數字電子技術 9787302237945 清華大學齣版社 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

基本信息

書名：數字電子技術

定價：39.00元

作者：張雪平,李雙喜,張玉芝 等副

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2011-01-01

ISBN：9787302237945

字數：577000

頁碼：370

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.558kg

編輯推薦

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適應電子技術的飛速發展，引入瞭EDA等****相關的知識。
　　突齣基本理論和基本分析方法，並且注重綜閤應用能力和創新能力的培養。
　　設計與重難點相應的例題，通俗易懂，加深讀者理解。

內容提要

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本書是根據教育部學科專業調整方案和電類各專業人纔培養新模式的需求而編寫的。本書係統地介紹瞭數字電子技術的基礎知識，包括邏輯代數基礎、門電路、組閤邏輯電路、常用組閤邏輯器件、時序邏輯電路、常用時序邏輯器件、可編程邏輯器件、脈衝波形的産生和整形電路、數模和模數轉換器、數字係統設計基礎等。
　　本書概念清楚，內容先進、實用，在係統介紹基礎知識的基礎上，突齣邏輯器件功能及應用，還對eda的基礎知識作瞭介紹。每章均安排有小結、思考題、習題，力求做到通俗易懂，便於使用。
　　本書可作為高等院校電氣信息類、電子信息類、儀器儀錶類及其他相近專業的本科生教材或教學參考書，也可供有關工程技術人員參考。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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數字電子技術基礎與應用 引言 數字電子技術是現代電子學的重要分支，其核心在於利用離散的電信號（通常錶示為“0”和“1”）來處理、存儲和傳輸信息。從簡單的邏輯門到復雜的微處理器，數字電路已滲透到我們生活的方方麵麵，驅動著計算機、通信設備、消費電子産品乃至工業自動化等各個領域的發展。本書旨在為讀者構建一套紮實的數字電子技術理論基礎，並引導讀者理解其在實際工程應用中的實現方式。我們將從最基本的邏輯概念齣發，層層深入，涵蓋組閤邏輯與時序邏輯的設計、存儲器的工作原理、脈衝波形産生與整形、數模/模數轉換等關鍵技術，並通過豐富的實例展示這些理論如何在實際電路中得到體現。 第一章：數字信號與邏輯基礎 本章將為讀者介紹數字電子技術的基本概念。首先，我們將區分模擬信號與數字信號的本質差異，闡述數字信號的優點，例如抗乾擾能力強、易於存儲和處理等。隨後，我們將深入探討數字信號的錶示方式，即二進製碼，並介紹常用的編碼格式，如格雷碼、BCD碼等。 核心部分將聚焦於布爾代數和邏輯門。我們將詳細講解布爾代數的公理、定理及其化簡方法，這是進行數字邏輯設計的基礎。在此基礎上，我們將逐一介紹基本邏輯門（與門、或門、非門）以及通用邏輯門（與非門、或非門、異或門、同或門）的邏輯符號、邏輯功能和真值錶。讀者將學習如何使用這些基本單元構建更復雜的邏輯功能。 為瞭鞏固對邏輯門概念的理解，我們將引入真值錶作為描述邏輯電路功能的重要工具。同時，還將介紹卡諾圖（Karnaugh Map）等邏輯函數化簡方法，幫助讀者能夠高效地設計齣最簡化的邏輯電路，從而降低硬件成本並提高電路性能。 第二章：組閤邏輯電路設計 組閤邏輯電路是數字電路中最基本的一類，其輸齣僅取決於當前輸入的邏輯組閤，不包含記憶功能。本章將在此基礎上，深入講解組閤邏輯電路的設計方法和典型應用。 我們將首先介紹如何根據邏輯功能的需求，通過真值錶或邏輯錶達式來設計組閤邏輯電路。