內容簡介
《數字電子技術(第四版)》為第四版,是在普通高等教育“十一五”國寶規劃教材(第三版)的基礎上修訂而成的,內容更加簡明、實用。《數字電子技術(第四版)》共有9章, 內容包括數製與編碼、基本邏輯運算及集成邏輯門、布爾代數與邏輯函數化簡、組閤邏輯電路、觸發器、時序邏輯電路、 脈衝波形的産生與變換、數/模與模/數轉換、 半導體存儲器和可編程邏輯器件等。 每章均有一定量的例題和練習題。 《數字電子技術(第四版)》配有由西安電子科技大學齣版社齣版的《數字電子技術學習指導與題解》,可供讀者學習時使用。 編者集40多年的教學經驗,綜閤有關專業的大綱要求編寫瞭本教材。 《數字電子技術(第四版)》適應麵較寬,適用於高等工科院校有關專業本科生、高職高專學生及自考生, 也可供電子技術領域的工程技術人員學習參考。
內頁插圖
目錄
第一章 數製與編碼
1.1 進位計數製
1.1.1 十進製
1.1.2 二進製
1.1.3 八進製和十六進製
1.2 數製轉換
1.2.1 其它進製數與十進製數相互轉換
1.2.2 二進製數與八進製數、十六進製數的相互轉換
1.3 編碼
1.3.1 二一十進製(BCD)碼
1.3.2 可靠性代碼
1.3.3 字符代碼
練習題
第二章 基本邏輯運算及集成邏輯門
2.1 基本概念
2.1.1 邏輯變量與邏輯函數
2.1.2 真值錶
2.2 三種基本邏輯運算
2.2.1 與邏輯(與運算、邏輯乘)
2.2.2 或邏輯(或運算、邏輯加)
2.2.3 非邏輯(非運算、邏輯反)
2.3 常用的復閤邏輯
2.3.1 “與非”邏輯
2.3.2 “或非”邏輯
2.3.3 “與或非”邏輯
2.3.4 “異或”邏輯與“同或”邏輯
2.3.5 正負邏輯
2.4 集成邏輯門電路
2.4.1 TTL集成邏輯門電路
2.4.2 CMOS集成邏輯門電路
2.4.3 集成邏輯門電路的特性與參數
2.4.4 開路門與三態門
2.4.5 集成邏輯門在使用中的實際問題
練習題
第三章 布爾代數與邏輯函數化簡
3.1 基本公式和法則
3.1.1 基本公式
3.1.2 基本法則
3.1.3 基本公式的應用
3.2 邏輯函數的代數法化簡
3.2.1 邏輯函數與邏輯圖
3.2.2 邏輯函數的化簡原則
3.2.3 與或邏輯函數的化簡
3.3 卡諾圖化簡
3.3.1 卡諾圖化簡的基本原理
3.3.2 邏輯函數的標準式——最小項
3.3.3 卡諾圖的結構
3.3.4 邏輯函數的卡諾圖錶示法
3.3.5 相鄰最小項閤並規律
3.3.6 與或邏輯的化簡
3.3.7 其它邏輯形式的化簡
3.3.8 無關項及其應用
3.3.9 有原變量無反變量的邏輯函數的化簡
3.3.10 多輸齣函數的化簡
練習題
第四章 組閤邏輯電路
4.1 組閤邏輯電路的分析
4.2 組閤邏輯電路的設計
4.3 常用中規模組閤邏輯部件的原理和應用
4.3.1 半加器與全加器
4.3.2 編碼器與譯碼器
4.3.3 數據選擇器與多路分配器
4.3.4 數字比較器
4.4 組閤邏輯電路中的競爭與冒險
4.4.1 競爭現象
4.4.2 冒險現象
4.4.3 冒險現象的判彆
4.4.4 冒險現象的消除
練習題
第五章 觸發器
5.1 時序電路概述
5.1.1 時序電路的特點
5.1.2 時序電路的分類
5.1.3 狀態錶和狀態圖
5.2 基本觸發器
5.2.1 基本RS觸發器
5.2.2 時鍾控製的RS觸發器
5.2.3 D觸發器
5.2.4 T觸發器
5.2.5 JK觸發器
5.2.6 基本觸發器的空翻和振蕩現象
5.3 集成觸發器
5.3.1 維持阻塞觸發器
5.3.2 邊沿觸發器
5.3.3 主從觸發器
5.3.4 觸發器的直接置位和直接復位
5.3.5 觸發器的邏輯符號比較
練習題
第六章 時序邏輯電路
6.1 時序電路的分析
6.1.1 同步時序電路分析舉例
6.1.2 異步時序電路分析舉例
6.2 同步時序電路的設計
6.3 計數器
6.3.1 計數器的分類
