デジタル回路を学ぶ
デジタル回路のトピックを基礎から解説します。解き方を示した例題と、解答付きの練習問題を用意しました。各トピックの最後には、シミュレータで回路を組んで試す実習があります。
- 1論理ゲート：NOT、AND、OR、NAND、NOR、XOR、XNOR基本となる七つの論理ゲートの記号、論理式、真理値表を学び、NAND と NOR だけであらゆる回路を作れる理由を理解しましょう。
- 2ブール代数：法則、ド・モルガンの定理、簡単化ブール代数の公理・法則・定理とド・モルガンの定理を整理し、代数的な簡単化の手順を例題と練習問題で一歩ずつ学びます。
- 3真理値表と標準形：Σm と ΠM真理値表から論理式を導く方法を解説します。最小項と最大項、積和標準形と和積標準形、Σm・ΠM の記法を、例題を解きながら学びましょう。
- 4カルノー図：2・3・4 変数とドントケア条件2・3・4 変数のカルノー図で論理関数を簡単化する方法を学びます。グレイコード、グループ化の規則、端をまたぐ隣接、ドントケア条件を例題で解説します。
- 5クワイン・マクラスキー法を手順どおりに解説クワイン・マクラスキー法で論理関数を簡単化します。主項、被覆表、必須主項を説明し、4 変数の例題を最初から最後まで解いていきます。
- 6数の表現：2 進数、8 進数、16 進数と各種コード2 進数・8 進数・16 進数の相互変換、2 の補数による負の数の表現、BCD コードとグレイコードを、例題と練習問題でわかりやすく解説します。
- 72 進加算器：半加算器、全加算器、リップルキャリー加算器半加算器、全加算器、リップルキャリー加算器のしくみと、2 の補数を使った減算の方法を、真理値表と例題でわかりやすく解説します。
- 8マルチプレクサ、デコーダ、エンコーダのしくみマルチプレクサ、デマルチプレクサ、デコーダ、エンコーダの動作と、7 セグメントデコーダの設計、MUX で論理関数を実現する方法を学びます。
- 9ラッチとフリップフロップ：SR、D、JK、T を順に理解するSR ラッチと D ラッチ、エッジトリガ型の D・JK・T フリップフロップ、特性表と励起表、セットアップ時間とホールド時間を順を追って解説します。
- 10カウンタとシフトレジスタ：設計を一歩ずつ非同期カウンタと同期カウンタ、N 進カウンタ、SISO・SIPO・PISO シフトレジスタ、リングカウンタとジョンソンカウンタを、例題を解きながら解説します。
- 11ムーア型とミーリ型のステートマシン：設計の全手順ムーア型とミーリ型の有限状態機械の設計方法を学びます。状態遷移図、状態表、状態割り当てを説明し、101 系列検出器を例に最後まで解きます。
- 12タイミング図、グリッチ、静的ハザードタイミング図の読み方、伝搬遅延とクリティカルパスの計算、グリッチが生じる理由、カルノー図で静的ハザードを取り除く方法を学びます。
- 13論理回路図からブレッドボードへ：74HC の IC で組むブレッドボードの内部接続、74HC の DIP-14 IC のピン配置、LED 用の抵抗、未接続の入力、バイパスコンデンサ、順を追ったデバッグ方法を解説します。