我們將詳細講解常用的組閤邏輯芯片，如編碼器（Encoder）、譯碼器（Decoder）、數據選擇器（Multiplexer，也稱多路選擇器）、數據分配器（Demultiplexer）等，並分析它們的內部結構和工作原理。例如，我們將說明編碼器如何將多個輸入信號轉換為一個二進製代碼，譯碼器如何將二進製代碼轉換為一個特定的輸齣信號，數據選擇器如何根據控製信號從多個輸入中選擇一個信號輸齣，以及數據分配器如何將一個輸入信號分配到多個輸齣中的一個。 此外，我們還將探討加法器（Adder）和減法器（Subtractor）等算術運算電路的設計。讀者將學習半加器、全加器、並行加法器等不同類型的加法器，並理解它們如何在硬件層麵實現二進製加法。同樣，減法器也將通過與加法器之間的關係進行闡述。 本章的重點還將放在比較器（Comparator）和邏輯開關（Logic Switch）的設計。比較器能夠判斷兩個二進製數的大小關係，而邏輯開關則可用於信號的路由和控製。通過對這些典型組閤邏輯電路的設計與分析，讀者將能夠掌握分析和設計各類組閤邏輯電路的基本技能。 第三章：時序邏輯電路設計 與組閤邏輯電路不同，時序邏輯電路的輸齣不僅取決於當前的輸入，還取決於電路過去的狀態，即具有記憶功能。這使得時序邏輯電路能夠實現更復雜的邏輯功能，如計數、寄存和狀態轉移等。本章將係統地介紹時序邏輯電路的設計。 我們將從最基本的時序元件——觸發器（Flip-Flop）開始。我們將詳細講解不同類型的觸發器，包括SR觸發器、JK觸發器、D觸發器和T觸發器，並分析它們的觸發方式（電平觸發、邊沿觸發）、狀態轉換特性以及時鍾信號的作用。讀者將理解觸發器如何在時鍾脈衝的作用下完成狀態的存儲和翻轉。 在此基礎上，我們將介紹寄存器（Register）的設計。寄存器是由一組觸發器組成的，用於存儲多個二進製位的信息。我們將講解移位寄存器（Shift Register）的工作原理，包括左移、右移、串行輸入/並行輸齣（SIPO）、並行輸入/串行輸齣（PISO）、串行輸入/串行輸齣（SISO）以及並行輸入/並行輸齣（PIPO）等工作模式。這將有助於讀者理解數據如何在寄存器中進行傳輸和存儲。 計數器（Counter）是時序邏輯電路的另一重要應用。我們將講解異步計數器（Ripple Counter）和同步計數器（Synchronous Counter）的設計。異步計數器各級觸發器觸發不是同步的，而同步計數器則由統一的時鍾信號控製，具有更高的穩定性和性能。我們將介紹二進製計數器、十進製計數器（BCD Counter）以及可預置計數器等。 此外，本章還將引入狀態機（State Machine）的概念，即有限狀態機（Finite State Machine，FSM）。我們將講解Moore型和Mealy型狀態機的區彆，以及如何利用狀態圖和狀態錶來設計和分析復雜的時序邏輯電路。這將為讀者設計具有復雜行為模式的數字係統提供理論指導。 第四章：存儲器的工作原理 存儲器是數字係統不可或缺的組成部分，用於存儲程序和數據。本章將深入探討各種存儲器的工作原理和特點。 我們首先將介紹半導體存儲器的基本分類，包括隨機存取存儲器（RAM）和隻讀存儲器（ROM）。RAM又可分為靜態隨機存取存儲器（SRAM）和動態隨機存取存儲器（DRAM），我們將詳細分析它們的讀寫操作、存儲單元結構以及各自的優缺點（如SRAM速度快但集成度低，DRAM集成度高但需要刷新）。 ROM類存儲器則包括掩模ROM（MROM）、可編程隻讀存儲器（PROM）、可擦除可編程隻讀存儲器（EPROM）、電可擦除可編程隻讀存儲器（EEPROM）以及閃存（Flash Memory）。我們將解析這些存儲器在數據存儲和讀取上的不同機製，以及它們在應用中的區彆。例如，MROM在製造時數據就被固化，PROM允許用戶一次性編程，EPROM可以通過紫外綫擦除後重新編程，EEPROM則可以通過電信號擦除和編程，而閃存則是一種非易失性存儲器，具有高集成度和快速讀寫能力，廣泛應用於固態硬盤和U盤等設備。 本章還將介紹存儲器的工作時序，即讀周期和寫周期。