數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)

內(nèi)容概要

本書是根據(jù)西安交通大學(xué)電子學(xué)教研組多年教學(xué)實(shí)踐，參照原國(guó)家教委1995年頒發(fā)的“高等工業(yè)學(xué)校電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求”（第一部分）和教育部每學(xué)時(shí)不超過5000字的最新要求，結(jié)合新的課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革的需要而編寫的。本書內(nèi)容包括：數(shù)字邏輯基礎(chǔ)、硬件描述語(yǔ)言VHDL基礎(chǔ)、集成邏輯門電路、組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)、集成觸發(fā)器、脈沖的產(chǎn)生與整形電路、時(shí)序邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器與可編程邏輯器件及數(shù)一模和模一數(shù)轉(zhuǎn)換等。各章末有小結(jié)，并配有難易程度和數(shù)量都比較適當(dāng)?shù)乃伎碱}和習(xí)題。本書可作為高等學(xué)校電氣信息類、儀器儀表類、電子信息科學(xué)類及其它相近專業(yè)本、?？粕皵?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”教材和教學(xué)參考書，也可作為有關(guān)工程技術(shù)人員的參考書。    本教材建議授課學(xué)時(shí)為48～60學(xué)時(shí)。

書籍目錄

1　數(shù)字邏輯基礎(chǔ)　1.1　數(shù)字電路簡(jiǎn)介　　1.1.1　數(shù)字電路的特點(diǎn)    1.1.2　數(shù)字電路的發(fā)展和分類　1.2　數(shù)制和碼制    1.2.1　幾種常用的數(shù)制    1.2.2　數(shù)制間的轉(zhuǎn)換    1.2.3　碼制    1.2.4　算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算　1.3　基本邏輯運(yùn)算    1.3.1　基本邏輯運(yùn)算    1.3.2　復(fù)合邏輯運(yùn)算　1.4　邏輯代數(shù)的基本定理及常用公式    1.4.1　邏輯代數(shù)的基本定理    1.4.2 邏輯代數(shù)的兩條重要規(guī)則　1.5　邏輯函數(shù)及其表示方法    1.5.1　邏輯函數(shù)    1.5.2　邏輯函數(shù)常用的表示方法    1.5.3　邏輯函數(shù)的卡諾圖    1.5.4　邏輯函數(shù)各種表示方法之間的轉(zhuǎn)換　1.6　邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)方法    1.6.1　化簡(jiǎn)的意義    1.6.2　代數(shù)化簡(jiǎn)法    1.6.3　卡諾圖化簡(jiǎn)法    1.6.4　具有無關(guān)項(xiàng)邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)　本章小結(jié)　思考題和習(xí)題2　硬件描述語(yǔ)言VHDL基礎(chǔ)  2.1　概述  2.2 VHDL的主要構(gòu)件    2.2.1　實(shí)體    2.2.2　結(jié)構(gòu)體    2.2.3　程序包    2.2.4　庫(kù)  2.3　數(shù)據(jù)類型和運(yùn)算    2.3.1　標(biāo)量數(shù)據(jù)類型    2.3.2　復(fù)合數(shù)據(jù)類型    2.3.3　IEEE標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型    2.3.4　運(yùn)算及運(yùn)算符  2.4　行為和結(jié)構(gòu)描述    2.4.1　進(jìn)程    2.4.2　并發(fā)行為    2.4.3　VHDL的行為描述    2.4.4　VHDL的結(jié)構(gòu)描述　本章小結(jié)　思考題和習(xí)題3　集成邏輯門電路  3.1　二、三極管開關(guān)特性    3.1.1　二極管的開關(guān)特性    3.1.2　三極管的開關(guān)特性    3.1.3　場(chǎng)效應(yīng)管的開關(guān)特性    3.2 　TTL集成邏輯門    3.2.1 TTL與非門的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理    3.2.2　竹L與非門的外特性及有關(guān)參數(shù)    3.2.3　其它TTL集成邏輯門    3.2.4　使用TTL門的幾個(gè)實(shí)際問題    3.3　CMOS集成門電路    3.3.1　CMOS反相器    3.3.2　CMOS傳輸門    3.4　邏輯門電路使用中的幾個(gè)實(shí)際問題　本章小結(jié)　思考題和習(xí)題4　組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)　4.1　概述　4.2  門級(jí)組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)    4.2.1　分析方法    4.2.2　設(shè)計(jì)方法　4.3　編碼器和譯碼器　……5　集成觸發(fā)器6　脈沖的產(chǎn)生與整形電路7　時(shí)序邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)8　半導(dǎo)體存儲(chǔ)器與可編程邏輯器件9　數(shù)-模和模-數(shù)轉(zhuǎn)換附錄A　半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　這一節(jié)要討論的是數(shù)字集成邏輯門（Integratedlogicgate）電路。