの値と有効な論理項および出力Xの対応表
C=0ではB Cバーが有効でX=B、C=1ではACが有効でX=Aです。

本問は情報16・情報17と論理式・正解が完全に一致する問題で、書籍内では本問(平成25年度)が最も古い出典です。ここでは、チェックポイント代入法とは別の視点として、論理式の意味を直接読み取る解法を紹介します。

X=A・C+B・C̄という式は、「Cが1のときはAだけがXに出力され、Cが0のときはBだけがXに出力される」という、Cによる切り替えスイッチのような性質を持っています。

問題の解説:Cの4区間で波形の出所を切り替える

Cの四つの時間区間で参照する入力をB、A、B、Aと切り替える解答図
原問題図のCの区間ごとにB、A、B、Aをつないだ波形が選択肢(3)です。

STEP1 論理回路を論理式に変換する

$$X=AC+B\bar C$$

STEP2 第1項A・Cの意味を確認する

AとCがともに1のときのみ1、それ以外は0。つまりCが1の区間ではAの値がそのままXに現れます。

STEP3 第2項B・C̄の意味を確認する

Bが1でCが0のときのみ1、それ以外は0。つまりCが0の区間ではBの値がそのままXに現れます。

STEP4 波形選択肢と照合する

タイムチャート上でCが1の区間はAの波形をそのままなぞり、Cが0の区間はBの波形をそのままなぞる、という条件を満たす波形が選択肢(3)です。

答え:(3)

💡 覚え方
X=A・C+B・C̄は「Cが1ならA、Cが0ならB」という切り替えスイッチとして読める。この直感的な理解があれば、チェックポイントを計算しなくても波形を直接なぞって判定できる。

⚠️ よくある間違い
第1項と第2項のどちらがCの1の区間・0の区間に対応するかを取り違えない(A・CはCが1のとき、B・C̄はCが0のとき)。

まとめ

論理式X=A・C+B・C̄
Cが1の区間X=Aをなぞる
Cが0の区間X=Bをなぞる
答え(3)

▼あわせて解きたい関連問題
・論理回路とタイムチャートから出力波形を選ぶ(令和7年度上期):【機械】令和7年度上期A問題14
・論理回路とタイムチャートから出力波形を選ぶ(令和6年度下期):【機械】令和6年度下期A問題14

📚 次に解くべき関連問題
【機械】令和6年度下期A問題14(情報17)
【機械】令和7年度上期A問題14(情報16)
【機械】令和3年度A問題14(情報21)
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