電気/電子用語および定義：N

NANDは｢NOT AND (否定論理積)｣の省略形である。

NANDゲートとは何か？

2入力NANDゲートは、ANDゲートの論理否定を実行するデジタル組み合わせ論理回路である。ANDゲートは両方の入力が論理値｢1｣の場合にのみ論理値｢1｣を出力するのに対し、NANDゲートはこれと同じ入力の組み合わせに対して論理値｢0｣を出力する。NANDゲートの記号および真理値表を図1に示す。2つの入力(A、B)と出力Xを備えたNANDゲートのブール式は、次のようになる。

図1. NANDゲートの記号と真理値表

NANDゲートは何に使用されるか？

NANDゲートは、デジタルシステムへの1つの入力がローになったことを検出するのに役立つ。たとえば、NANDゲートのみで構成された簡素なセキュリティシステムを使用して、窓および/またはドアに接続されたセンサーの状態を監視することができる。窓/ドアが閉じている場合、センサーは論理値｢1｣の信号をセキュリティシステムに送信する。すべての窓やドアが閉じている間は、アラーム出力は｢0｣である。1つの窓またはドアが開くと、セキュリティシステムの出力の状態が変化して｢1｣になり、これを使ってアラームの起動またはその他のアクションを行うことができる。

NANDゲートが広く普及しているのは、トランジスタ技術を使って実装するのが最も容易なデジタル論理演算子だという事実によるもので、たとえば2入力NANDゲートは、CMOSで実装する場合4つのトランジスタのみを使用する。他のすべての論理演算子は、NANDゲートのみを使用し、異なる構成で接続することによって実装することができる。初期のマイクロプロセッサは、このありふれた回路のみを使用して実装されていた。

参照：

• マイクロコントローラ製品

非反転オペアンプは、出力電圧が入力電圧と同位相のオペアンプ回路である。これと補完関係にあるのは、180°逆位相の出力信号を生成する反転オペアンプである。

非反転入力とは何か？

アンプの非反転入力は、端子の構成を表している。非反転入力はプラス(+)記号の付いた端子で、反転入力はマイナス(-)記号の付いた端子である。これらは正および負の端子とも呼ばれる。

非反転(+)および反転(-)入力を備えたオペアンプの回路図記号

非反転アンプの式はどのようなものか？

非反転オペアンプは、オペアンプの黄金律に従って動作する。

1. 電流の原則：オペアンプの入力に電流は流れ込まない(I₊ = I_- = 0)
2. 電圧の原則：オペアンプの出力は2つの入力間の電圧の差がゼロであることを確保しようとする(V₊ = V_-)

非反転オペアンプ回路

上図の非反転オペアンプ回路について考える。電圧の原則によると、反転(-)入力の電圧は非反転(+)入力と同じになり、印加される電圧V_inである。

したがって、R₁を通って流れる電流は、V_in/R₁として求めることができる。

電流の原則によると、入力は電流を流さないため、その電流はその後すべてR₂を通って流れる必要がある。

そのため、出力電圧はV_out = V_in + (V_in/R₁)R₂として求めることができる。

したがって、利得はV_out/V_in = 1 + (R₂/R₁)である。

利得は決して1以下にならないため、非反転アンプは入力と同位相の増幅信号を生成する。

反転アンプと非反転アンプの違いは何か？

非反転アンプは入力信号と同位相の出力信号を生成するのに対して、反転アンプの出力は逆位相である。反転オペアンプと非反転オペアンプは、いずれも1つのオペアンプと2つの抵抗で作成することが可能だが、構成が異なる。

参照： オペレーショナルアンプ(オペアンプ)

ノッチフィルタはバンドストップフィルタの一種で、これは特定範囲内の周波数を減衰する一方、他のすべての周波数は変化させることなく通過させるフィルタである。ノッチフィルタの場合、この周波数範囲が非常に狭い。

バンドストップフィルタが減衰する周波数範囲は、ストップバンドと呼ばれる。ノッチフィルタは、狭いストップバンドによって周波数応答が深いノッチ(V字型の切れ込み)に似た形状となり、それがフィルタの名前の由来になっている。また、これはノッチフィルタが高いQ値(帯域幅に対する中心周波数の比率)を備えていることも意味する。

ノッチフィルタはどんな種類のフィルタか？

ノッチフィルタは、設計によってアクティブまたはパッシブのいずれも可能である。パッシブフィルタは受動素子、つまり抵抗、コンデンサ、およびインダクタのみで構成される。アクティブフィルタは、一部のノッチフィルタで使用されるオペアンプなどの増幅素子を含んだものである。

ノッチフィルタは何に使用されるか？

ノッチフィルタは、単一の周波数または狭い周波数帯域を除去するために使用される。オーディオシステムでは、ノッチフィルタを使って電源ハムなどの干渉周波数を除去することができる。また、無線受信機やソフトウェア無線でも、ノッチフィルタを使って特定の干渉周波数を除去することができる。

ノッチフィルタはどのように作成するか？

ノッチフィルタは、ローパスフィルタとハイパスフィルタの組み合わせで作ることができる。スイッチトキャパシタフィルタ(SCF)を使ってノッチフィルタを作る1つの方法については、アプリケーションノート431｢Switched-Capacitor IC Forms Notch Filter (スイッチトキャパシタICによるノッチフィルタの構成)｣を参照。

(もう1つの顕著な特徴として、NTSCは高精度の位相に依存しているため、信号が送信されて処理される際に色を維持することが難しい点があげられる。テレビ技術者たちは｢Never Twice the Same Color (NTSCでは同じ色は2度出ない)｣と冗談を言っていた。)

NTSC規格は2つの色差信号によって直交変調され、輝度信号に追加される色副搬送波を加える。このシステムの特質は、白黒テレビが白黒信号の帯域幅を超える色成分を無視する点にある。

色副搬送波リファレンスは3.579545MHz。水平同期レート(H)は白黒規格の15.750kHzからわずかに調整され、色副搬送波は455/2 x H。垂直レートはFv = Fh x 2/525。

参照：Video Basics (English only)

現実的には、サンプリングレートは(フィルタが完璧ではないため)それよりも高くしなければならない。例として、標準的なオーディオCDの帯域幅は、22.05kHzの理論最大値よりも少し狭い(44.1kHzのサンプルレートに基づく)。

参照：

• Application Note/Tutorial: Filter Basics: Anti-Aliasing (English only)
• アンチエイリアシングの基本：スイッチトキャパシタフィルタを使用する方法