負論理

負論理とは

負論理（英: Active LowまたはNegative Logic）は、デジタル回路における信号の解釈方法の一つで、正論理（英: Active HighまたはPositive Logic）と対をなす概念です。デジタル回路では、電圧の高低で情報を表現しますが、負論理では、電圧の低い状態（Low、L）を論理的な「真」、高い状態（High、H）を「偽」と解釈します。これは正論理とは逆の考え方です。

デジタル回路における表現

デジタル回路では、二つの状態（通常はLowとHigh）を使って情報を表現します。コンピュータなどのデジタル回路では、二進数の「0」と「1」、または真理値の「真」と「偽」が、回路上のHまたはLの状態に割り当てられます。

正論理では、1や「真」、または「アクティブ」な状態にHを、0や「偽」にLを割り当てます。一方、負論理では、これとは逆にHに0や「偽」を、Lに1や「真」を割り当てます。

具体例

例えば、会議での起立採決を考えてみましょう。賛成者が起立し、反対者が着席する方式は、起立（高い姿勢）を賛成、着席（低い姿勢）を反対とする正論理に相当します。これに対し、反対者が起立し、賛成者が着席する方式は、起立を反対、着席を賛成とする負論理と見なすことができます。

論理回路と真理値表

TTL回路を例にとると、正論理では入力電圧2.0V以上を「真」、0.8V以下を「偽」とします。出力電圧では、2.7V以上を「真」、0.4V以下を「偽」とします。一方、負論理では、入力0.8V以下と出力0.4V以下を「真」とし、入力2.0V以上と出力2.7V以上を「偽」とします。


多くの論理回路は、人間の感覚に合わせやすい正論理で動作しますが、負論理も必要に応じて使用されます。例えば、コンピュータのバスや割り込み処理には、オープンコレクタ回路などで負論理が活用されます。

NANDゲートの例

以下は、NANDゲートの真理値表です。


これを負論理として解釈すると、Hを「偽」、Lを「真」とみなすため、以下のようになります。


この表から、負論理で解釈すると、NANDゲートはNORゲートとして機能することがわかります。

同様に、正論理のAND回路は負論理のOR回路として、正論理のOR回路は負論理のAND回路として機能します。

論理の混在

実際には、1つのICチップに複数のNANDゲートがある場合、一部を正論理、一部を負論理として使い分けることが可能です。正論理のみで回路を構成すると、非効率になる場合や、複雑な回路では困難になることもあります。

複雑なロジックを構成する際には、正論理と負論理を混在させた方が都合の良い場合が多く、より効率的な回路設計が可能になります。ICゲート素子のシリーズには、ANDやORだけでなく、NANDやNORも含まれており、これらを混在させることで、無駄のない回路を構成することができます。

実際の電子機器や基板では、外部から見ると正論理で動作しているように見えても、内部では負論理が混在していることがあります。前段を正論理、後段を負論理とするなど、組み合わせを工夫することで、回路素子の数を減らすことができます。このような組み合わせは、コンピュータプログラムを用いて効率的に決定することも可能です。

まとめ

負論理は、デジタル回路設計において重要な概念です。正論理と負論理を理解し、適切に使い分けることで、より効率的で柔軟な回路設計が可能になります。負論理の活用は、複雑なデジタルシステムの構築において不可欠な要素です。

関連項目

• - 真理値
• - 論理回路
• - デジタル回路
• - 標準ロジックIC
• - オープンコレクタ
• - CMOS
• - 否定

外部リンク

• - 負論理 （negative logic）情報処理概論、関西外国語大学短期大学部 上山清二のホームページ

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