電子回路シミュレータTINA7(日本語・Book版)で見てわかる デジタル回路の「しくみ」「基本」

[表紙]電子回路シミュレータTINA7(日本語・Book版)で見てわかる デジタル回路の「しくみ」と「基本」

A5判/272ページ/CD1枚

定価(本体2,380円+税)

ISBN 978-4-7741-3030-9

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書籍の概要

この本の概要

基板や電子部品が手元になくても,パソコン上でデジタル回路を疑似体験することができます(だから理解しやすい)。「動くサンプル回路」を使用して説明を進めています。題材もゲームや実用回路に即応用できるものを用意しました(だから,最後まで絶対飽きません)。これならデジタル回路のしくみと基本を,楽しみながら,しかも動作を目で確認しながら学習できます。

■TINA 7(日本語・Book版)付:使用期限なし。学習用サンプル収録。

こんな方におすすめ

  • 電子工学を本格的に学ぶ学生
  • 電子回路シミュレータの基礎を学びたい方
  • デジタル回路を基礎から学習したいホビーユーザー

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デジタル回路は案ずるより“いじる”が易し
デジタル回路の動きを,目で確認しながら理解できる書籍は作れないか。そんな思いからスタートした書籍が幸運にも「電子回路シミュレータTINA」との出会いで実現しました。難しいテキストと格闘しなくても,遊び感覚で,動きを見ながら「しくみ」が理解でき,しかも電子回路シミュレータの基本まで学習できる一石二鳥の書籍です。

目次

  • デジタル回路を極めたい貴方に
  • 本書の上手な読み方・使い方
  • 本書の説明でよく使うデジタル回路の基本用語説明

第1章 TINAとサンプル回路の動かし方

  • 1-1 回路を実際に動かして学べる付属ソフト「TINA」の特長
    • 本格派なのに遊び心もくすぐります
    • 豊富な部品と測定器データベースを装備
    • デジタル,アナログの混在回路が扱えます
    • 最新の機能性を搭載
  • 1-2 本書付属CD-ROMのコンテンツ収録内容
    • 収録コンテンツ一覧
  • 1-3 収録「TINA」の機能制限と動作環境
    • 収録TINAの制限一覧
    • TINAの動作環境
  • 1-4 TINAのインストール
    • TINA 日本語・Book版のインストール
  • 1-5 サンプル回路の読み込みとシミュレーションの実行
    • サンプル回路の読み込み
    • シミュレーションを開始する
    • スイッチのオン・オフ操作
    • シミュレーションを停止する
    • 2D−3Dビュー表示の切り替え
    • ファイルを閉じる
    • サンプル回路が実行できないときには

第2章 デジタル回路の基本をマスター

  • 2-1 デジタルとアナログ
    • デジタルとアナログの考え方
  • 2-2 論理と論理回路
    • 「論理」には,「正」と「負」がある
    • スイッチで作る「基本論理回路」
  • 2-3 半導体部品を使って論理回路を作る
    • なぜ半導体部品で論理回路を作るのか
    • ダイオードとトランジスタ
    • ダイオードでANDとOR回路を作る
    • トランジスタを使ったNOT回路
  • 2-4 デジタルICを使って論理回路(ゲート回路)を作る
    • 論理回路を簡略化した「MIL論理記号」
    • 実際のデジタルICの使い方
  • 2-5 デジタルICの基礎知識
    • デジタルICの種類
    • デジタルICの使い方

第3章 ロジック回路をマスターしよう

  • 3-1 製品判定装置のロジック回路
    • 「論理回路」と「ロジック回路」
    • 製品の高さ判別回路のシミュレーション
    •  (1)光センサの回路としくみ
    •  (2)製品の高さを判別するロジック回路0
  • 3-2 多数決回路で,組み合わせの「定石」をマスターする
    • 3人の多数決回路の失敗作
    • 絶対に失敗しないロジック回路の組み方
  • 3-3 動作を見やすくするためのロジック回路の表し方
    • 入出力信号を扱う機能ツール
  • 3-4 よく使うロジック回路をいろんな手法で組んでみよう
    •  (1)2つのデータを比較する「不一致回路」
    •  (2)A=0,B=0のとき,Y=1の回路
    •  (3)2進数の1+1=10を計算する回路
    •  (4)10進データを2進データへ変換する回路
    •  (5)2進数を10進数データへ変換する回路