6.3.2 2n進製計數器組成規律
6.3.3 集成計數器功能分析及其應用
6.4 寄存器與移位寄存器
6.4.1 寄存器
6.4.2 移位寄存器
6.4.3 集成移位寄存器功能分析及其應用
6.5 序列信號發生器
6.5.1 移位型序列信號産生電路
6.5.2 計數型序列信號産生電路
練習題
第七章 脈衝波形的産生與變換
7.1 概述
7.2 555定時電路
7.2.1 基本組成
7.2.2 工作原理及特點
7.3 單穩態電路
7.3.1 電路組成
7.3.2 工作原理
7.4 多諧振蕩器
7.4.1 電路組成
7.4.2 工作原理
7.5 施密特電路
7.5.1 電路組成
7.5.2 工作原理
7.5.3 主要應用
練習題
第八章 數/模與模/數轉換
8.1 DAC
8.1.1 DAC的基本概念
8.1.2 DAc的電路形式及工作原理
8.1.3 集成DAC
8.2 ADC
8.2.1 ADC的組成
8.2.2 ADC電路
8.2.3 ADC的主要技術指標
8.2.4 集成ADC
練習題
第九章 半導體存儲器和可編程邏輯器件
9.1 半導體存儲器
9.1.1 隻讀存儲器(ROM)
9.1.2 ROM在組閤邏輯設計中的應用
9.1.3 ROM的編程及分類
9.1.4 隨機存取存儲器(RAM)
9.1.5 存儲器容量的擴展
9.2 可編程邏輯器件PLD
9.2.1 PLD的電路簡介
9.2.2 PLD的開發
練習題
附錄一 常用邏輯符號對照錶
附錄二 數字集成電路的型號命名法
參考文獻
前言/序言
電子世界的基石:探索邏輯與信號的奧秘 在這個信息爆炸的時代,我們身邊無處不見電子設備的身影。智能手機、電腦、電視、傢用電器,甚至是交通信號燈和工業自動化係統,它們無一不依賴於背後精密而強大的電子技術。而要真正理解這些設備的運作原理,我們必須深入到最基礎的層麵,探尋電子世界的“語言”——數字電子技術。 本書旨在為讀者構建一座通往數字電子技術世界的堅實橋梁,它不僅僅是一本教材,更是一次深入探索邏輯運作、信號轉換以及如何構建復雜數字係統的奇妙旅程。我們不追求浮光掠影的介紹,而是希望帶領讀者潛心鑽研,理解每一個概念背後的深層含義,掌握構建和分析數字電路的核心技能。 核心理念:從二進製到復雜邏輯 數字電子技術的核心在於“數字”,而數字世界的基石則是二值邏輯。我們將從最基本的“0”和“1”開始,理解它們如何代錶信息,以及如何通過邏輯門(AND, OR, NOT, XOR等)進行基本運算。本書將詳盡地闡述這些邏輯門的功能、真值錶以及它們在實際電路中的實現方式。通過生動形象的例子和圖示,讀者將能夠直觀地理解邏輯運算的本質,並逐步建立起從簡單邏輯到復雜功能的思維模型。 隨後,我們將深入探討組閤邏輯電路。這包括各種常用的組閤邏輯電路,如加法器、減法器、多路選擇器、譯碼器和編碼器。我們將詳細分析它們的設計原理、工作流程以及在實際應用中的重要性。理解這些基本組閤邏輯電路,就像掌握瞭構建數字係統最基本的“積木”,為後續學習更復雜的邏輯結構奠定堅實基礎。 時序邏輯:記憶與狀態的構建 與組閤邏輯不同,時序邏輯電路引入瞭“時間”的概念,它們的狀態會隨著時間的推移而改變。本書將詳細講解觸發器(Flip-flops)和鎖存器(Latches)——這些是構建記憶單元的核心。我們將深入理解不同類型的觸發器(SR, JK, D, T)的結構、工作原理和時序特性,並解釋它們如何用於存儲數據。 在此基礎上,我們將進一步探索寄存器(Registers)、移位寄存器(Shift Registers)和計數器(Counters)。寄存器是存儲一組相關數據的單元,而移位寄存器則允許數據進行串行或並行移動,在數據傳輸和處理中發揮著關鍵作用。計數器則能夠按順序生成一係列脈衝信號,廣泛應用於定時、頻率分頻和狀態機設計。本書將通過大量的實例,展示這些時序邏輯電路在實際應用中的強大能力,例如在數據存儲、顯示驅動以及各種控製係統中的應用。 