所謂集成電路（Integratedcircuit，簡(jiǎn)稱IC）通常是指把電路中的半導(dǎo)體器件、電阻、電容及導(dǎo)線制作在一塊半導(dǎo)體基片（芯片）上，并封裝在一個(gè)殼體內(nèi)所構(gòu)成的完整電路，而數(shù)字集成電路則是用來處理數(shù)字信號(hào)的集成電路?！　∨c分立元件電路相比，集成電路具有重量輕、體積小、功耗低、成本低、可靠性高和工作速度高等優(yōu)點(diǎn)。由于半導(dǎo)體制造工藝上的特點(diǎn)，在集成電路中，二、三極管占用芯片面積較小，而電容和高阻值電阻卻占用較大的芯片面積。因此，在數(shù)字集成電路中，應(yīng)避免使用電容和高阻值電阻，而多用二極管、三極管。　　數(shù)字集成電路按所用半導(dǎo)體器件不同，可分成兩大類：一類稱為雙極型數(shù)字集成電路，例如TTL（Transistor-Transistor-Logic）電路；另一類稱為MOS型或單極型數(shù)字集成電路，例如PMOS、NMOS和CMOS電路等?！　∪舭匆粋€(gè)封裝內(nèi)所包含的邏輯門的數(shù)目或元器件的個(gè)數(shù)（即集成度）不同，可將集成電路分為四類：小規(guī)模集成（SmallScaleIntegration）電路，縮寫為SSI，例如，集成邏輯門、集成觸發(fā)器等邏輯單元電路；中規(guī)模集成（MediumScaleInte-gration）電路，縮寫為MSI，例如，譯碼器、編碼器、選擇器、比較器、計(jì)數(shù)器及寄存器等邏輯功能部件：大規(guī)模集成（LargeScaleIntegration）電路，縮寫為L(zhǎng)SI，例如，中央控制器、存儲(chǔ)器、串并接口等數(shù)字邏輯系統(tǒng)；超大規(guī)模集成（VeryLargeScaleIntegration）電路，縮寫為VLSI，例如，單片計(jì)算機(jī)等較大的數(shù)字邏輯系統(tǒng)?！　〖蛇壿嬮T是最基本的數(shù)字集成電路，是組成數(shù)字邏輯的基礎(chǔ)，學(xué)好這一節(jié)，對(duì)于掌握數(shù)字電子技術(shù)極為重要。常用的集成門電路，大多采用雙列直插式封裝（Dual-in-linePackage，縮寫成DIP），外形如圖3.2.1所示。集成芯片表面有一個(gè)缺口（作為引腳編號(hào)的參考標(biāo)志），如果將芯片插在實(shí)驗(yàn)板上且缺口朝左邊，則引腳的排列規(guī)律為：左下管腳為l引腳，其余以逆時(shí)針方向從小到大順序排列，一般引腳數(shù)為：14、16、20等。絕大多數(shù)情況下，電源從芯片左上角的引腳接入，地接右下引腳。一塊芯片中可集成若干個(gè)（1、2、4、6等）同樣功能但又各自獨(dú)立的門電路，每個(gè)門電路則具有若干個(gè)（1、2、3等）輸入端。輸入端數(shù)有時(shí)稱為扇入（Fan-in）數(shù)?！　〖尚酒拖翊_定了輸An輸出的“黑盒子”，其核心可能是非常復(fù)雜的電路。對(duì)使用者而言，只要掌握查閱器件資料的方法，了解其邏輯功能并正確使用即可。下面以反相器7404和四2輸入與非門7400為例來說明。從集成電路手冊(cè)對(duì)7404的功能說明（六反相器）即可對(duì)芯片功能有個(gè)大概了解，當(dāng)然要正確使用該芯片，特別是中、大規(guī)模集成芯片必須進(jìn)一步閱讀手冊(cè)中提供的資料。從3.2.2（a）可知，7404是14引腳雙列直插式集成芯片，其內(nèi)部集成了6個(gè)各自獨(dú)立的反相器電路，每個(gè)反相器的輸入輸出關(guān)系十分清楚，有些手冊(cè)甚至還給出真值表。同樣由圖3.2.2（b）可見，7400也是14引腳雙列直插式集成芯片，內(nèi)部集成了四個(gè)獨(dú)立的2輸入與非門。學(xué)會(huì)查閱器件手冊(cè)，可以很方便地選擇和使用集成邏輯電路?！　∪绻秒娮釉O(shè)計(jì)自動(dòng)化（ElectronicDesignAutomation，簡(jiǎn)稱為EDA）軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，出現(xiàn)在原理圖中的集成門芯片仍然是門的邏輯符號(hào)，只是門的輸入端與輸出端引腳會(huì)與相應(yīng)IC對(duì)應(yīng)，并依據(jù)IC集成門的個(gè)數(shù)自動(dòng)排列。比如，在某設(shè)計(jì)中需要用到4個(gè)反相器，如果選7404，并將芯片命名為U1，則原理圖中出現(xiàn)的4個(gè)反相器如圖3.2.2（c）所示，軟件自動(dòng)將6個(gè)門按A、B、C、D、E和F排列，并給出每個(gè)門輸入輸出對(duì)應(yīng)IC的引腳，例如圖中，反相器U1D的輸入為7404芯片的第9引腳而輸出從第8引腳引出。當(dāng)使用的反相器超過6個(gè)，則需要用另一片7404，軟件自動(dòng)命名該芯片為U2，各反相器依此為U2A、U2B、U2F。　　需要說明的一點(diǎn)是：在原理圖中幾乎所有IC的電源與地端都沒有出現(xiàn)，但在連線時(shí)，電源與地是必不可少的。　　……

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