作者:天野英晴
ISBN:9789865779719
出版社:世茂
出版日期:2015/5/4

國立台灣大學電機工程學系特聘教授 闕志達 ◎審訂

理工科秘笈!
數學不好也能學會的
數位電路入門書!
成為台積電、三星工程師!

電機、電工、電信、資工、資科系……理工科必學!
工程師必修科目!

數位產品哪裡來?
好想設計劃時代的數位產品!
誰來教教我?!

掌握基本概念,
橫掃頂尖科技大學、技職學校
與名校理工科系,
成為專業電機與資訊工程、數位產品研發人才!

教授教不會的數位電路,交給本書!
擺脫艱澀布林代數與數學式,
從基礎的電路設計出發,
掌握原理,搞定高階設計!

什麼是數位電路,原理是什麼?如何運作?
數位電路為何能取代類比電路?
如何設計「組合電路」?
什麼是電路的「化簡」?
數位電路設計的最新設計方法是什麼?

從簡單的電子骰子機器出發,熟悉數位電路原理,
總有一天,你也能創造自己的數位產品!
理工科學生一看到數位電路教科書就想睡嗎?
想考電機相關科系,卻讀不懂數位電路專書嗎?
生活在數位化的時代,你應該學習數位電路!

高階的數位電路設計牽涉各領域的知識,包含邏輯學、代數……本書帶你跳脫這些僵化框架,以圖解說明,輕鬆掌握原理,不擅長數學的人也能學會數位電路!
  數位產品如何製成、運作?類比電路與數位電路有何不同?數位電路的設計有哪些方法與規則?想考理工科系、想親手設計電路、搞不定數學式而害怕數位電路的人,快翻開本書,打好基礎,成為數位專家!

目次
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

作者簡介

天野英晴
1986年 慶應義塾大學工學部電氣工學專業修畢
現任 慶應義塾大學理工學部情報工學科教授
工學博士
主要著作:
《邊做邊學電腦架構》合著(培風館)
《可重組系統》合著(歐姆社)
《誰都能瞭解的數位電路》(歐姆社)
《適合數位設計人的電子電路》(日冕社)

審定者簡介

闕志達
現職:
國立台灣大學電機系 教授
學歷:
國立台灣大學電機系學士
美國加州理工學院電機系碩士、博士
經歷:
國立台灣大學電機系副教授
國立台灣大學電子研究所所長
台灣積體電路設計學會理事長
國家實驗研究院晶片系統設計中心主任
專業資格:
國際電機電子工程師學會 (IEEE) Fellow

 

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。
本書由目黑廣治負責作畫,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。
天野英晴

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