第4章 フリップフロップで入力信号を記憶する

  • 4-1 デジタル信号を記憶するにはフリップフロップが必要
    • 信号を記憶するという意味
  • 4-2 瞬間の信号を記憶するRSフリップフロップ
    • スイッチを一瞬押してモータを回す回路
    • 回路の動きはタイムチャートで見る
    • 信号を記憶する「保持回路」
    • 1種類のICで回路を構成する
    • 記憶するIC=RSフリップフロップ
  • 4-3 RSフリップフロップで組むシーケンス回路
    • ベルトコンベアで製品を送る制御回路
  • 4-4 RSフリップフロップのここに注意
    • QとQが同じ値を出力してしまう場合がある
    • 出力が定まらない場合がある
    • フリップフロップの禁止入力と真理値表
  • 4-5 インタロック回路とJKフリップフロップ
    • スイッチの早押しゲーム
    • インタロックが何故かかるのか
    • JKフリップフロップは万能選手
    • JK-FFをRS-FFとして使う方法
  • 4-6 1つの信号で交互にオン・オフさせるTフリップフロップ
    • 光の点灯でモータをオン・オフする回路
    • Tフリップフロップの動作と機能
  • 4-7 データの同期をとるDフリップフロップ
    • 遅延出力を作るDフリップフロップ
    • DフリップフロップをT型として使う

第5章 マルチバイブレータでパルス信号を作る

  • 5-1 パルス信号とデジタル信号
    • 衝撃的な脈動を持つのが「パルス信号」
    • パルス信号とデジタル信号の違い
    • パルス信号の形と各部の呼び名
    • デジタルパルス信号の形
  • 5-2 無安定マルチバイブレータで連続パルスを作る
    • パルス信号を使うストップウォッチ回路
    • インバータICで作るパルス発生回路
  • 5-3 パルス信号をオシロスコープで観察する
    • TINAのバーチャルオシロスコープ
    • オシロスコープの使い方
    • 過渡解析で発振の原理を調べよう
  • 5-4 パルス発振のオン・オフができるように改良してみる
    • インバータを2入力NANDに交換する
  • 5-5 シュミットトリガICで作るパルス発振回路
    • シュミットトリガICとヒステリシス特性
    • シュミットトリガICで作る発振回路
  • 5-6 タイマ出力を作る単安定マルチバイブレータ
    • 生活でよく見かけるタイマ動作
    • タイマ回路の基本的なしくみを考える
    • NAND ICで作る単安定マルチバイブレータ
  • 5-7 専用ICで作る単安定マルチバイブレータ
    • TINAに用意されている「74121」
  • 5-8 パルスを簡単に作るタイマIC「555」
    • 555の等価回路とピン配置###
    • 555で作る無安定マルチバイブレータ
    • 555で作る単安定マルチバイブレータ

第6章 デジタルで数を数えるカウンタ回路

  • 6-1 製品を指定個数ごとにまとめるオリジナルカウンタ
    • 1ダースを数える12進カウンタ回路
    • カウンタの基本は「分周動作」
    • 12進のカウンタを作る
  • 6-2 5進や10進などのカウンタを組んでみる
    • 5進カウンタと10進カウンタ回路
  • 6-3 カウンタICでパルスを2進数で数える
    • カウンタICを使う
    • 入力パルスはシュミットトリガで作る
    • 2進数で数えるには
  • 6-4 カウンタICでタイマを作ってみよう
    • ストップウォッチを作ってみよう
    • デジタルICで数字を表示するには
    • 桁数を増やすには
    • データをプリセットするには
    • ゲートICでタイマ動作を判定する
  • 6-5 入出力信号の遅れを改善した同期式カウンタ
    • クロック入力から遅れる「非同期式」
    • 入力と出力の遅れを改善した「同期式」

