論理回路

質問

論理回路シュミレーションソフト(Logisim)を用いて画像のようなJKフリップフロップを作成しました.

しかし,実際にこれを動作させてみるとJ=1,K=1でクロックを立ち上げたときに正しく動作しません.
原因を調べていると,あるサイトで以下のような記述を見つけました.
In real life, this circuit would would also have an oscillation, but variations in signal time lead to the circuit eventually settling to a reasonable state. But Logisim doesn't have these physical variations, and so it gets stuck in indefinite oscillation.
(http://sourceforge.net/p/circuit/bugs/16/)
これでだいたいの原因は理解できたのですが,これについてもう少し詳しく教えていただきたいです.
具体的には,なぜ実際の回路では発振が起こっても信号の時間のずれによって,結果的に正しい状態に落ち着くのか,シュミレーション上ではなぜ物理的なずれがないことにより,発振が起こって不定な値になってしまうのか,そもそもここでいう"variation"とはなにを意味しているのか,といったところです.お願いします.

回答No.1

cyclone3

こんにちは
回路設計者です。

このＬogisimというシュミレータは今まで見たことも使ったこともありませんが、調べてみると学生さん向けの論理回路勉強用のシュミレータみたいですね。
したがって、実際の論理回路で起こる一番やっかいな信号波形、それに伴う信号遅延（propagation delay)などは考慮していません。
あくまで「論理」の組合せを勉強するものらしいです。
したがって、フリップフロップなどの順序回路の認識は行わないので、用意されたライブラリから引用するらしいですね。

さて、今回の現象は２つの問題からシュミレーション出来ないのでは？　と思っております。
１）前述の信号遅延が考慮できない
２）信号波形のシュミレーションできない

実際の回路で発振するしないは、「発振回路」＆「発振条件」で検索すればわかると思います（ＡΒ値による）。
信号の遅延（波形立上り、立下り）により帰還ループ内でどんどん減衰していき収束するはずです。

お尋ねのｖａｒｉａｔｉｏｎは、どこぞのＱＡサイトでの初学者向けに誰かがイメージしやすく表現したものと思います。
正確にはpropagation　delay　time　です。

世の中に回路シュミレーションツールはいろいろありますが、目的に応じて使い分けるしかありません。
論理回路を普通のアナログ回路用のシュミレータで検証すると、信号の変化速度があまりに速いので、高い時間分解能が要求され、膨大な演算時間がかかるので、限定された小規模な部分しかシュミレーションできなくなります。
そこで、論理の勉強用にはこういった時間軸を簡略化されたツールが存在するのだと思います。

繰り返しますが、発振するしないは別のアナログ的な条件ですので、そちらを参照してください。

参考URL：

http://www.cburch.com/logisim/docs/2.3.0/guide/prop/delays.html

お礼

返信が遅くなってすいませんm(__)m
詳しい解説ありがとうございました!
おかげでよく理解できました.