数字电子技术 9787302237945 清华大学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

基本信息

书名：数字电子技术

定价：39.00元

作者：张雪平,李双喜,张玉芝 等副

出版社：清华大学出版社

出版日期：2011-01-01

ISBN：9787302237945

字数：577000

页码：370

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.558kg

编辑推荐

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适应电子技术的飞速发展，引入了EDA等****相关的知识。
　　突出基本理论和基本分析方法，并且注重综合应用能力和创新能力的培养。
　　设计与重难点相应的例题，通俗易懂，加深读者理解。

内容提要

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本书是根据教育部学科专业调整方案和电类各专业人才培养新模式的需求而编写的。本书系统地介绍了数字电子技术的基础知识，包括逻辑代数基础、门电路、组合逻辑电路、常用组合逻辑器件、时序逻辑电路、常用时序逻辑器件、可编程逻辑器件、脉冲波形的产生和整形电路、数模和模数转换器、数字系统设计基础等。
　　本书概念清楚，内容先进、实用，在系统介绍基础知识的基础上，突出逻辑器件功能及应用，还对eda的基础知识作了介绍。每章均安排有小结、思考题、习题，力求做到通俗易懂，便于使用。
　　本书可作为高等院校电气信息类、电子信息类、仪器仪表类及其他相近专业的本科生教材或教学参考书，也可供有关工程技术人员参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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数字电子技术基础与应用 引言 数字电子技术是现代电子学的重要分支，其核心在于利用离散的电信号（通常表示为“0”和“1”）来处理、存储和传输信息。从简单的逻辑门到复杂的微处理器，数字电路已渗透到我们生活的方方面面，驱动着计算机、通信设备、消费电子产品乃至工业自动化等各个领域的发展。本书旨在为读者构建一套扎实的数字电子技术理论基础，并引导读者理解其在实际工程应用中的实现方式。我们将从最基本的逻辑概念出发，层层深入，涵盖组合逻辑与时序逻辑的设计、存储器的工作原理、脉冲波形产生与整形、数模/模数转换等关键技术，并通过丰富的实例展示这些理论如何在实际电路中得到体现。 第一章：数字信号与逻辑基础 本章将为读者介绍数字电子技术的基本概念。首先，我们将区分模拟信号与数字信号的本质差异，阐述数字信号的优点，例如抗干扰能力强、易于存储和处理等。随后，我们将深入探讨数字信号的表示方式，即二进制码，并介绍常用的编码格式，如格雷码、BCD码等。 核心部分将聚焦于布尔代数和逻辑门。我们将详细讲解布尔代数的公理、定理及其化简方法，这是进行数字逻辑设计的基础。在此基础上，我们将逐一介绍基本逻辑门（与门、或门、非门）以及通用逻辑门（与非门、或非门、异或门、同或门）的逻辑符号、逻辑功能和真值表。读者将学习如何使用这些基本单元构建更复杂的逻辑功能。 为了巩固对逻辑门概念的理解，我们将引入真值表作为描述逻辑电路功能的重要工具。同时，还将介绍卡诺图（Karnaugh Map）等逻辑函数化简方法，帮助读者能够高效地设计出最简化的逻辑电路，从而降低硬件成本并提高电路性能。 第二章：组合逻辑电路设计 组合逻辑电路是数字电路中最基本的一类，其输出仅取决于当前输入的逻辑组合，不包含记忆功能。本章将在此基础上，深入讲解组合逻辑电路的设计方法和典型应用。 我们将首先介绍如何根据逻辑功能的需求，通过真值表或逻辑表达式来设计组合逻辑电路。我们将详细讲解常用的组合逻辑芯片，如编码器（Encoder）、译码器（Decoder）、数据选择器（Multiplexer，也称多路选择器）、数据分配器（Demultiplexer）等，并分析它们的内部结构和工作原理。