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今日からモノ知りシリーズ
トコトンやさしいデジタル回路の本

定価(税込)  1,620円

著者
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サイズ A5判
ページ数 160頁
ISBNコード 978-4-526-07443-1
コード C3034
発行月 2015年07月
ジャンル ビジネス 電気・電子

内容

デジタル化の流れは、IC カード、ディジタルカメラ、液晶テレビ、スマートフォンなど、電子機器の高性能化に多大な貢献をしている。デジタル回路に関する本はいくつもあるが、実際に回路としてのデジタル回路をきちんと知りたい、しかもどの本よりもやさしく知りたいというニーズに答えきれていない。本書は、どの本よりもやさしく、それでいて、デジタルではなく、「デジタル回路」をきちんと紹介するトコトンらしい1冊。

鈴木大三  著者プロフィール

(すずき・たいぞう)


【略歴】

●2006年03月 慶應義塾大学、大学院・理工学研究科・総合デザイン工学専攻(前期博士課程)修了

●同年04月   凸版印刷株式会社入社、生産・技術・研究本部配属

●2008年03月 同社 退職

●同年04月   慶應義塾大学、大学院・理工学研究科・総合デザイン工学専攻(後期博士課程)入学、グローバルCOEプログラム「アクセス空間支援基盤技術の高度国際連携」共同研究員

●2010年04月 日本学術振興会 特別研究員

●同年09月   慶應義塾大学、大学院・理工学研究科・総合デザイン工学専攻「離散コサイン変換のリフティング実現とロッシー・ロスレス統合画像符号化への応用」で博士(工学)の学位を取得

●同年12月   米国・カリフォルニア大学サンディエゴ校、電気・計算機工学部 訪問研究員

●2011年04月 日本大学、工学部・電気電子工学科 助教 就任

●2012年08月 同大学 退職

●2012年09月 筑波大学、システム情報系・情報工学域 助教 就任


【その他】なし

鈴木八十二  著者プロフィール

(すずき・やそじ)


【略歴】

●1967年03月 東海大学、工学部・電気工学科・通信工学専攻 卒業

●同年04月  東京芝浦電気株式会社(現、(株)東芝)入社、機器事業部 配属

●1971年07月 同社、半導体事業部(現:(株)東芝・セミコンダクタ&ストレージ社)転勤 電卓、時計、汎用ロジック、メモリー、マイコン、車載用LSI、ゲートアレイ、オーディオ/テレビ用LSI、TAB(Tape Automated Bonding)の開発量産化等に従事

●1973年02月 米国・フィラデルフィアにて開催された国際固体回路会議(ISSCC)でクロックドCMOS(C2MOSR)回路を用いた世界最初の電卓用C2MOSR−LSI論文を発表

●1979年06月 全国発明表彰・発明賞 受賞

●1982年03月 「クロックドCMOS(C2MOSR)大規模集積回路に関する研究」で工学博士の学位を取得

●1990年10月 同社、電子事業本部・液晶事業部(現:(株) ジャパンディスプレイ社)転勤

●1991年07月 NHK総合テレビ「電子立国・日本の自叙伝、第4部 電卓戦争」出演

●1995年03月 (株)東芝 退職

●1995年04月 東海大学、工学部・通信工学科 教授 就任

●2010年03月 同大学 退職

【主な著書】
トコトンやさしいエコハウスの本」(2013)、「トコトンやさしいエコデバイスの本」(2012)、「よくわかるエコデバイスのできるまで」(2011)、「トコトンやさしい液晶ディスプレイ用語集」(2008)、「ディジタル論理回路・機能入門」(2007)、「集積回路シミュレーション工学入門」(2005)、「よくわかる 液晶ディスプレイのできるまで」(2005)、「トコトンやさしい液晶の本」(2002)、「パルス・ディジタル回路入門」(2001)、「液晶ディスプレイ工学入門」(1998)、「CMOSマイコンを用いたシステム設計」(1992)、「半導体メモリーと使い方」(1990)、(以上、日刊工業新聞社)、「ビギナーブック8・はじめての超LSI」(2000)、「最新 液晶応用技術」(1994)、「CMOS回路の使い方」(1988)(以上、工業調査会)、「ディジタル音声合成の設計」(1982)、「CRTディスプレイ」(1978)、(以上、産報出版)など多数


【その他】
経産省プロポーザル審査委員、NEDO開発機構審査委員、照明学会・電子情報機器光源に関する委員会委員長、光産業技術振興協会・ディスプレイ調査専門委員会委員長、SEMI部品・材料分科会会長、リードエグジビッションジャパン主催・ADY選考委員、日刊工業新聞社主催・国際新技術フェア・優秀新技術賞審査委員など歴任

