数字电子技术(高等学校应用型特色规划教材) 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(高等学校应用型特色规划教材)

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：

页码：

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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绪论
章　逻辑代数基础
　概述
　1.1　数制和码制
　　1.1.1　数制
　　1.1.2　几种常用数制之间的转换
　　1.1.3　码制
　　1.1.4　算术运算和逻辑运算
　1.2　逻辑代数基础
　　1.2.1　基本逻辑运算
　　1.2.2　逻辑代数的基本公式
　　1.2.3　逻辑代数的基本定理
　　1.2.4　逻辑函数的表示方法
　　1.2.5　逻辑函数的公式法化简
　　1.2.6　逻辑函数的卡诺图化简
　　1.2.7　具有无关项的逻辑函数及其化简
　1.3　eda技术基础
　　1.3.1　vhdl语言基础
　　1.3.2　multisim.0软件简介
　小结
　思考题
　习题
第2章　门电路
　概述
　2.1　逻辑门电路中的开关器件
　　2.1.1　二极管及其开关特性
　　2.1.2　三极管及其开关特性
　　2.1.3　mos管及其开关特性
　2.2　分立元件门电路
　　2.2.1　二极管与门和或门
　　2.2.2　三极管非门
　　2.2.3　mos管非门
　2.3　ttl门电路
　　2.3.1　ttl反相器的电路结构和工作原理
　　2.3.2　ttl反相器的外部特性
　　2.3.3　ttl反相器的动态特性
　　2.3.4　其他类型的ttl门电路
　　2.3.5　ttl数字集成电路系列
　2.4　cmos门电路
　　2.4.1　cmos反相器的电路结构和工作原理
　　2.4.2　cmos反相器的外部特性
　　2.4.3　cmos与非门和或非门
　　2.4.4　cmos三态门和漏极开路门
　　2.4.5　cmos传输门
　　2.4.6　cmos　数字集成电路系列
　2.5　门电路的vhdl描述及其仿真
　　2.5.1　门电路的vhdl描述
　　2.5.2　门电路的仿真
　小结
　思考题
　习题
第3章　组合逻辑电路
　概述
　3.1　组合逻辑电路的分析
　　3.1.1　组合逻辑电路的特点
　　3.1.2　组合逻辑电路的分析　
　3.2　组合逻辑电路的设计
　3.3　组合逻辑电路中的竞争与冒险　
　　3.3.1　竞争与冒险的概念
　　3.3.2　竞争与冒险的识别
　　3.3.3　冒险现象的消除
　3.4　组合逻辑电路的vhdl描述及其仿真
　　3.4.1　组合逻辑电路的vhdl描述
　　3.4.2　组合逻辑电路的仿真
　小结　
　思考题
　习题
第4章　常用组合逻辑器件
第5章　时序逻辑电路
第6章　常用时序逻辑器件
第7章　可编程逻辑器件
第8章　脉冲波形的产生和整形电路
第9章　数-模和模-数转换器
0章　数字系统设计基础
附录a　数字系统设计的vhdl文件
附录b　基本逻辑单元图形符号对照表
附录c　常用数字系统名词中英文对照表
习题答案
参考文献

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、应用与未来 《数字电子技术》作为一本高等学校应用型特色规划教材，深入浅出地阐述了数字电子技术这一现代电子工程领域的核心知识。本书旨在为读者构建扎实的理论基础，同时强调技术的实际应用，为未来在相关领域的学习和职业发展奠定坚实根基。 第一章：数字信号与数字电路基础 本章为读者开启数字电子技术之旅，首先定义了模拟信号与数字信号的根本区别，并着重介绍了数字信号的优势，如抗干扰能力强、信息传输准确、易于存储和处理等。接着，详细讲解了数字信号的编码方式，包括二进制、格雷码、BCD码等，并分析了它们各自的特点和适用场景。 随后，本书引入了数字电路的基本构成单元——逻辑门。对基本的逻辑门（与门、或门、非门）进行了详细的介绍，阐述了它们的逻辑功能、真值表和电路符号。在此基础上，进一步讲解了复合逻辑门（与非门、或非门、异或门、同或门）的构成及其逻辑特性。