例如，我们将说明编码器如何将多个输入信号转换为一个二进制代码，译码器如何将二进制代码转换为一个特定的输出信号，数据选择器如何根据控制信号从多个输入中选择一个信号输出，以及数据分配器如何将一个输入信号分配到多个输出中的一个。 此外，我们还将探讨加法器（Adder）和减法器（Subtractor）等算术运算电路的设计。读者将学习半加器、全加器、并行加法器等不同类型的加法器，并理解它们如何在硬件层面实现二进制加法。同样，减法器也将通过与加法器之间的关系进行阐述。 本章的重点还将放在比较器（Comparator）和逻辑开关（Logic Switch）的设计。比较器能够判断两个二进制数的大小关系，而逻辑开关则可用于信号的路由和控制。通过对这些典型组合逻辑电路的设计与分析，读者将能够掌握分析和设计各类组合逻辑电路的基本技能。 第三章：时序逻辑电路设计 与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还取决于电路过去的状态，即具有记忆功能。这使得时序逻辑电路能够实现更复杂的逻辑功能，如计数、寄存和状态转移等。本章将系统地介绍时序逻辑电路的设计。 我们将从最基本的时序元件——触发器（Flip-Flop）开始。我们将详细讲解不同类型的触发器，包括SR触发器、JK触发器、D触发器和T触发器，并分析它们的触发方式（电平触发、边沿触发）、状态转换特性以及时钟信号的作用。读者将理解触发器如何在时钟脉冲的作用下完成状态的存储和翻转。 在此基础上，我们将介绍寄存器（Register）的设计。寄存器是由一组触发器组成的，用于存储多个二进制位的信息。我们将讲解移位寄存器（Shift Register）的工作原理，包括左移、右移、串行输入/并行输出（SIPO）、并行输入/串行输出（PISO）、串行输入/串行输出（SISO）以及并行输入/并行输出（PIPO）等工作模式。这将有助于读者理解数据如何在寄存器中进行传输和存储。 计数器（Counter）是时序逻辑电路的另一重要应用。我们将讲解异步计数器（Ripple Counter）和同步计数器（Synchronous Counter）的设计。异步计数器各级触发器触发不是同步的，而同步计数器则由统一的时钟信号控制，具有更高的稳定性和性能。我们将介绍二进制计数器、十进制计数器（BCD Counter）以及可预置计数器等。 此外，本章还将引入状态机（State Machine）的概念，即有限状态机（Finite State Machine，FSM）。我们将讲解Moore型和Mealy型状态机的区别，以及如何利用状态图和状态表来设计和分析复杂的时序逻辑电路。这将为读者设计具有复杂行为模式的数字系统提供理论指导。 第四章：存储器的工作原理 存储器是数字系统不可或缺的组成部分，用于存储程序和数据。本章将深入探讨各种存储器的工作原理和特点。 我们首先将介绍半导体存储器的基本分类，包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。RAM又可分为静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM），我们将详细分析它们的读写操作、存储单元结构以及各自的优缺点（如SRAM速度快但集成度低，DRAM集成度高但需要刷新）。 ROM类存储器则包括掩模ROM（MROM）、可编程只读存储器（PROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）以及闪存（Flash Memory）。我们将解析这些存储器在数据存储和读取上的不同机制，以及它们在应用中的区别。例如，MROM在制造时数据就被固化，PROM允许用户一次性编程，EPROM可以通过紫外线擦除后重新编程，EEPROM则可以通过电信号擦除和编程，而闪存则是一种非易失性存储器，具有高集成度和快速读写能力，广泛应用于固态硬盘和U盘等设备。 