數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)

前言

　　數(shù)字電子技術(shù)是電子信息類專業(yè)、電氣工程類專業(yè)、自動(dòng)控制類專業(yè)、機(jī)電類專業(yè)、計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用專業(yè)的一門必修的技術(shù)基礎(chǔ)課程。電子信息產(chǎn)業(yè)是一項(xiàng)新興的高科技產(chǎn)業(yè)，有著巨大的潛力和廣闊的發(fā)展前景。隨著經(jīng)濟(jì)改革的發(fā)展，我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，大大推動(dòng)了對(duì)電子信息產(chǎn)業(yè)人才的需求，迫切需要我國(guó)的高校能夠培養(yǎng)出大批符合要求的電子信息類專業(yè)人才。教學(xué)質(zhì)量與教材是否合適是一種關(guān)聯(lián)的關(guān)系，教材的合適與否會(huì)直接影響到人才培養(yǎng)的質(zhì)量高低。本書從數(shù)字電路的最基本知識(shí)入手，講述數(shù)字電子系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)，以及使用這些基礎(chǔ)知識(shí)分析數(shù)字電路系統(tǒng)、設(shè)計(jì)數(shù)字電路系統(tǒng)的基本理論和方法?！　≡?0世紀(jì)80年代以前，一般采用定制的器件設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電路系統(tǒng)，即采用固定的邏輯功能器件TTL（晶體管一晶體管邏輯電路）和CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體邏輯電路器件）中的小、中規(guī)模集成電路（SSI和MSI）器件。例如邏輯門電路、加法器、比較器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、移位寄存器、鎖存器等。數(shù)字電路系統(tǒng)則由多個(gè)這樣的器件組成，由于組成的電路系統(tǒng)中所用的芯片個(gè)數(shù)太多，使得采用這種方式設(shè)計(jì)的數(shù)字電路并不經(jīng)濟(jì)合理，尤其是新產(chǎn)品的開發(fā)，會(huì)帶來較長(zhǎng)的開發(fā)周期，影響經(jīng)濟(jì)效益?！　“攵ㄖ破骷窃?0世紀(jì)80年代以后出現(xiàn)的，這些器件的主要特點(diǎn)是功能可以通過編程的方式，配置為用戶所需要的器件。這類器件統(tǒng)稱為可編程邏輯器件（PLD）?！　】删幊踢壿嬈骷某霈F(xiàn)，使得數(shù)字電路的設(shè)計(jì)人員可以采用單個(gè)或較少的芯片設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)的功能，而不是依靠芯片的供應(yīng)商提供的標(biāo)準(zhǔn)邏輯功能器件。利用可編程邏輯器件，在設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)時(shí)，只需要利用個(gè)人計(jì)算機(jī)上的相關(guān)軟件及編程器就可以實(shí)現(xiàn)?？删幊踢壿嬈骷目删幊碳按笕萘康奶攸c(diǎn)，使得數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效率和靈活性大大提高。因此在工業(yè)中得到越來越多的使用。

內(nèi)容概要

　　本書主要介紹數(shù)字電子電路的基本分析方法，基本設(shè)計(jì)步驟和方法，使用可編程邏輯器件設(shè)計(jì)電子電路的軟件平臺(tái)和設(shè)計(jì)方法。全書共分12章，包括數(shù)制和數(shù)碼，邏輯函數(shù)，邏輯門電路，組合邏輯電路，中規(guī)模組合邏輯集成電路與應(yīng)用，觸發(fā)器，時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)，常用時(shí)序集成器件，555定時(shí)器及多諧振蕩器，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件和可編程器件，CPLD復(fù)雜可編程邏輯器件設(shè)計(jì)，數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換?！　”緯帉懽駨难驖u進(jìn)的學(xué)習(xí)方式，章節(jié)順序安排合理，利于教學(xué)和自學(xué)?！　”緯晒└叩葘W(xué)校電子電氣信息類各專業(yè)作為教材使用，也可供相關(guān)的工程技術(shù)人員作為參考書使用。