通过对这些基本逻辑门的深入理解，读者将能够掌握构建更复杂数字电路的基础。 本章的另一重要内容是逻辑代数，即布尔代数。详细介绍了布尔代数的基本定律（如交换律、结合律、分配律、德摩根定律等）和常用公式，并演示了如何运用这些定律对逻辑表达式进行化简。逻辑代数是分析和设计数字电路的有力工具，熟练掌握它对于理解后续章节内容至关重要。 最后，本章讲解了组合逻辑电路的设计流程，包括功能描述、真值表建立、逻辑表达式推导、逻辑表达式化简以及电路实现。通过实例演示，读者将能够掌握如何将实际的逻辑需求转化为可实现的数字电路。 第二章：组合逻辑电路 本章将进一步深入探讨组合逻辑电路，这类电路的输出只取决于当前的输入信号，不具备记忆功能。 基本逻辑电路模块： 译码器： 详细介绍了译码器的功能，即根据n个输入信号选择2n个输出中的一个。分析了常用的2-4译码器、3-8译码器等，并展示了如何用译码器实现多路选择器和逻辑功能的组合。 编码器： 讲解了编码器的功能，即根据m个输入信号将其转换为n个输出信号（m≤2n）。介绍了优先编码器，它能处理多个输入同时有效的情况，并选择优先级最高的那个。 多路选择器（Multiplexer, MUX）： 深入分析了多路选择器的结构和工作原理，它能从多个数据输入中选择一个，并将选中的数据输出。讨论了不同位数的选择器，以及如何利用选择器实现复杂的逻辑功能，甚至实现简化的计算机逻辑单元。 多路分配器（Demultiplexer, DEMUX）： 讲解了多路分配器的功能，它与多路选择器功能相反，将一个数据输入分配到多个数据输出中的一个。分析了其在数据路由和信号分配中的应用。 加法器和减法器： 介绍了实现二进制加减运算的电路。从半加器和全加器开始，逐步讲解了串行加法器、并行加法器、带进位的加法器等，以及如何通过对加法器进行改造实现减法运算。这些电路是构建算术逻辑单元（ALU）的基础。 集成电路的介绍： TTL和CMOS系列集成电路： 详细介绍了两种最主流的数字集成电路工艺技术：TTL（晶体管-晶体管逻辑）和CMOS（互补金属氧化物半导体）。对比了它们的逻辑电平、功耗、速度、噪声容限等性能指标，以及各自的优点和缺点。 常用集成电路芯片： 列举并讲解了一些常用的标准逻辑门芯片（如74LS系列、CD4000系列）和组合逻辑功能芯片（如译码器74LS138、多路选择器74LS151等）的型号、引脚功能和基本使用方法。 组合逻辑电路设计实例： 通过一系列具有代表性的实际案例，例如门禁控制、交通灯控制、电子计算器中的简单算术逻辑单元等，巩固和提升读者对组合逻辑电路的设计能力。这些实例将涵盖从需求分析到最终电路实现的完整过程。 第三章：时序逻辑电路 本章将进入数字电路更为复杂的领域——时序逻辑电路，这类电路的输出不仅取决于当前输入，还与电路的过去状态有关，即具有记忆功能。 触发器（Flip-Flop, FF）： 基本触发器： 详细介绍了锁存器（Latch）的概念，以及SR锁存器、D锁存器等。 同步触发器： 深入讲解了同步触发器的原理，包括时钟信号的作用，以及JK触发器、D触发器、T触发器等。重点分析它们的触发方式（电平触发、边沿触发）、状态转移特性、激励表和状态图。 主从触发器和边沿触发器： 探讨了如何解决时钟信号的毛刺问题，引入了主从触发器和边沿触发器的工作原理。 触发器的应用： 讲解了触发器在计数器、寄存器等电路中的基本应用。 寄存器（Register）： 移位寄存器： 详细介绍了各种类型的移位寄存器，如SISO（串入串出）、SIPO（串入并出）、PISO（并入串出）、PIPO（并入并出）等。分析了它们的结构、工作原理和实际应用，例如数据串并转换、循环移位等。 通用寄存器： 讲解了能够存储8位、16位甚至更多位数据的寄存器，以及它们在数据暂存和传输中的作用。 计数器（Counter）： 同步计数器： 介绍了同步计数器的设计方法，包括行波进位和组进位同步计数器。分析了其在模m计数器（加法计数器、减法计数器）的设计。 异步计数器（行波计数器）： 讲解了异步计数器的基本原理，即后一级触发器的时钟由前一级触发器的输出驱动。分析了其结构简单但速度受限的特点。 集成计数器芯片： 介绍了一些常用的计数器芯片，如74LS161（可预置的4位同步二进制计数器）、74LS90（十进制计数器）等。 