图书简介:
本书概念清楚,实践性强,突出了基础课的特点,强调基础,注重应用,可使学生在学习过程中逐步建立理论联系实际的观点。全书内容共分8章,包括数字电路基础、基本逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲波形的产生与整形、数模与模数转换器、半导体存储器与可编程逻辑器件。
本书可作为高等学校自动化、电子信息、电气、通信、控制和计算机等专业的教材,同时也可供电子信息领域的广大科技工作者学习参考。
前 言
高等教育对自动化和电气信息类人才的培养提出了更高要求,教材内容更新和定位面临着新的挑战。为适应新形势下数字电子技术的发展和社会需求,依据教育部教学指导委员会颁布的课程教学基本要求,我们组织从事数字电子技术基础教学工作多年的教师编写了此书。教学的实践和体会使我们感到,在器件的更新、技术的发展使教学内容不断增加,而课内教学时数又在减少的形势下,编写一本概念清楚、实践性强、简明扼要、通俗易懂的教材是非常必要的。
本书在编写上具有以下几个特点。
1. 强调“保基础,重实践,少而精”的原则
突出基础课的特点,强调基础,尽量简化分析,注重应用,使学生在学习过程中逐步建立理论联系实际的观点。在内容组织上以讲清组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析方法和设计方法为主线来介绍各种逻辑器件的功能及应用,贯彻理论联系实际和少而精的原则,加强了对中规模集成电路的应用。对课程教学基本要求中必须掌握的基本概念、基本原理和基本分析方法做到讲深讲透,并注意讲清思路,启发思维,以培养举一反三的能力。
2. 突出了集成电路的内容
除门电路和触发器较多涉及内部电路外,加大了对集成芯片及系列产品的介绍和应用举例,把侧重点放在对集成电路的认知和使用方面,以培养学生的应用能力,加强学生的工程意识。
3. 增加可读性
本书内容通俗易懂,便于学生学习。在讲解的过程中,注意引导学生对概念的理解,引发学生开放性的思维方式,选用大量的应用实例,利用不同的方法,培养学生从不同的渠道对同一个问题进行讨论,加深学生对所学知识的理解。
本书主要内容包括数字电路基础、基本逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲波形的产生与整形、数模与模数转换器、半导体存储器与可编程逻辑器件等。
本书编写单位为南京信息工程大学。全书由张宏群副教授任主编,并负责统稿和定稿;行鸿彦教授、周先春副教授、张秀再讲师任副主编;刘建成副教授任主审。具体分工如下:张宏群编写第1、2、3章,张秀再编写第4、5章,周先春编写第6、7章,刘建成编写第8章;行鸿彦对全书进行了审阅。
本书的出版得到了江苏省“十一五”高等学校重点专业建设项目(序号164)的支持,也得到了南京信息工程大学教材建设基金项目和精品课程“数字电子技术基础”建设基金的支持,同时,清华大学出版社给予了大力帮助,在此表示诚挚的感谢。另外,对本书选用的参考文献的著作者,在此致以真诚的感谢。限于编者水平,书中一定还有许多不完善之处,殷切期望读者给予批评指正。
编 者
目 录第1章 数字电路基础 1
1.1 模拟信号与数字信号 2
1.2 数制与编码 2
1.2.1 数制 2
1.2.2 数制的转换 3
1.2.3 编码 5
本章小结 8
习题 9
第2章 基本逻辑门电路 11
2.1 基本逻辑运算的概念、公式和定理 12
2.1.1 与、或、非逻辑运算 12
2.1.2 其他逻辑运算 14
2.1.3 逻辑代数的定律 16
2.1.4 三个重要规则 17
2.1.5 逻辑函数的标准与或式 17
2.2 逻辑函数的化简 19
2.2.1 逻辑函数的代数化简 19
2.2.2 逻辑函数的卡诺图化简 20
2.2.3 约束项及约束项的应用 24
2.3 TTL集成逻辑门电路 25
2.3.1 TTL与非门 26
2.3.2 集电极开路与非门和三态输出与非门 31
2.3.3 TTL集成逻辑门电路系列 33
2.4 CMOS集成逻辑门电路 34
2.4.1 CMOS反相器 34
2.4.2 CMOS传输门、CMOS三态门和CMOS漏极开路门 36
2.4.3 CMOS集成逻辑门电路系列及主要特点 37
2.4.4 集成逻辑门使用中的实际问题 37
本章小结 38
习题 39