時鍾信號:數字係統的脈搏 在數字係統中,時鍾信號扮演著至關重要的角色,它如同係統的“脈搏”,協調著所有邏輯單元的工作步調。我們將深入理解時鍾信號的産生(振蕩器)、分配以及其對時序邏輯電路工作的影響。理解時鍾的上升沿和下降沿觸發,以及建立時間和保持時間等概念,對於設計穩定可靠的數字係統至關重要。本書將通過對時鍾信號在不同電路中的作用進行詳細講解,幫助讀者建立起對係統同步工作機製的深刻認識。 復雜邏輯係統的構建:狀態機與有限自動機 當組閤邏輯和時序邏輯相結閤,我們就能構建齣功能更為強大的復雜數字係統。本書將重點介紹有限狀態機(Finite State Machines, FSM)的概念,包括摩爾(Moore)型和米利(Mealy)型狀態機的設計與分析。狀態機是描述和設計數字係統行為的一種有效工具,它們能夠根據當前狀態和輸入信號,決定係統的下一步動作和下一個狀態。我們將通過具體的例子,如交通燈控製器、序列檢測器等,演示如何將實際問題轉化為狀態機模型,並最終實現為硬件電路。 存儲器與接口:數據處理的基石 現代電子設備離不開對大量數據的存儲和處理。本書將深入介紹各種類型的存儲器,包括靜態隨機存取存儲器(SRAM)和動態隨機存取存儲器(DRAM),以及隻讀存儲器(ROM)及其衍生産品(如PROM, EPROM, EEPROM)。我們將分析它們的讀寫原理、性能特點以及在係統中的應用。 同時,我們也將探討數字係統與其他設備之間的接口問題。例如,如何將並行數據轉換為串行數據進行傳輸,或者如何處理模擬信號與數字信號之間的轉換(ADC和DAC)。理解這些接口技術,對於構建功能完善、互聯互通的電子係統至關重要。 實際應用與設計流程 理論知識的學習固然重要,但更重要的是將其應用於實際。本書將穿插大量實際應用案例,涵蓋從簡單的數字電路設計到復雜的係統集成。我們將介紹數字邏輯設計的常用流程,包括需求分析、邏輯設計、電路仿真、硬件實現以及調試。 通過對實際案例的分析,讀者將能夠更好地理解理論知識的實踐價值,並學習如何運用所學技能解決實際工程問題。例如,我們將探討微處理器、可編程邏輯器件(PLD,如CPLD和FPGA)等在現代電子係統中的作用,以及它們如何極大地簡化和加速瞭數字係統的設計和開發過程。 掌握數字電子技術,開啓無限可能 數字電子技術是現代科技的基石,它貫穿於我們日常生活的方方麵麵,並且是通往更高級電子工程領域(如微處理器設計、嵌入式係統、數字信號處理等)的必經之路。本書將以嚴謹的學術態度,輔以清晰易懂的講解和豐富的實例,幫助讀者建立起對數字電子技術的全麵而深入的理解。 無論您是電子工程專業的學生,還是對電子技術充滿好奇的愛好者,本書都將為您提供一個紮實的起點。掌握瞭數字電子技術的精髓,您將能夠更深刻地理解您所使用的電子設備,甚至能夠親手設計和構建屬於您自己的數字電路。這不僅是一種技能的獲取,更是一種思維方式的轉變,一種發現問題、分析問題、解決問題的能力。 我們相信,通過對本書內容的深入學習和實踐,您將能夠自信地探索電子世界的奧秘,並在這個日新月異的領域中,開啓屬於您的無限可能。
老實說,我之前對數字電子技術一直有些畏懼,覺得它太抽象,太理論化瞭。但當我翻開這本《數字電子技術》(第四版)後,這種感覺頓時煙消雲散。書中在講解每一個概念的時候,都提供瞭大量的圖例和錶格,並且講解得非常細緻,一點一點地引導讀者去理解。我尤其喜歡它對數製和編碼章節的處理,它不僅僅是羅列瞭幾種進製的轉換方法,還深入淺齣地講解瞭為什麼會有不同的數製,以及它們在計算機和電子設備中的實際應用。這一點對於我這種希望瞭解“為什麼”的學習者來說,太重要瞭。而且,這本書的習題部分感覺也很有挑戰性,我看到有一些題目是需要綜閤運用前麵學到的知識纔能解答的,這說明它不僅僅是要求記憶,更強調理解和應用。我已經迫不及待地想嘗試做幾道題瞭,希望能夠檢驗一下自己的學習成果。這本書真的給我帶來瞭很大的信心,讓我覺得數字電子技術並沒有想象中那麼難。