应用： 演示了计数器在频率测量、定时器、分频器等方面的应用。 时序逻辑电路的设计： 状态图和状态表： 介绍了如何用状态图和状态表来描述时序逻辑电路的行为。 状态最小化： 讲解了如何对状态进行合并，以简化电路结构。 设计流程： 详细阐述了时序逻辑电路的设计步骤，包括状态定义、状态转移分析、状态编码、输出逻辑设计、以及电路实现。 第四章：半导体存储器 本章将聚焦于数字系统中至关重要的组成部分——半导体存储器，它们是数据的“记忆库”。 存储器的基本概念： 存储单元、存储字、存储容量、存取时间、读/写周期： 详细定义了这些存储器的基本参数，并阐述了它们对存储器性能的影响。 随机存储器（RAM）与只读存储器（ROM）： 区分了这两种主要存储器的特性，RAM可读可写，断电后数据丢失；ROM只能读出，数据不易丢失。 随机存储器（RAM）： 静态随机存储器（SRAM）： 介绍了SRAM的工作原理，它使用触发器作为存储单元，速度快但集成度较低，功耗较大。 动态随机存储器（DRAM）： 讲解了DRAM的工作原理，它使用电容作为存储单元，集成度高，但需要定时刷新以保持数据。分析了DRAM的刷新机制。 RAM的读写操作： 详细描述了RAM的地址线、数据线、控制线（片选、读/写信号）在读写操作中的作用。 只读存储器（ROM）： 掩模ROM（MROM）： 讲解了其预先固化数据的特点，适用于大规模生产。 可编程ROM（PROM）： 介绍了用户可以在出厂后通过编程一次性写入数据的PROM。 可擦除可编程ROM（EPROM）： 讲解了EPROM可以通过紫外线擦除并重新编程的特性。 电可擦除可编程ROM（EEPROM）： 详细介绍了EEPROM可以通过电信号擦除并重新编程，这是现代存储器广泛应用的基础。 闪存（Flash Memory）： 讲解了闪存是EEPROM的一种，具有块擦除、速度快、功耗低等优点，是当前主流的非易失性存储技术。 存储器的扩展： 位扩展： 讲解了如何通过增加数据线的数量来扩展存储器的存储宽度。 字扩展： 介绍了如何通过增加地址线的数量来扩展存储器的存储深度。 容量扩展： 演示了如何将多个存储器芯片组合起来，以获得更大的总存储容量。 应用实例： 探讨了存储器在微处理器系统中的作用，例如作为程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM），以及在数据缓存、文件存储等方面的应用。 第五章：脉冲波形和定时电路 本章将聚焦于数字电路中经常遇到的脉冲信号和用于产生、整形、延迟脉冲的定时电路。 脉冲波形的基本概念： 上升沿、下降沿、脉冲宽度、占空比、周期、频率： 详细定义了这些描述脉冲波形特性的关键参数。 方波、锯齿波、三角波： 介绍了不同类型的周期性波形。 多谐振荡器（Multivibrator）： 无稳态多谐振荡器： 重点讲解了如何利用非门或双稳态元件构成能够产生连续方波脉冲的电路。详细分析了其振荡周期与元件参数（如电阻、电容）的关系，以及如何通过调整参数来控制输出频率和占空比。 单稳态多谐振荡器： 介绍了单稳态电路，它在接收到触发信号后产生一个固定宽度的脉冲，然后恢复到稳定状态。分析了其触发方式和脉冲宽度的决定因素，以及在脉冲整形、脉冲延时等方面的应用。 双稳态多谐振荡器（触发器）： 回顾和补充了双稳态触发器作为脉冲信号存储和保持的元件。 定时电路的应用： 定时器： 讲解了如何利用多谐振荡器和计数器等元件构建各种定时器，用于控制设备运行时间、延时启动等。 延时电路： 演示了如何通过单稳态电路实现脉冲的延时输出。 波形发生器： 探讨了如何利用振荡电路产生特定频率和波形的脉冲信号，为其他电路提供时钟或信号源。 集成定时器芯片（如NE555）： NE555定时器： 详细介绍了NE555集成电路作为通用定时器芯片的工作原理，其内部结构（包括两个比较器、一个触发器、一个分压器和一个输出级）以及在构成无稳态和单稳态电路时的接线方式和工作模式。 NE555的应用实例： 展示了NE555在LED闪烁灯、PWM信号发生器、简单的报警器等方面的广泛应用。 第六章：模数/数模转换器（ADC/DAC） 本章将深入探讨数字世界与模拟世界之间的桥梁——模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC），它们是实现模拟信号数字化和数字信号模拟化的关键技术。 