TTL レベルの 2入力 AND 回路を 3入力 AND 回路にするために入力部に回路を追加した。3入力 AND 回路として，適切なものはどれか。
出典令和3年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 午前Ⅱ 問13
ア
回路ア（ダイオードを逆向きに接続した回路）
イ
回路イ（プルアップ抵抗なしでダイオードのみ接続した回路）
ウ
回路ウ（プルアップ抵抗を電源 に接続し，カソードを入力端子とするダイオードANDゲート回路）
エ
回路エ（プルダウン抵抗を用いた回路）
ダイオードロジック（DL）とプルアップ抵抗によるダイオードANDゲート入力拡張
TTL（Transistor-Transistor Logic）回路の入力部における論理ゲート拡張を解析します。
2入力ANDゲートの片方の入力端子に、ダイオード2個を用いた ダイオードロジックAND回路 を追加して3入力ANDゲートを構成する手法です。
1. ダイオードANDの動作原理 :
- 電源 $V_{CC}$ から プルアップ抵抗 を介して配線を High レベルに吊り上げます。
- 入力端子に接続された各ダイオードは、カソード側を入力、アノード側をプルアップされた共通ラインに向けて接続します。
- 入力端子のうちどれか1つでも Low（0V）になると、そのダイオードが順バイアスされて導通し、共通ラインの電位を Low（ダイオードの順方向降下電圧 $V_F \approx 0.7\,\text{V}$）に引き下げます。
- 全ての入力端子が High（$V_{CC}$）になったときのみ、全てのダイオードが逆バイアスされてカットオフし、プルアップ抵抗によって共通ラインが High（$V_{CC}$）を保ちます。
2. したがって、正しい回路構成は電源 $V_{CC}$ へのプルアップ抵抗とカソード入力ダイオードを備えた 回路ウ です。正解は ウ です。 ア: ダイオードの極性が逆（アノード入力）になっており、OR動作となってAND回路として機能しません。 イ: プルアップ抵抗がないため、全入力がHighになった際に入力端子の電位が不定（ハイインピーダンス）となり誤動作します。 エ: プルダウン抵抗を用いると、全入力がHighのときでも電位が引き下げられてしまい論理積を正しく生成できません。