《數(shù)字電子技術基礎/高等學校應用型特色規(guī)劃教材》緊緊圍繞數(shù)字信號的產(chǎn)生、變換、處理、邏輯運算、存儲等內(nèi)容進行講解,具體內(nèi)容包括:數(shù)字邏輯基礎、邏輯門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時序邏輯電路、半導體存儲器與可編程邏輯器件、脈沖波形的變換與產(chǎn)生、數(shù)/模與模/數(shù)轉換器以及數(shù)字系統(tǒng)設計自動化EDA等!稊(shù)字電子技術基礎/高等學校應用型特色規(guī)劃教材》在編寫上概念清晰,內(nèi)容先進、實用,淡化內(nèi)部電路的分析計算,突出實際電路的應用,引入數(shù)字系統(tǒng)設計自動化EDA技術,并給出了若干典型數(shù)字系統(tǒng)設計實例。為便于讀者學習,每章都給出了習題,參考答案可在清華大學出版社網(wǎng)站下載。
《數(shù)字電子技術基礎/高等學校應用型特色規(guī)劃教材》既可作為高等學校電氣信息、電子信息類各專業(yè)數(shù)字電子技術基礎課程的教材,也可作為工程技術人員的參考書。
在借鑒國內(nèi)教材優(yōu)點的基礎上,對傳統(tǒng)教學內(nèi)容進行了精選與整合,增加了EDA等現(xiàn)代數(shù)字電子技術的比重。
在保證基礎的前提下,更新課程內(nèi)容,介紹了當代先進的電子技術知識,并重點介紹
了典型電路的邏輯功能、外特性和應用,突出了數(shù)字集成電路的應用和EDA技術。
電子技術基礎課程是一門工程性、實踐性和應用性很強的課程,對于培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新意識具有重要的意義。其中,數(shù)字技術是當前發(fā)展最為迅速的學科之一,在這一領域內(nèi)知識更新的速度遠遠高于整個科技領域發(fā)展的平均速度。隨著數(shù)字電子技術的不斷發(fā)展,新技術、新器件、新電路不斷涌現(xiàn),傳統(tǒng)的數(shù)字電子技術教材在內(nèi)容安排上已經(jīng)不能適應電子技術發(fā)展的要求。為此,華北電力大學電子學教研室根據(jù)數(shù)字電子技術發(fā)展趨勢,在總結“電子技術基礎系列課程”省級精品課程建設成果和經(jīng)驗的基礎上,對以往教材內(nèi)容進行了修改和更新,將啟發(fā)式教學、研究性教學和優(yōu)秀生培養(yǎng)思路及成果融入教材編寫之中,使教材體系更加突出實際電路的應用。
本書緊緊圍繞數(shù)字信號的產(chǎn)生、變換、處理、邏輯運算、存儲等內(nèi)容進行講解。全書共9章,具體內(nèi)容包括:數(shù)字邏輯基礎、邏輯門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時序邏輯電路、半導體存儲器與可編程邏輯器件、脈沖波形的變換與產(chǎn)生、數(shù)/模與模/數(shù)轉換器以及數(shù)字系統(tǒng)設計自動化EDA。
本書的特點如下。
(1) 在每章開頭的“本章要點”中將本章內(nèi)容以問題的形式提出,引導學生進行探究式學習,培養(yǎng)學生的自主學習能力和創(chuàng)新思維能力。在每章結尾的“本章小結”中對引言中的問題給予較精練的解答,提煉數(shù)字電子技術基礎中的基本概念、基本原理和基本方法。
(2) 在借鑒國內(nèi)數(shù)字電子技術基礎教材優(yōu)點的基礎上,對傳統(tǒng)教學內(nèi)容進行了精選與整合,精簡和優(yōu)化了經(jīng)典的數(shù)字電子技術基礎知識,增加了EDA等現(xiàn)代數(shù)字電子技術的比重。具體表現(xiàn)為:在保證基礎的前提下,更新課程內(nèi)容,介紹當代先進的電子技術知識;進一步淡化內(nèi)部電路的分析和計算,重點介紹典型電路的邏輯功能、外特性和應用;突出數(shù)字集成電路的應用和EDA技術。
(3) 獨立地將數(shù)字系統(tǒng)設計自動化EDA技術引入書中,詳細分析了硬件描述語言,給出了若干典型數(shù)字系統(tǒng)設計實例并在EDA平臺上以及數(shù)字電路實驗中給予充分驗證,有助于讀者系統(tǒng)掌握EDA技術設計方法。
