論理回路【logic circuit】

概要

論理回路（logic circuit）とは、デジタル信号を処理して論理演算や記憶などを行うための電子回路。単純な論理演算を行う回路を膨大な数組み合わせればCPU(MPU/マイクロプロセッサ)のような複雑な装置を作ることができる。

二状態のいずれかを取るデジタル信号を入力および出力とする論理素子を配線で結び、様々な論理演算や記憶を行う回路を構成する。信号の状態は論理的には2進数の「0」と「1」、あるいは真偽値（真理値/ブール値）の「真」と「偽」に対応し、物理的には電圧の高低で表すことが多い。高電圧を「真」や「1」に対応付ける方式を「正論理」、逆を「負論理」という。

論理素子は「論理ゲート」（logic gate）とも呼ばれ、何らかの論理演算を行う機能を持った単体の素子である。一つ以上の入力を取り、所定の演算を行って一つの信号を出力する。実際の電子回路上では抵抗やトランジスタなど複数の電子部品を組み合わせて実装される。図で表す際の記号には標準規格があり、MIL記号やJIS記号などがよく用いられる。

基本的なゲートとして、否定（NOT）演算を行う「NOTゲート」、論理和（OR）演算を行う「ORゲート」、論理積（AND）演算を行う「ANDゲート」、排他的論理和（XOR）演算を行う「XORゲート」、否定論理和（NOR）演算を行う「NORゲート」、否定論理積（NAND）演算を行う「NANDゲート」などがある。複雑な挙動の論理回路もほとんどがこれらの組み合わせで構成されている。

NOT　否定

入力	0	1
出力	1	0

AND　論理積

入力1	0	1	1
入力2	1	0	1
出力	0	0	1

OR　論理和

入力1	0	1	1
入力2	1	0	1
出力	1	1	1

XOR　排他的論理和

入力1	0	1	1
入力2	1	0	1
出力	1	1	0

NAND　否定論理積

入力1	0	0	1	1
入力2	0	1	0	1
出力	1	1	1	0

NOR　否定論理和

入力1	0	0	1	1
入力2	0	1	0	1
出力	1	0	0	0

XNOR　否定排他的論理和

入力1	0	0	1	1
入力2	0	1	0	1
出力	1	0	0	1

現在の入力のみから出力を決定する回路を「組み合わせ回路」（combinational logic）と呼び、加算を行う加算器のように演算を行う回路などが該当する。一方、内部に状態を持ち、過去の入力で変更された現在の内部状態と入力を組み合わせて出力を決定する回路を「順序回路」（sequential logic）という。フリップフロップ回路（ラッチ回路）やカウンタ回路などが該当する。