第3章 组合逻辑电路 45
3.1 组合逻辑电路的分析与设计 46
3.1.1 组合逻辑电路的分析 46
3.1.2 组合逻辑电路的设计 48
3.2 加法器 51
3.2.1 半加器和全加器 51
3.2.2 多位加法器 53
3.2.3 加法器的扩展与应用 54
3.3 比较器 56
3.3.1 一位比较器 56
3.3.2 多位比较器 57
3.3.3 集成数值比较器及应用 58
3.4 编码器 59
3.4.1 二进制普通编码器 59
3.4.2 二进制优先编码器 60
3.4.3 8421BCD普通编码器 63
3.4.4 8421BCD优先编码器 65
3.5 译码器 67
3.5.1 二进制译码器 67
3.5.2 二—十进制译码器 69
3.5.3 显示译码器 71
3.5.4 译码器的应用 75
3.6 数据选择器 76
3.6.1 数据选择器电路 76
3.6.2 利用数据选择器实现逻辑函数 79
3.7 数据分配器 81
3.8 组合逻辑电路中的竞争冒险 83
本章小结 85
习题 86
第4章 触发器 91
4.1 基本触发器 92
4.1.1 触发器的基本概述 92
4.1.2 用与非门构成的基本RS触发器 92
4.1.3 用或非门构成的基本RS触发器 96
4.2 同步触发器 97
4.2.1 同步RS触发器 98
4.2.2 同步JK触发器 99
4.2.3 同步D触发器 102
4.2.4 同步触发器存在的问题——空翻 103
4.3 主从触发器 104
4.3.1 主从RS触发器 104
4.3.2 主从JK触发器 106
4.4 边沿触发器 108
4.4.1 边沿D触发器 108
4.4.2 维持-阻塞边沿D触发器 109
4.4.3 边沿JK触发器 111
4.4.4 CMOS主从结构的边沿触发器 112
4.5 集成触发器 113
4.5.1 集成触发器举例 113
4.5.2 触发器功能的转换 115
4.5.3 集成触发器的脉冲工作特性 117
本章小结 120
习题 121
第5章 时序逻辑电路 127
5.1 时序逻辑电路的分析和设计方法 128
5.1.1 时序逻辑电路的基本概念 128
5.1.2 时序逻辑电路的分析方法 129
5.1.3 时序逻辑电路的设计方法 136
5.2 计数器 145
5.2.1 计数器的特点和分类 145
5.2.2 二进制计数器 146
5.2.3 十进制计数器 158
5.2.4 N进制计数器 167
5.3 寄存器 176
5.3.1 寄存器的特点和分类 176
5.3.2 基本寄存器 177
5.3.3 移位寄存器 178
5.3.4 移位寄存器计数器 183
本章小结 185
习题 185
第6章 脉冲波形的产生与整形 191
6.1 集成逻辑门构成的脉冲单元电路 192
6.1.1 自激多谐振荡器 192
6.1.2 单稳态触发器 195
6.1.3 施密特触发器 199
6.2 555定时器及其应用 203
6.2.1 555定时器的组成与功能 203
6.2.2 555 定时器的典型应用 204
本章小结 210
习题 210
第7章 数模与模数转换器 213
7.1 概述 214
7.2 D/A转换器 214
7.2.1 D/A转换器的基本原理 214
7.2.2 倒T形电阻网络D/A转换器 215
7.2.3 权电流型D/A转换器 216
7.2.4 D/A转换器的主要技术指标 219
7.3 A/D转换器 219
7.3.1 A/D转换的一般步骤和取样定理 219
7.3.2 取样-保持电路 222
7.3.3 并行比较型A/D转换器 223
7.3.4 逐次比较型A/D转换器 224
7.3.5 双积分型A/D转换器 227
7.3.6 A/D转换器的主要技术指标 230
本章小结 231
习题 231
第8章 半导体存储器与可编程逻辑器件 233
8.1 半导体存储器 234
8.1.1 只读存储器 235
8.1.2 ROM在组合逻辑设计中的应用 242
8.1.3 ROM的编程及分类 2438.1.4 随机存取存储器 246
8.2 可编程逻辑器件 251
8.2.1 数字集成电路概述 251
8.2.2 PLD的基本结构 252
8.2.3 PLD的应用 256
本章小结 263
习题 263
参考文献 266