目次

はじめに



序章
アナログ、デジタルってなぁーに?
1 身の廻りにあるアナログとデジタル(アナログ量、デジタル量)
2 人は話す、見る、聞くなどアナログで行なう(アナログからデジタルへ変換するには?)
3 アナログとデジタルの関係(人間の見る、聞くはアナログ量で感知)
4 時の流れとともに電子機器は変わってきた(性能向上化したアナ・デジ混在型電子機器)

第1章
デジタル回路ってなぁーに?
5 デジタル回路とは?(デジタル回路は素子スイッチのオンオフで動作)
6 デジタルの数え方(デジタルは両手で1023まで数えられる)
7 デジタルの符号による数え方(デジタルは符号による数値表示)
8 デジタル信号とは?(デジタル信号の見方)
9 デジタル回路は汎用ロジックとともに進化(成長するデジタル回路)

第2章
デジタル回路のための数学
10 デジタル回路はブール代数で作る(ブール代数は代数学と同じ)
11 ブール代数を用いて回路を簡単にする方法(式による回路の作り方)
12 真理値表を用いて回路を作るには?(真理値表による回路の作り方)
13 図を用いて回路を簡単にするには?— その1(図による回路の作り方 ①)
14 図を用いて回路を簡単にするには?— その2(図による回路の作り方 ②)

第3章
情報(データ)記憶能力をもたないデジタル回路
15 いろいろなタイプのデジタル回路がある(組み合せ論理回路と順序論理回路)
16 ゲートは、否定回路、スルー回路がベース(否定回路、スルー回路)
17 よく用いられるAND、NANDゲート(論理積、論理積否定ゲート)
18 よく用いられるOR、NORゲート(論理和、論理和否定ゲート)
19 一致、不一致はどのように行なうの?(一致回路、不一致回路)
20 比較はどのように行なうの?(大小比較回路と位相比較回路)
21 多数決はどのように行なうの?(多数決論理回路)
22 コード変換ってなぁーに?— その1(Decimal-BCDエンコーダ)
23 コード変換ってなぁーに?— その2(BCD-Decimalデコーダ)
24 コード変換ってなぁーに?— その3(BCD-7セグメントデコーダ)
25 電子スイッチってなぁーに?— その1(マルチプレクサ)
26 電子スイッチってなぁーに?— その2(デ・マルチプレクサ)

第4章
情報(データ)記憶能力をもつデジタル回路
27 情報を一時記憶するデジタル回路とは?—その1(非同期式RS-FF)
28 情報を一時記憶するデジタル回路とは?—その2(同期式RS-FF)
29 情報を一時記憶するデジタル回路とは?—その3(優先型RS-FF)
30 データを一時捕獲するラッチってなぁーに?(ラッチ回路)
31 遅延するフリップフロップってなぁーに?—その1(MS型D-FF)
32 遅延するフリップフロップってなぁーに?—その2(MS型JK-FF)
33 フリップフロップの簡単な応用(ゲート付フリップフロップ)
34 メモリとして使われるシフトレジスタってなぁーに?(シフトレジスタ)

第5章
時間をカウントするデジタル回路
35 時間を計数するデジタル回路とは?(電子時計に使われるデジタル回路)
36 周波数を低減する分周器ってなぁーに?(バイナリカウンタ/2進カウンタ)
37 計数するカウンタってなぁーに?(カウンタにはダウンとアップがある)
38 ダウン/アップカウンタとは?(リップルキャリー型バイナリカウンタ)
39 10進、6進ダウンカウンタとは?(リップルキャリー型ダウンカウンタ)
40 10進、6進アップカウンタとは?(リップルキャリー型アップカウンタ)
41 同期式ダウンカウンタとは?(同期式ダウンカウンタ)
42 同期式アップカウンタとは?(同期式アップカウンタ)
43 シフトカウンタってなぁーに?(ジョンソンカウンタ)
44 リングカウンタってなぁーに?(n+1進リングカウンタ)
45 ポリノミアルカウンタってなぁーに?(2n-1進ポリノミアルカウンタ)

第6章
計算するデジタル回路
46 デジタル計算はどうするの?(計算する半加算器、半減算器)
47 桁上げ桁借り入力をもつ加算器、減算器とは?(1ビット全加算器、全減算器)
48 1、4ビット全加算器の違いってなぁーに?(1、4ビット全加算器)
49 演算処理する回路の集まりマイコンとは?(8ビットマイコン)

