図解でわかるシリーズゼロからわかる デジタル回路超入門

[表紙]ゼロからわかる デジタル回路超入門

A5判/288ページ

定価(本体1,980円+税)

ISBN 978-4-7741-3295-2

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書籍の概要

この本の概要

現在はデジタル回路の知識がないと,身近な電気製品を理解したり,新商品の開発もできなくなってきています。

そこで本書は,デジタル回路の考え方や原理を,できるだけやさしく丁寧に解説し,初心者でも基本から理解できるようにしました。多くの図を用いながら,わかりにくいところも手抜きしないで解説しています。

こんな方におすすめ

  • デジタルに興味のある人

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「デジタル」って,かっこよく聞こえるけど,いったい何?
デジタルという言葉は,日常会話でふつうに使わかれています。では,デジタルってなんでしょうか?

目次

Starting STEP 「デジタル」ってかっこよく聞こえるけど,いったい何?

  • 1 デジタルって何?
  • 2 デジタルとは,情報を数値で取り扱うこと
  • 3 数値にすると,誤りを発見できる
  • 4 数値であれば,誤りを正しいデータに戻せる
  • 5 デジタルの特徴のまとめ

STEP1 1と"0"の世界を探検してみよう

  • 1 10進数って?
  • 2 デジタルの考え方はスイッチと同じ
  • 3 2進数って?

STEP2 2進数を加算してみよう

  • 1 とりあえず2進数を加算して答えを出します
  • 2 びっくりすると思いますが,デジタルでは加算ができません。だから……
  • 3 デジタル加算をひもとくと,意外なことがわかります

STEP3 デジタルはAND,OR,NOTがあれば何でもできてしまう

  • 1 AND
  • 2 OR
  • 3 NOT
  • 4 NAND
  • 5 NOR

STEP4 真理値表を書いて論理式を求めてみよう

  • 1 真理値表って
  • 2 真理値表の"1"のある行をANDでまとめます
  • 3 行の論理式をORでつなぎます。
  • 4 3入力の場合は?

STEP5 求めた論理式を簡単にしてみよう

  • 1 基本となる法則
  • 2 1ビットだけ違う部分に着目して簡単化します
  • 3 各項をコピーして簡単化します

STEP6 カルノー図を書いてみよう

  • 1 カルノー図って何?
  • 2 カルノー図の書き方
  • 3 真理値表の各行とカルノー図の各マスとの位置関係
  • 4 真理値表の出力の値をカルノー図に転記します

STEP7 カルノー図から論理式を求めてみよう

  • 1 "1"を記入したマスをグループにまとめます
  • 2 各グループの論理式を求めます
  • 3 各グループの論理式をORでつなぎます

STEP8 真理値表からカルノー図へ間違いなく転記するために

  • 1 転記ミスを防ぐ

STEP9 ブールとド・モルガンの二人の巨匠

  • 1 ジョージ・ブール(G.Boole)
  • 2 ブール代数(Boolean algebra)
  • 3 ド・モルガン(Augustus De Morgan)
  • 4 ド・モルガンの法則

STEP10 組み合わせ回路を考えてみよう

  • 1 セレクタ
  • 2 4-1セレクタ
  • 3 2-2セレクタ
  • 4 排他的論理和回路(エクスクルーシブオア回路)

STEP11 さらに実用的な組み合わせ回路を考えてみよう

  • 1 「0」から「7」まで表示する7セグメントデコーダ
  • 2 「0」から「5」まで表示する7セグメントデコーダ
  • 3 「0」から「5」以外のときはエラーを表示する7セグメントデコーダ
  • 4 3種類の7セグメントデコーダを比べると

STEP12 エラー検出とエラー訂正

  • 1 パリティチェックのしくみ
  • 2 パリティジェネレータ
  • 3 パリティチェッカー
  • 4 エラー訂正のしくみ

STEP13 デジタル情報を記憶するために

  • 1 組み合わせ回路と順序回路
  • 2 たとえばバスの降車ボタン
  • 3 最も基本的なフリップフロップ
  • 4 禁止入力について学習しよう
  • 5 フリップフロップの初期状態
  • 6 NAND回路によるフリップフロップ

STEP14 デジタル回路で実際に使われているのはD型フリップフロップ

  • 1 D型フリップフロップ
  • 2 こんなD型フリップフロップもあります
  • 3 セット/リセット機能付きD型フリップフロップ
  • 4 主な使い方はリセット機能付きD型フリップフロップ
  • 5 その他のフリップフロップ

STEP15 順序回路を考えてみよう

  • 1 組み合わせ回路と順序回路の違いを再確認します
  • 2 レジスタ
  • 3 シフトレジスタ
  • 4 バイナリカウンタ
  • 5 非同期式カウンタ
  • 6 同期式カウンタ
  • 7 同期式回路と非同期式回路の比較

STEP16 10進数,2進数,16進数

  • 1 STEP1で学習した2進数を復習しましょう
  • 2 2進数を10進数に変換するには
  • 3 10進数を2進数に変換するには
  • 4 2進数を4ビットずつまとめたのが16進数
  • 5 16進数を10進数に変換するには
  • 6 10進数を16進数に変換するには
  • 7 16進数←→2進数の変換
  • 8 Windowsにも基数変換の電卓が付いています
  • 9 Windowsの電卓で論理演算もできます

FinalSTEP デジタル情報の加算と減算

  • 1 2進数の加算を完璧にしよう
  • 2 2進数の減算の考え方
  • 3 デジタルでは加算回路で減算も行ってしまいます
  • 4 実際に補数加算をしてみよう

コラム

  • 明るさを変える方法
  • 減算
  • ORとExclusive OR
  • 珍解答
  • フラッシュメモリ
  • セレクタの動作
  • 回路設計の現場
  • エクスクルーシブ オア / ノア
  • 上のNORを選んだ理由
  • シーソー
  • アップカウンタをダウンカウンタに変身
  • 割り算の書き方
  • 回路設計
  • 負の数から正の数

著者プロフィール

並木秀明(なみきひであき)

日本工学院八王子専門学校 ITスペシャリスト科教授。

ディジタル回路デザイン,ハードウェア記述言語,マイクロコンピュータなどのハードウェア系科目を担当。入職前は,プリンタ,テレビ局や新聞社向けなどの組込みシステムのハードウェア開発・設計に従事。

著書「よくわかるSystemCによるシステムデザイン入門」「改訂新版ディジタル回路とVerilogHDL」「改訂版VHDLによるディジタル回路入門」「Excelではじめるディジタル信号処理」他

著書