世界第一簡單數位電路

前言

第1章
Column  數位IC   21
Column  FPGA    22
第1章名詞解釋 24

第2章   25
1 數位與類比　26
‧從類比電路到數位電路  26
‧類比和數位的概念  28
2 數位電路遠勝類比電路的原因　33
‧邏輯電路是什麼？   33
‧「邏輯閘」的基本原理  35
‧數位電路以數量決勝負！   37
‧數位電路為什麼具有優勢？   39
‧數位電路的設計很簡單  44
布林代數是什麼？   49
第2章  名詞解釋  52
Column 布林代數是什麼？

第3章  53
1 真值表與MIL符號　54
‧多數決的數位電路  54
‧用L和H做真值表  58
‧MIL符號是什麼？  64
‧激活L和激活H   68
‧第摩根定律  72
‧用MIL符號統整基本邏輯閘  75
2 製作多數決電路　78
‧對應真值表的電路（加法標準式的設計步驟） 79
Column  CMOS是什麼？ 85
Column  MOS-FET的運作原理  88
第3章 名詞解釋  91

第4章  93
1 使用卡諾圖　94
‧不必要的設計  94
‧卡諾圖的讀法  98
‧圈選1的群組  102
‧圈選的注意事項  106
‧加入中華料理呢？如果人數增加呢？ 108
2 Don’t Care　111
‧如何判斷大月？ 111
‧十進數與二進數  114
‧判斷大月的電路設計  118
‧Don’t care   120
3 多個輸出端　124
‧輸出端共通化  125
‧電子骰子顯示器的電路設計  129
Column  加法電路與減法電路  137
第4章  名詞解釋  143

第5章  145
1 順序電路是什麼？　146
‧順序電路是會記憶的電路  148
2 D正反器　153
‧正反器像蹺蹺板  153
‧D正反器與計時器  155
‧暫存器是什麼？  167
3 電子骰子　‧171
‧電子骰子是一種順序電路  171
‧（1）首先，畫出狀態變遷圖  174
‧（2）將狀態轉換成二進數  177
‧（3）設計對應的組合電路  181
Column  正反器的結構  187
Column  各種正反器  190
第5章    名詞解釋  193

最後  用硬體描述語言，設計數位電路

索引

前言

　　電腦、智慧型手機、平板電腦……我們身邊充滿各種數位產品，連類比訊號（電路）的最後堡壘──電視機，也已經變成數位。為什麼數位電路會變得如此發達？它利用什麼原理運作？內部設計又是如何？這些問題本書皆以輕鬆的漫畫解說，而不使用布林代數或是艱難的數學式與理論，讓讀者可以快速掌握數位電路的基本概念。

　　數位電路的世界只有0 與1，而稱為「閘」的基本元件，只能做簡單的動作。本書第1章將介紹常見的數位電路；第2章則解說為什麼這樣簡單的數位電路會發展得如此迅速，進而取代傳統的類比電路；第3章介紹透過輸入數值決定輸出數值的「組合電路」簡單設計方法；而第4 章解說「化簡」的方法。「化簡」是大學數位電路課程中，極為重要的部分，教授會教導學生如何用布林代數轉換數學式，但本書將以更易懂的方式來化簡數學式，即使讀者不擅長數學，也能享受設計電路的樂趣。第5章介紹儲存元件和順序電路的設計方法，最後，本書會介紹硬體描述語言HDL、高階合成HLS等的最新設計方法。

　　數位電路的世界充滿圖表，例如：真值表、電路圖、卡諾圖、狀態變遷圖等，因此以文字敘述來解說數位電路，不如用「漫畫」解說更合適。本書運用漫畫的優點，以易於理解的方式寫作，例舉多個設計實例，深入解說元件的構造，再以column補充高水準、先進的知識與設計技術。不管讀者是數位電路的初學者，還是主修其他領域、從事數位電路設計的專業人士，本書都能滿足你的求知慾。

　　本書由目黑治負責作畫，Office sawa的澤田佐和子負責製作，有他們的協助，我才能完成這本不同以往的數位電路專書，運用劃時代的圖像表現，具現數位電路的本質。感謝歐姆社給我執筆的機會，並給予我許多建言，在此致上深深謝意。