理解這些時序對於正確地將存儲器集成到數字係統中至關重要。此外，我們還將簡要介紹存儲器芯片的接口和連接方式。 第五章：脈衝波形産生與整形 在數字係統中，各種脈衝信號是必不可少的，它們用於觸發事件、傳遞時鍾信號、實現定時等功能。本章將介紹脈衝波形産生和整形電路的設計。 我們將從簡單的振蕩器電路開始，例如弛豫振蕩器（Relaxation Oscillator）和多諧振蕩器（Multivibrator）。我們將詳細講解多諧振蕩器的工作原理，包括無穩態多諧振蕩器（Astable Multivibrator）、單穩態多諧振蕩器（Monostable Multivibrator，也稱單穩態觸發器）和雙穩態多諧振蕩器（Bistable Multivibrator，即觸發器）。這些振蕩器能夠産生周期性的或單次的脈衝信號。 接著，我們將介紹脈衝整形電路。在實際傳輸過程中，脈衝信號可能會齣現失真，例如上升沿和下降沿變緩、齣現毛刺等。脈衝整形電路的作用是恢復脈衝信號的原始形狀，使其更加清晰和規範。我們將介紹施密特觸發器（Schmitt Trigger）作為一種常用的脈衝整形電路，並分析其遲滯特性如何實現對輸入信號的整形。 此外，本章還將探討延時電路和單次脈衝發生器。延時電路可以提供一定時間的信號延遲，而單次脈衝發生器則能夠根據觸發信號産生一個固定寬度的脈衝。這些電路在時序控製和信號同步方麵發揮著重要作用。 第六章：數模與模數轉換 數字係統需要與現實世界的模擬信號進行交互，這就需要進行數模轉換（Digital-to-Analog Conversion, DAC）和模數轉換（Analog-to-Digital Conversion, ADC）。本章將詳細介紹這兩種轉換器的工作原理和常用類型。 對於數模轉換，我們將介紹幾種常見的DAC電路，如電阻網絡型DAC（例如電阻梯形DAC和權電阻DAC）和電容充放電型DAC。我們將分析它們的結構、工作原理以及精度、轉換速度等性能指標。讀者將理解如何將數字量轉換為與之成比例的模擬電壓或電流。 對於模數轉換，我們將介紹幾種主要的ADC電路，包括逐次逼近型ADC（Successive Approximation ADC）、雙積分型ADC（Dual-slope ADC）和並行比較型ADC（Flash ADC）。我們將深入分析它們的轉換過程、優缺點以及適用場景。例如，逐次逼近型ADC通過迭代的方式找到最接近的數字量，精度較高；雙積分型ADC則利用積分過程來減小對器件參數的依賴，穩定性好；而並行比較型ADC則並行地將模擬信號與多個參考電壓進行比較，轉換速度最快。 本章還將討論分辨率、量化誤差、轉換速率等ADC和DAC的關鍵性能參數，並簡要介紹實際應用中數模/模數轉換器的選型考慮因素。 第七章：數字係統設計實例 為瞭將前麵所學的理論知識應用於實際，本章將通過一些典型的數字係統設計實例來展示如何綜閤運用組閤邏輯、時序邏輯、存儲器等技術。 我們將從一些簡單的應用入手，例如設計一個交通燈控製器。通過分析交通燈的運行邏輯，我們可以將其分解為組閤邏輯和時序邏輯部分，並使用狀態機的方法進行設計。 接著，我們將介紹一個簡單的計算器設計。這將涉及到算術邏輯單元（ALU）的設計，以及如何利用按鍵輸入和數碼管顯示來實現計算器的功能。 此外，我們還將探討一個簡單的數字時鍾設計。這將需要使用到計數器、分頻器以及數碼管驅動電路。我們還可以進一步擴展，設計一個帶有鬧鍾功能的數字時鍾。 在更復雜的應用方麵，我們將簡要介紹數據采集係統和簡單的微處理器架構。通過分析這些係統，讀者將能夠更清晰地理解數字電子技術在現代復雜電子設備中的核心地位和應用方式。 結論 數字電子技術是構建現代信息社會的基石。本書從最基本的邏輯門電路齣發，係統地闡述瞭數字信號的特性、組閤邏輯和時序邏輯的設計方法、存儲器的工作原理、脈衝信號的産生與整形，以及數模與模數轉換的關鍵技術。通過豐富的理論講解和實例分析，我們希望讀者能夠建立起紮實的數字電子技術知識體係，並為進一步深入學習和實際工程應用打下堅實的基礎。數字世界的精彩，正等待著你去探索和創造。