書籍目錄

第1章　數(shù)制和數(shù)碼　1.1　數(shù)字信號(hào)及數(shù)字電路　　1.1.1　數(shù)字信號(hào)及電平　　1.1.2　數(shù)字量的波形圖　　1.1.3　模擬量的數(shù)字表示　1.2　數(shù)制　　1.2.1　數(shù)制簡(jiǎn)介　　1.2.2　十進(jìn)制　　1.2.3　二進(jìn)制　　1.2.4　十-二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換　　1.2.5　十六進(jìn)制和八進(jìn)制　1.3　二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算　　1.3.1　二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算　　1.3.2　二進(jìn)制數(shù)的負(fù)數(shù)表示方式　1.4　二進(jìn)制數(shù)碼　本章小結(jié)　本章習(xí)題第2章　邏輯函數(shù)及其化簡(jiǎn)　2.1　基本邏輯運(yùn)算和邏輯符號(hào)及等價(jià)開關(guān)電路　2.2　邏輯代數(shù)的基本公式、定律、規(guī)則和恒等式　　2.2.1　邏輯代數(shù)的基本公式、定律和恒等式　　2.2.2　邏輯代數(shù)的基本規(guī)則　2.3　邏輯函數(shù)的代數(shù)變換和化簡(jiǎn)　　2.3.1　邏輯函數(shù)的表示方法　　2.3.2　邏輯函數(shù)的代數(shù)化簡(jiǎn)法　2.4　邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式和卡諾圖表示法　　2.4.1　邏輯函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式　　2.4.2　用卡諾圖表示邏輯函數(shù)　2.5　用邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯函數(shù)　　2.5.1　已經(jīng)用最小項(xiàng)表示邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡(jiǎn)　　2.5.2　未用最小項(xiàng)表示邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡(jiǎn)　　2.5.3　具有無關(guān)項(xiàng)邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡(jiǎn)　本章小結(jié)　本章習(xí)題第3章　邏輯門電路　3.1　分立元件門電路　　3.1.1　二極管開關(guān)特性　　3.1.2　雙極型三極管的開關(guān)特性　　3.1.3　MOS管的開關(guān)特性　　3.1.4　分離元件邏輯門電路　3.2　TTL集成邏輯門　　3.2.1　雙極型三極管非邏輯門電路　　3.2.2　TTL反相器的特性　　3.2.3　TTL與非門電路　　3.2.4　TTL或非門電路　　3.2.5　TTL集電極開路門和三態(tài)門　　3.2.6　TTL門電路的技術(shù)參數(shù)　　3.2.7　TTL電路的改進(jìn)系列　3.3　發(fā)射極耦合邏輯門和I2L門　　3.3.1　發(fā)射極耦合邏輯門電路　　3.3.2　集成注入I2L門　3.4　MOS邏輯門　　3.4.1　MOS非門電路　　3.4.2　CMOS與非門、或非門電路　　3.4.3　CMOS傳輸門　　3.4.4　CMOS邏輯門電路的技術(shù)參數(shù)　3.5　74系列和4000系列邏輯門電路的使用　　3.5.1　門電路驅(qū)動(dòng)門電路　　3.5.2　門電路驅(qū)動(dòng)一般負(fù)載　本章小結(jié)　本章習(xí)題第4章　組合邏輯電路　4.1　組合邏輯電路的分析方法　4.2　組合邏輯電路設(shè)計(jì)　4.3　組合邏輯電路中的競(jìng)爭(zhēng)-冒險(xiǎn)現(xiàn)象　　4.3.1　競(jìng)爭(zhēng)-冒險(xiǎn)現(xiàn)象及其成因　　4.3.2　檢查競(jìng)爭(zhēng)-冒險(xiǎn)現(xiàn)象的方法　　4.3.3　消除競(jìng)爭(zhēng)-冒險(xiǎn)現(xiàn)象的方法　本章小結(jié)　本章習(xí)題第5章　中規(guī)模組合邏輯集成電路與應(yīng)用第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)序集成器件第9章　555定時(shí)器及多諧振蕩器第10章　半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和可編程器件第11章　復(fù)雜可編程邏輯器件設(shè)計(jì)第12章　數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換附錄　數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)英語詞匯參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　數(shù)制和數(shù)碼　　主要內(nèi)容：本章主要敘述數(shù)字信號(hào)的概念、數(shù)制、數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換、二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算，以及數(shù)碼、數(shù)碼的格式等?！　?.1　數(shù)字信號(hào)及數(shù)字電路　　數(shù)字系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)字控制系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)和數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)。與模擬系統(tǒng)相比，數(shù)字系統(tǒng)具有更高的精確性和可靠性，因此，許多可以用模擬系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)目前正逐步地被數(shù)字系統(tǒng)所替代。例如，通信系統(tǒng)目前已基本上使用數(shù)字系統(tǒng)構(gòu)成；目前的模擬電視廣播系統(tǒng)，也正在逐步地被數(shù)字電視系統(tǒng)所代替?！　≡谀M系統(tǒng)中，物理量（電量）的變化在數(shù)值和時(shí)間上都是連續(xù)的，通常將這種物理量稱為模擬量，隨時(shí)間變化在數(shù)值上和時(shí)間上都是連續(xù)的電壓、電流信號(hào)稱為模擬信號(hào)。例如，溫度傳感器測(cè)量溫度工作時(shí)輸出的電流或電壓信號(hào)、通過“麥克風(fēng)”轉(zhuǎn)換的多音頻電壓信號(hào)等都屬于模擬信號(hào)。用來處理或產(chǎn)生模擬信號(hào)的電子電路稱為模擬電路。若一個(gè)電子系統(tǒng)僅僅工作于模擬信號(hào)狀態(tài)下，則稱為模擬系統(tǒng)。　　在數(shù)字系統(tǒng)中，電壓或電流等物理量的變化在數(shù)值和時(shí)間上都是離散的，也就是說，這種物理量的變化總是發(fā)生在一系列的離散時(shí)間上，而數(shù)值的變化也是不連續(xù)的。把變化在數(shù)值和時(shí)間上都是離散的這一類物理量（電壓、電流）稱為數(shù)字信號(hào)。理想的數(shù)字電壓或電流信號(hào)是一系列的矩形波形脈沖信號(hào)。以數(shù)字信號(hào)工作的電子電路稱為數(shù)字電路。若一個(gè)電子系統(tǒng)僅僅工作于數(shù)字信號(hào)狀態(tài)下，則稱為數(shù)字系統(tǒng)?！　?shù)字電路的種類主要有組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。數(shù)字電路的基本單元是邏輯門電路。　　組合邏輯門電路：輸出狀態(tài)僅取決于輸入狀態(tài)的組合?！　r(shí)序邏輯門電路：輸出狀態(tài)除取決于輸人狀態(tài)的組合外，還決定于電路原來的狀態(tài)?！　∵壿嬮T電路是指輸出數(shù)字信號(hào)與輸入數(shù)字信號(hào)之間滿足某一個(gè)基本邏輯運(yùn)算功能的電路?！　?shù)字電路的分析方法有：邏輯代數(shù)、功能表、真值表、邏輯表達(dá)式和波形圖（時(shí)序圖）?！　?shù)字電路的測(cè)試技術(shù)有：數(shù)字電壓表，用于測(cè)試電路中各點(diǎn)的電壓；電子示波器，用于觀察電路中各點(diǎn)電壓的波形。

