基本情報技術者 試験情報＆徹底解説 -新制度に完全対応-

JKフリップフロップに関する次の記述を読んで，設問1～3に答えよ。

　JKフリップフロップは，二つの信号入力端子 J と K，一つのクロック信号入力端子 CLK，及び二つの信号出力端子 Q と Q をもつ回路である。図1にJKフリップフロップの記号を示す。　入出力される信号の値は高，低の二つの電圧レベルのいずれかである。クロック信号の値は，周期的に高と低を繰り返す。Q の値は，Q の値が高であれば低，低であれば高となる。
　各入出力端子の信号の値を当該端子記号で表し，信号の値が高の場合を論理値の 1，低の場合を論理値の 0 として表記する。また，信号の値が低から高に変化することを 0→1，高から低に変化することを 1→0 と表記する。
　CLKの立ち下がり(1→0)時に，その時点でのJ，K，Qの値に基づき，その後のQの値が決定される。この様子を図2に示す。CLKの立ち下がり時刻をt₁，その後のQの値が決定した時刻をt₂として，時刻t₁でのJ，K，Qの値(J₁，K₁，Q₁と表記)と時刻t₂のQの値(Q₂と表記)の関係を表1の真理値表に示す。ここで，時刻t₁とt₂の時間間隔は極めて短く，CLK の1周期に比べても十分に短いものとする。

次の記述中の　に入れる正しい答えを，解答群の中から選べ。

　図3に示すとおり，JとQ，KとQを それぞれ同一の値の信号とする回路(端子間を結線する)にクロック信号(CLK)を入力したとき，CLKの立ち下がりでQの値はa。ここで，Qの初期値は0とする。

表1の真理値表を基に，Q₁からQ₂への変化に着目し，そのときのJ₁，K₁との関係を表2にまとめ直した。表2中の　に入れる正しい答えを，解答群の中から選べ。

JKフリップフロップ1個を使って，図4のように動作する2進カウンタを構成する。ここで，2進カウンタとは，CLKの1周期ごとにQの値が変化するものである。次の記述中の　入れる正しい答えを，解答群の中から選べ。　図4の例では，Qの値は，1回目のCLKの立ち下がりで0→1，2回目のCLKの立ち下がりで1→0に変化し，以降もCLKの立ち下がりごとにこれを繰り返す。
　表2から，1回目のCLKの立ち下がりのときのJ，K，Qの値の組合せと，2回目のCLKの立ち下がりのときのJ，K，Qの値の組合せが，表3のようであればよいことが分かる。　例えば，表3の任意_Jの値を0，任意_Kの値を1にするためには，QをJの入力に，Kの入力の値を常に1にすればよい。(以下，(J，K)＝(Q，1)と 表記する)この構成例を図5に示す。　同様に，表3の任意_Jと任意_Kを組み合わせると，他の構成案として次の三つがある。

　2進カウンタ構成案1　　(J，K)＝(d)
　2進カウンタ構成案2　　(J，K)＝(e)
　2進カウンタ構成案3　　(J，K)＝(f)