第7章 データを移動させるシフトレジスタ

  • 7-1 データを一時保存するレジスタ
    • コンピュータはレジスタが命
    • コンピュータの中のレジスタの役割
    • カウンタやシフトレジスタの機能を持つもの
  • 7-2 データを順送りに受け渡しするシフトレジスタ
    • シフトレジスタの基本構成と動作
    • タイムシェアリングの時間を作る
    • 右シフトと左シフト
  • 7-3 1本の信号ラインで多ビットデータを受け渡しする
    • データのパラレルシリアル変換
    • パラレル→シリアル変換(並直列変換)
    • シリアル→パラレル変換(直並列変換)
  • 7-4 いろいろな機能が付加されたシフトレジスタIC
    • TINAに用意されているシフトレジスタIC
  • 7-5 リングカウンタで作る電子ルーレット
    • シフトレジスタの出力を入力に戻す
    • データ「1」を回転させる回路
    • ルーレットの判定は組み合わせロジック回路
  • 7-6 リングカウンタを応用して流れるウインカーを作る
    • リングカウンタの出力を1つ飛ばすと
    • 回路を変更したジョンソンカウンタ
  • 7-7 リングカウンタでステッピングモータを回転させる
    • ステッピングモータを回すには
    • 3ステートバッファIC
    • ステッピングモータの2つの駆動方法

第8章 小さなCPU・電卓を作ってみよう

  • 8-1 コンピュータのしくみを考える
    • コンピュータの基本的なしくみ
  • 8-2 入力装置と出力装置
    • エンコーダとデコーダ
  • 8-3 演算装置(ALU)のコンパレータ機能
    • 大小を比較するコンパレータ
    • コンパレータの応用例
  • 8-4 演算装置(ALU)の2進数値の演算機能
    • 2進データの加算演算
    • 半加算器と全加算器
    • 4ビット加算回路
    • 2進データの減算演算
    • 加減算回路
  • 8-5 いよいよ電卓を作る
    • 小規模な電卓を作りながら理解する

第9章 デジタル回路の実装ヒント集

  • 9-1 デジタルICの取り扱い方
    • はじめてICに触る方へ
  • 9-2 デジタル回路への電源供給
    • デジタルICの電源電圧
    • デジタル回路に流れる電流
    • デジタルICに流れる電流
  • 9-3 デジタル回路の電源装置
    • 家庭用交流電源から直流電源を作る
    • 交流を直流に変える回路
  • 9-4 電子回路実装の常識
    • ゲートICを使うときの常識
    • バイパスコンデンサの役割
    • 半固定抵抗器の役割
    • スイッチの使いこなしの常識
  • 9-5 周辺回路のヒント集
    • 光を検出するCdSの使い方
    • 音を検出するコンデンサマイクの使い方
    • 熱を検出するサーミスタ
    • トランジスタでモータを正逆転
    • モータドライバIC
    • 電力を制御するサイリスタとトライアック
  • 9-6 連続的な信号をデジタル信号に変えるA-D変換器
    • A-D変換器の概要

付録 電子回路シミュレータ「TINA」の使い方

  • 付録-1 TINAの画面各部の名称と役割
    • 配線エディタ画面
  • 付録-2  回路図作成の基本操作
    • (1)部品を配置する
    • (2)配線をする
    • 部品の設定値を変更す
    • 3D部品を設定する
  • 付録-3  回路の実験
    • シミュレーションを実行する
    • 解析を実行する
  • 付録-4 バーチャル測定器を使う
    • (1)測定部品で簡易観察を行う
    • (2)バーチャル測定器を使う
  • 付録-5 回路を自動設計する
    • ロジックデザインで「暗号当てゲーム」を作る
    • 暗号当てゲームの作り方
    • フィルタデザイン機能
  • 付録-6 プリント配線基板を設計できる製品版のPCB機能
    • PCBデザインツールを使う
  • 付録-7 電子回路シミュレータの約束事
    • GNDはなぜ必要か
    • デジタルICには電源が必要か

  • 用語索引

著者プロフィール

小峯龍男

1953年東京都生まれ。1977年東京電機大学工学部機械工学科卒業。現在,東京電機大学高等学校教諭。