編輯推薦

　　·數(shù)字電子技術(shù)是電子信息工程、通信工程、計(jì)算機(jī)、電氣自動(dòng)化等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。為適合作為這些專業(yè)的教材，《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》由從事教學(xué)多年的教師共同編寫，總結(jié)了不同專業(yè)數(shù)字電子技術(shù)課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，力求在內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的銜接方面充分體現(xiàn)相關(guān)專業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)，著眼應(yīng)用，淡化不實(shí)用的理論內(nèi)容。　　·本著面向新世紀(jì)教育改革和科技發(fā)展要求，注重當(dāng)前科技發(fā)展中數(shù)字化集成度越來越高的趨勢(shì)。以數(shù)字基本理論為基礎(chǔ)，注重?cái)?shù)字集成器件的發(fā)展趨勢(shì)，淡化已經(jīng)落后器件的介紹，注重新型器件，尤其是復(fù)雜可編程邏輯器件和在系統(tǒng)可編程邏輯器件的介紹?！　　ちη蠼榻B內(nèi)容簡(jiǎn)明清晰、通俗易懂，便于自學(xué)。書中還給出了大量的例題、習(xí)題，便于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力?！　　ぜ邢到y(tǒng)地介紹EDA設(shè)計(jì)仿真軟件Quartus ll 6.O的應(yīng)用，該軟件支持多種類型的設(shè)計(jì)輸入，如原理圖輸入、AHDL語言輸入、VHDL和Verilog語言輸入，使讀者能對(duì)復(fù)雜可編程邏輯器件的應(yīng)用有完整的集成設(shè)計(jì)工具，能較全面了解最新集成數(shù)字電子器件的應(yīng)用。

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