数模转换器（DAC）： DAC的基本原理： 阐述了DAC将数字量转换为模拟量的过程。 主要类型： 加权电阻式DAC： 讲解了其通过不同权重的电阻网络来合成输出模拟电压或电流的原理。分析了其结构简单但对电阻精度要求高的特点。 电阻梯（R-2R）式DAC： 介绍了这种结构更紧凑、精度更高的DAC类型，它只使用两种阻值的电阻。 其他类型： 简要提及了其他DAC类型，如逐次逼近式、Σ-Δ调制式DAC等。 关键参数： 介绍了DAC的分辨率（表示能区分的最小模拟电压/电流变化）、线性度（指实际输出与理想输出的偏差）、转换时间等。 应用： 讲解了DAC在音频播放、信号发生器、数据采集系统输出端等方面的应用。 模数转换器（ADC）： ADC的基本原理： 阐述了ADC将模拟量转换为数字量的过程。 主要类型： 双积分式ADC： 介绍了其通过积分过程来消除噪声和提高精度的特点，但转换速度较慢。 逐次逼近式ADC： 讲解了其通过一系列比较来逐步确定数字量的过程，具有较好的速度和精度平衡。 并行（直写）式ADC： 描述了其一次性将所有比较结果输出，速度最快但成本较高。 Σ-Δ调制式ADC： 介绍了其通过过采样和数字滤波来实现高精度、高分辨率的特点，尤其适用于音频和低频信号。 关键参数： 介绍了ADC的分辨率、采样率（每秒采样次数）、量化误差、失调误差、增益误差等。 采样保持电路（Sample-and-Hold Circuit）： 解释了在ADC转换过程中，为了保证输入信号的稳定性而引入采样保持电路的重要性。 应用： 讲解了ADC在传感器信号采集、数字示波器、数据采集系统输入端、数字万用表等领域的广泛应用。 第七章：数字逻辑电路的集成与发展 本章将带领读者了解数字电子技术的工业化实现以及未来的发展趋势。 大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）： 集成电路的发展历程： 回顾了从分立元件到小规模集成（SSI）、中规模集成（MSI）、大规模集成（LSI）再到超大规模集成（VLSI）的演变过程。 集成电路的制造工艺： 简要介绍了半导体芯片的制造流程，包括光刻、刻蚀、掺杂等关键步骤。 基本门电路与功能模块的集成： 阐述了如何将数以百万计甚至亿计的晶体管集成在同一芯片上，实现复杂的逻辑功能。 可编程逻辑器件（PLD）： 可编程阵列逻辑（PAL）、通用阵列逻辑（GAL）： 介绍了这些早期的可编程逻辑器件，它们允许用户根据需求配置逻辑功能。 复杂可编程逻辑器件（CPLD）： 讲解了CPLD的结构，它由多个宏单元和可编程互连线组成，能够实现更复杂的逻辑设计。 现场可编程门阵列（FPGA）： 深入介绍了FPGA，这是目前最广泛使用的可编程逻辑器件。阐述了FPGA由大量的查找表（LUT）、触发器、DSP模块、RAM块等组成，其高度的灵活性和并行处理能力使其在原型设计、专用硬件加速等领域发挥着重要作用。 硬件描述语言（HDL）： 介绍了Verilog HDL和VHDL等硬件描述语言，它们是设计和实现PLD（尤其是FPGA）的主要工具。 微处理器和微控制器（MCU）： 微处理器的基本结构： 介绍了CPU、存储器、输入/输出接口等组成部分，以及微处理器如何执行指令。 微控制器的特点： 讲解了MCU集成了CPU、存储器和各种外围接口（如定时器、ADC、DAC、通信接口等）在同一芯片上，非常适合嵌入式应用。 嵌入式系统： 阐述了微控制器在各种嵌入式系统中的应用，如家电控制、汽车电子、工业自动化等。 数字电子技术的未来发展趋势： 低功耗设计： 探讨了随着移动设备和物联网的发展，低功耗数字电路的重要性。 高性能计算： 介绍了在科学计算、人工智能等领域对高性能数字处理的需求。 人工智能与深度学习硬件： 讨论了专门为AI和深度学习设计的专用集成电路（ASIC）和FPGA的应用。 量子计算与后硅时代： 展望了未来可能出现的颠覆性技术，如量子计算，以及超越传统硅基技术的可能性。 通过以上内容的学习，读者将对数字电子技术有一个全面而深入的理解，为进一步学习更高级的数字系统设计、计算机体系结构、嵌入式系统开发等课程打下坚实的基础。本书强调理论与实践相结合，鼓励读者通过实验和项目来巩固所学知识，培养解决实际问题的能力。