數(shù)字電子技術(shù)

前言

　　本書是依據(jù)教育部“高等教育面向21世紀(jì)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革計(jì)劃”編寫的，該教材在講清基本原理的同時(shí)又兼顧了反映本學(xué)科正在發(fā)展的前沿內(nèi)容。　　本書是作者多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)改革的總結(jié)，編寫過程中，在保證基本教學(xué)內(nèi)容的前提下。注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力及綜合分析能力。突出“保證基礎(chǔ)、加強(qiáng)應(yīng)用、培養(yǎng)能力、適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展”這一思路，教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)突出，基本概念明確清晰，體系更趨完善，更符合教學(xué)要求和學(xué)生實(shí)際要求。　　考慮到許多院校在安排教學(xué)計(jì)劃時(shí)可能沒有安排模擬電路課，所以本書增加了半導(dǎo)體二極管、晶體管及場效應(yīng)晶體管基本知識(shí)的內(nèi)容，這樣無論是否已經(jīng)學(xué)過模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，都可以選用這本書作為數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的教材。　　隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，在電子技術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，可編程邏輯器件已得到廣泛應(yīng)用。由于可編程邏輯器件仍然是制作在硅片上的半導(dǎo)體器件，所以分析半導(dǎo)體器件工作原理的理論基礎(chǔ)仍然適用。同時(shí)，基本邏輯單元的工作原理以及組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路的基本概念、分析方法、設(shè)計(jì)方法也是使用這些新器件時(shí)必須具備的理論基礎(chǔ)。目前，基于芯片的設(shè)計(jì)方法正在成為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主流。因此，本書縮減了傳統(tǒng)分立元件及小規(guī)模集成電路等內(nèi)容，增加了中大規(guī)模集成電路和可編程邏輯器件的比重，本書在部分章節(jié)中增加了數(shù)字系統(tǒng)的EDA技術(shù)。突出了采用硬件描述語言進(jìn)行現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，由淺入深地介紹了Verilog HDL語言的語法和語句，并給出了Verilog HDL數(shù)字設(shè)計(jì)的方法與技巧，對(duì)設(shè)計(jì)現(xiàn)代集成電路起到了快速入門和拋磚引玉的作用?！　⒓颖緯帉懙慕處煻嗄陱氖轮娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)，在教學(xué)中不斷對(duì)教學(xué)內(nèi)容和課程體系進(jìn)行改革，積累了豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。本書由王秀敏任主編，負(fù)責(zé)全書的策劃、組織和定稿。劉云仙為本書的副主編。第1、5、9章由王秀敏執(zhí)筆、第6、10章由劉云仙執(zhí)筆、第11、12章由沈曄執(zhí)筆、第7、8章由李敏丹執(zhí)筆、第2、4章由洪波執(zhí)筆、第3章由肖丙剛執(zhí)筆。教研室的其他老師也參加了部分工作?！　≌憬髮W(xué)電工電子基礎(chǔ)教學(xué)中心陳隆道教授擔(dān)任本書的主審工作，他在百忙中認(rèn)真審閱了全部稿件提出了詳細(xì)的修改意見。

內(nèi)容概要

　　《數(shù)字電子技術(shù)》是面向普通高等教育電氣工程與自動(dòng)化類的“十一五”規(guī)劃教材。《數(shù)字電子技術(shù)》大量精簡了傳統(tǒng)分立元件及小規(guī)模集成電路等內(nèi)容，增加了反映最新電子設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的前沿水平及實(shí)現(xiàn)方法的EDA技術(shù)等內(nèi)容，符合我國高等學(xué)校教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革的需要。　　全書共分12章，主要包括數(shù)字電路基礎(chǔ)、組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路、脈沖波形的產(chǎn)生與整形、數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、可編程邏輯器件等內(nèi)容。面對(duì)可編程器件的高度發(fā)展和新世紀(jì)對(duì)高等教育培養(yǎng)高素質(zhì)人才的需要，在部分章節(jié)中增加了數(shù)字系統(tǒng)的EDA技術(shù)。為數(shù)字電路教學(xué)上的方便，同時(shí)增加了半導(dǎo)體器件的基本知識(shí)內(nèi)容，各章前有內(nèi)容提要、教學(xué)目標(biāo)，各章末有小結(jié)、檢測題和習(xí)題?！　　稊?shù)字電子技術(shù)》可作為高等學(xué)校電子信息類、電氣信息類各專業(yè)本科生的教材，也可供本學(xué)科及其他相近學(xué)科工程技術(shù)人員參考。