本章还将介绍存储器的工作时序，即读周期和写周期。理解这些时序对于正确地将存储器集成到数字系统中至关重要。此外，我们还将简要介绍存储器芯片的接口和连接方式。 第五章：脉冲波形产生与整形 在数字系统中，各种脉冲信号是必不可少的，它们用于触发事件、传递时钟信号、实现定时等功能。本章将介绍脉冲波形产生和整形电路的设计。 我们将从简单的振荡器电路开始，例如弛豫振荡器（Relaxation Oscillator）和多谐振荡器（Multivibrator）。我们将详细讲解多谐振荡器的工作原理，包括无稳态多谐振荡器（Astable Multivibrator）、单稳态多谐振荡器（Monostable Multivibrator，也称单稳态触发器）和双稳态多谐振荡器（Bistable Multivibrator，即触发器）。这些振荡器能够产生周期性的或单次的脉冲信号。 接着，我们将介绍脉冲整形电路。在实际传输过程中，脉冲信号可能会出现失真，例如上升沿和下降沿变缓、出现毛刺等。脉冲整形电路的作用是恢复脉冲信号的原始形状，使其更加清晰和规范。我们将介绍施密特触发器（Schmitt Trigger）作为一种常用的脉冲整形电路，并分析其迟滞特性如何实现对输入信号的整形。 此外，本章还将探讨延时电路和单次脉冲发生器。延时电路可以提供一定时间的信号延迟，而单次脉冲发生器则能够根据触发信号产生一个固定宽度的脉冲。这些电路在时序控制和信号同步方面发挥着重要作用。 第六章：数模与模数转换 数字系统需要与现实世界的模拟信号进行交互，这就需要进行数模转换（Digital-to-Analog Conversion, DAC）和模数转换（Analog-to-Digital Conversion, ADC）。本章将详细介绍这两种转换器的工作原理和常用类型。 对于数模转换，我们将介绍几种常见的DAC电路，如电阻网络型DAC（例如电阻梯形DAC和权电阻DAC）和电容充放电型DAC。我们将分析它们的结构、工作原理以及精度、转换速度等性能指标。读者将理解如何将数字量转换为与之成比例的模拟电压或电流。 对于模数转换，我们将介绍几种主要的ADC电路，包括逐次逼近型ADC（Successive Approximation ADC）、双积分型ADC（Dual-slope ADC）和并行比较型ADC（Flash ADC）。我们将深入分析它们的转换过程、优缺点以及适用场景。例如，逐次逼近型ADC通过迭代的方式找到最接近的数字量，精度较高；双积分型ADC则利用积分过程来减小对器件参数的依赖，稳定性好；而并行比较型ADC则并行地将模拟信号与多个参考电压进行比较，转换速度最快。 本章还将讨论分辨率、量化误差、转换速率等ADC和DAC的关键性能参数，并简要介绍实际应用中数模/模数转换器的选型考虑因素。 第七章：数字系统设计实例 为了将前面所学的理论知识应用于实际，本章将通过一些典型的数字系统设计实例来展示如何综合运用组合逻辑、时序逻辑、存储器等技术。 我们将从一些简单的应用入手，例如设计一个交通灯控制器。通过分析交通灯的运行逻辑，我们可以将其分解为组合逻辑和时序逻辑部分，并使用状态机的方法进行设计。 接着，我们将介绍一个简单的计算器设计。这将涉及到算术逻辑单元（ALU）的设计，以及如何利用按键输入和数码管显示来实现计算器的功能。 此外，我们还将探讨一个简单的数字时钟设计。这将需要使用到计数器、分频器以及数码管驱动电路。我们还可以进一步扩展，设计一个带有闹钟功能的数字时钟。 在更复杂的应用方面，我们将简要介绍数据采集系统和简单的微处理器架构。通过分析这些系统，读者将能够更清晰地理解数字电子技术在现代复杂电子设备中的核心地位和应用方式。 结论 数字电子技术是构建现代信息社会的基石。本书从最基本的逻辑门电路出发，系统地阐述了数字信号的特性、组合逻辑和时序逻辑的设计方法、存储器的工作原理、脉冲信号的产生与整形，以及数模与模数转换的关键技术。通过丰富的理论讲解和实例分析，我们希望读者能够建立起扎实的数字电子技术知识体系，并为进一步深入学习和实际工程应用打下坚实的基础。数字世界的精彩，正等待着你去探索和创造。