第7章
デジタル回路に不可欠なメモリ
50 メモリってなぁーに?(MOSメモリには、いろいろなタイプがある)
51 揮発性メモリとは?(DRAM、SRAM)
52 不揮発性メモリとは?(EP-ROM、E2P-ROM、フラッシュE2P-ROM)

第8章
他の種々なるデジタル回路
53 基準になるクロック信号発生回路とは?(CR発振器)
54 水晶振動子を用いたクロック信号発生回路とは?(水晶発振回路)
55 入力ノイズを避ける回路とは?— その1(シュミットトリガー回路)
56 入力ノイズを避ける回路とは?— その2(チャタリング防止回路)
57 所望するパルス幅を得る回路とは?(単安定マルチバイブレータ)
58 異なる電圧レベル信号を変えるには?(レベル変換回路)
59 低い電圧を高い電圧に上げることはできるの?(チャージポンプ回路)
60 マイコン・バスラインにデータを載せるには?(トライステートR回路)

終章
パソコンによる回路作成
61 パソコンによる回路作成ってなぁーに?(Verilog HDLR、SPICER)
62 NANDゲートをVerilog HDLRで検証すると(NANDゲートの検証)
63 D-FFをVerilog HDLRで検証すると(D-FFの検証)
64 バイナリカウンタをVerilog HDLRで検証すると(2進カウンタの検証)
65 RC回路(積分回路)をSPICERで解析すると(RC回路の解析)
66 CR発振器をSPICERで解析すると(CR発振器の解析)

【コラム】
(0)携帯電話の未来はどうなるの?(携帯電話の歴史)
(1)汎用ロジックICは万能なの?(汎用ロジックICの変遷)
(2)基本デジタル回路のいろいろ(各種基本論理回路)
(3)伝送ゲートってなぁーに?(アナログスイッチ)
(4)クロックドCMOSインバータってなぁーに?(C2MOSR)
(5)プログラムできるICってあるの?(FPLD)
(6)ゲートアレイってなぁーに?(ASIC)
(7)CMOS素子の構造ってどうなっているの?(各種ウェルをもつCMOS)
(8)特性解析に必要な素子パラメータ(素子パラメータ)

参考文献

はじめに

デジタル回路を用いた大規模集積回路(Large Scale Integrated Circuits:LSI)は、私たち身の廻りの電子機器を小型、軽量、低消費電力化などへ変貌させ、我々の生活にとって必要不可欠な電子機器を提供しています。
 
 このデジタル回路は、汎用ロジック集積回路(Integrated Circuits:IC)とともに進化し、さまざまな回路を生み出し、各種電子機器を実現してきました。例えば、メカ式時計から電子式デジタル時計へ、そろばんから電卓へ、据え置き電話から携帯電話、あるいは、スマートフォンへ、銀塩カメラ(アナログフィルム使用カメラ)からデジタルカメラへ、ブラウン管テレビから液晶テレビへ、車や船の位置情報を知らせるナビシステム、そして、銀行等のICカードなどへ、その応用範囲は無限に広がっています。
 
 このように、デジタルは我々生活に与える影響が大ですが、人間が聞く、話す、見るなどの感覚がアナログですのでアナログとデジタルとの共存、つまり、アナデジ混在が必要になっています。
 
 本書では、デジタル回路を初めて学ぶ方、もう少しデジタル回路を習得したい方々を対象にしています。また、デジタル回路のアナログ的な特殊回路(例えば、発振器、ノイズを避ける回路、レベル変換回路、チャージポンプ回路など)も解説しています。なお、パソコン(コンピュータ)によるデジタル回路の機能検証(Verilog HDLR:Cadence Design Systems社の登録商標、または、商標)や回路の動作特性解析(HSPICER:シノプシス社の登録商標、または、商標)についても概説しています。

 
 本書は左記のような分担で共同執筆しております。

 ①鈴木 大三……序章、第1章〜第4章

 ②鈴木八十二……第5章〜第8章、終章

 終わりに、多くの方々の著書、文献、関連資料などを参考にさせて戴きました。ここに、厚く御礼を申し上げるとともに執筆にご協力を戴きました㈲有明電装 代表取締役 黒田睦生氏、統括マネージャー 大嶋 大氏を始めとする関係諸氏に深く感謝申し上げます。また、発刊に際して御世話になりました日刊工業新聞社・鈴木 徹氏、北川 元氏を始めとする関係諸氏に厚く御礼を申し上げます。

 

2015年(H27年)3月

鈴木 八十二 記す!

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