作者簡介

　　王秀敏，教授，碩士生導(dǎo)師。2004年3月到澳大利亞南澳大學(xué)進(jìn)修。2001年晉升為教授。中國電子學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員。浙江省自然科學(xué)基金評(píng)審專家、省級(jí)“電路與電子技術(shù)”教學(xué)團(tuán)隊(duì)主要參加人，中國計(jì)量學(xué)院電子信息與通信工程系主任。2008年參與一項(xiàng)國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）課題和一項(xiàng)國家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目。承擔(dān)一項(xiàng)2009年度質(zhì)檢總局科技計(jì)劃項(xiàng)目，主持完成4項(xiàng)省教育廳科學(xué)基金資助項(xiàng)目。完成一項(xiàng)杭州市科技計(jì)劃軟科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目。近幾年在國內(nèi)重要刊物上發(fā)表論文40余篇，被EI收錄10篇。在教學(xué)方面，分別主持過“中國高等教育重點(diǎn)專項(xiàng)規(guī)劃課題”，“省教育科學(xué)規(guī)劃課題”和省“十一五”教育科學(xué)規(guī)劃課題。編寫教材3部，負(fù)責(zé)教改課題5項(xiàng)，獲省級(jí)教學(xué)成果三等獎(jiǎng)一項(xiàng)。目前正在從事電子信息及教育技術(shù)方面的雙語教學(xué)工作。

書籍目錄

序前言第1章　概述1.1　數(shù)字量與模擬量1.2　數(shù)制系統(tǒng)和編碼1.2.1　數(shù)制系統(tǒng)1.2.2　數(shù)制轉(zhuǎn)換1.2.3　編碼1.3　算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和關(guān)系運(yùn)算1.3.1　算術(shù)運(yùn)算1.3.2　邏輯運(yùn)算1.3.3　關(guān)系運(yùn)算1.4　數(shù)字器件1.5　并行傳輸和串行傳輸1.6　高、低電平/正、負(fù)邏輯1.7　EDA開發(fā)平臺(tái)及設(shè)計(jì)流程1.7.1　EDA開發(fā)平臺(tái)1.7.2　EDA設(shè)計(jì)流程小結(jié)檢測題習(xí)題第2章　邏輯代數(shù)與邏輯化簡2.1　邏輯代數(shù)的公式和定理2.1.1　基本公式2.1.2　常用公式2.1.3　基本定理2.2　邏輯函數(shù)及其表示方法2.2.1　邏輯函數(shù)2.2.2　邏輯函數(shù)的表示方法2.2.3　邏輯函數(shù)的兩種標(biāo)準(zhǔn)形式2.2.4　邏輯函數(shù)的卡諾圖表示法2.2.5　邏輯函數(shù)的各種表示法之間的相互轉(zhuǎn)換2.3　邏輯函數(shù)化簡2.3.1　邏輯函數(shù)的公式法化簡2.3.2　邏輯函數(shù)的卡諾圖法化簡2.3.3　具有無關(guān)項(xiàng)的邏輯函數(shù)化簡2.3.4　邏輯函數(shù)的其他最簡表達(dá)形式的化簡小結(jié)檢測題習(xí)題第3章　常用半導(dǎo)體器件的工作原理和開關(guān)特性3.1　半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)3.1.1　本征半導(dǎo)體3.1.2　雜質(zhì)半導(dǎo)體3.1.3　PN結(jié)3.2　半導(dǎo)體二極管3.2.1　二極管的結(jié)構(gòu)與類型3.2.2　二極管的伏安特性3.2.3　二極管的主要參數(shù)3.2.4　二極管的應(yīng)用3.2.5　半導(dǎo)體二極管的開關(guān)特性3.3　雙極型晶體管3.3.1　雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)與類型3.3.2　晶體管的電流放大作用3.3.3　晶體管的特性曲線3.3.4　晶體管的主要參數(shù)3.3.5　溫度對(duì)晶體管的特性及參數(shù)影響3.3.6　雙極型晶體管的開關(guān)特性3.4　場效應(yīng)晶體管3.4.1　結(jié)型場效應(yīng)晶體管3.4.2　絕緣柵型場效應(yīng)晶體管3.4.3　場效應(yīng)晶體管的主要參數(shù)3.4.4　場效應(yīng)晶體管與晶體管的比較……第5章　組合邏輯電路第6章　觸發(fā)器第7章　時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)第8章　常用時(shí)序邏輯功能器件第9章　脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與整形第10章　數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換器第11章　存儲(chǔ)器第12章　可編程邏輯器件參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.4 數(shù)字器件　　數(shù)字電路是一門與數(shù)字器件的發(fā)展密切相關(guān)的學(xué)科。隨著器件的發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)應(yīng)用的基本理論、基本方法也在不斷地變革，因此，當(dāng)代數(shù)字器件的發(fā)展是數(shù)字電路發(fā)展的主線。數(shù)字電路按電路所用器件分類，可以分為：雙極型（如DTL、TTL、ECL、IIL、HTL）和單極型（如NMOS、PMOS、CMOS）電路。按邏輯功能可以分為：組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。能完成數(shù)字電路功能的器件稱為數(shù)字器件。常用的有SSI數(shù)字器件、MSI數(shù)字器件和LSI數(shù)字器件等。最基本的數(shù)字器件也叫做門。最基本的門電路有與門、或門、非門三種。門通常有一個(gè)或多個(gè)輸入，并且產(chǎn)生一個(gè)輸出，且輸出是輸入的邏輯函數(shù)。門電路是組成組合邏輯電路的最基本邏輯單元。組合邏輯電路在任何時(shí)刻，電路的輸出僅取決于該時(shí)刻的輸入，而與電路原來狀態(tài)無關(guān)?！　∮|發(fā)器是組成時(shí)序邏輯電路的最基本邏輯單元。時(shí)序電路的特點(diǎn)是電路在某一時(shí)刻的穩(wěn)定輸出狀態(tài)不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)，而且還與電路的原狀態(tài)有關(guān)，即與以前的輸入有關(guān)，具有這種功能特點(diǎn)的電路叫做時(shí)序邏輯電路?！　r(shí)序邏輯電路中必須含有具有記憶能力的存儲(chǔ)器件。存儲(chǔ)器件的種類很多，如觸發(fā)器、延遲器等?！　?.5　并行傳輸和串行傳輸　　根據(jù)組成字符的各個(gè)二進(jìn)制位是否同時(shí)傳輸或依據(jù)傳輸線數(shù)目的多少，可以將數(shù)據(jù)的傳輸分為并行傳輸和串行傳輸兩種方式?！　〔⑿袀鬏斨傅氖窃趥鬏斶^程中有多個(gè)數(shù)據(jù)位同時(shí)在設(shè)備之間進(jìn)行的傳輸，表示一個(gè)符號(hào)的所有數(shù)據(jù)位能同時(shí)沿著各自的信道并排的傳輸。一個(gè)編了碼的字符通常是由若干位二進(jìn)制數(shù)組成，如由n位二進(jìn)制數(shù)組成的編碼字符并行傳輸時(shí)就需要n個(gè)傳輸信道。圖1.5.1a是6位二進(jìn)制數(shù)的并行傳輸方式，二進(jìn)制數(shù)111001從電路A傳到電路B，輸出A是最高位，A是最低位。電路A和電路B的各位對(duì)應(yīng)連接，以便信息能同時(shí)被傳送。從原理來看，并行傳輸方式優(yōu)于串行傳輸方式。在相同頻率下，并行傳輸?shù)乃俾适谴袀鬏數(shù)膸妆?。所以并行傳輸常用于短距離、高速率的通信。但隨著傳輸頻率的提高，傳輸信號(hào)線之間的串?dāng)_增大，從而限制了并行通信傳輸頻率的提高?！　　?/pre>








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