(4) 將教學與科研緊密結合,充分發(fā)揮科研優(yōu)勢對本科教學的促進作用,適度將科研實踐中的一些實用電路引入書中。
(5) 安排了適量的例題和習題,以便幫助學生更好地理解數(shù)字電子技術基礎的基本概念、基本電路和基本方法。
(6) 編寫體系新穎。為了方便讀者學習,加深對內(nèi)容的理解,在編寫過程中引入了“注意”模塊、“提示”模塊以及“知識拓展”模塊。
本書由華北電力大學電子學教研室共同編寫,謝志遠任主編,尚秋峰任副主編。參加編寫的老師有尼俊紅、胡正偉、劉童娜、黃怡然、劉立、段東興等。
限于作者水平有限,書中難免存在許多缺點和不足,敬請使用本書的師生和讀者批評指正。
編 者
第1章 數(shù)字邏輯基礎
1.1 幾種常用的數(shù)制
1.2 數(shù)制之間的相互轉換
1.2.1 十進制數(shù)轉換為二進制數(shù)
1.2.2 二進制數(shù)、十六進制數(shù)和八進制數(shù)之間的轉換
1.3 二進制數(shù)的算術運算
1.3.1 無符號二進制數(shù)的算術運算
1.3.2 帶符號二進制數(shù)的減法運算
1.4 二進制代碼
1.4.1 二一十進制碼
1.4.2 格雷碼
1.4.3 ASCII碼
1.5 二值邏輯變量與基本邏輯運算
1.6 邏輯代數(shù)基礎
1.6.1 邏輯代數(shù)的基本定律和公式
1.6.2 邏輯代數(shù)的基本規(guī)則
1.7 邏輯函數(shù)的表示方法
1.8 邏輯函數(shù)的化簡和變換
1.8.1 邏輯函數(shù)的公式化簡法
1.8.2 邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡法
1.8.3 多個邏輯函數(shù)的整體化簡法
本章小結
習題
第2章 邏輯門電路
2.1 概述
2.1.1 數(shù)字集成電路簡介
2.1.2 正邏輯與負邏輯
2.1.3 標準高低電平的規(guī)定
2.2 分立元件基本邏輯門電路
2.2.1 二極管的開關特性
2.2.2 二極管與門電路
2.2.3 二極管或門電路
2.2.4 晶體管的開關特性
2.2.5 晶體管非門電路
2.3 TTL邏輯門電路
2.3.1 TTL非門的基本電路
2.3.2 TTL非門的外部特性與主要參數(shù)
2.3.3 其他類型的TTL門電路
2.4 CMOS邏輯門電路
2.4.1 MOS管的開關特性
2.4.2 CMOS非門的基本電路
2.4.3 CMOS非門的外部特性與主要參數(shù)
2.4.4 其他類型的CMOS門電路
2.5 砷化鎵邏輯門電路
2.6 各種門電路之間的接口問題
2.6.1 TTL與CMOS器件之間的接口
2.6.2 TTL和CMOS電路帶負載時的接口問題
2.6.3 門電路多余輸入端的處理
本章小結
習題
第3章 組合邏輯電路
3.1 組合邏輯電路的分析
3.2 組合邏輯電路的設計
3.3 組合邏輯電路中的競爭冒險
3.3.1 產(chǎn)生競爭冒險現(xiàn)象的原因
3.3.2 檢查競爭冒險現(xiàn)象的方法
3.3.3 消除競爭冒險現(xiàn)象的方法
3.4 幾種常用的組合邏輯電路
3.4.1 加法器
3.4.2 數(shù)值比較器
3.4.3 數(shù)據(jù)選擇器
3.4.4 編碼器
3.4.5 譯碼器
本章小結
習題
第4章 觸發(fā)器
4.1 RS鎖存器
4.1.1 RS鎖存器的電路結構
4.1.2 工作原理及邏輯功能
4.2 電平觸發(fā)的觸發(fā)器
4.2.1 電路結構
4.2.2 工作原理及邏輯功能
4.2.3 電平觸發(fā)D觸發(fā)器
4.2.4 電平觸發(fā)方式的工作特點
4.3 主從觸發(fā)器
4.3.1 主從RS觸發(fā)器
4.3.2 主從JK觸發(fā)器
4.4 邊沿觸發(fā)器
4.4.1 CMOS傳輸門構成的邊尚D觸發(fā)器
4.4.2 維持阻塞邊沿D觸發(fā)器
4.4.3 利用門電路傳輸延遲時間的邊沿JK觸發(fā)器
4.5 觸發(fā)器的邏輯功能及相互轉換
4.5.1 觸發(fā)器邏輯功能分類
4.5.2 觸發(fā)器功能轉換
4.5.3 觸發(fā)器的電氣特性
本章小結
習題
第5章 時序邏輯電路
5.1 時序邏輯電路概述
5.1.1 時序邏輯電路的模型
5.1.2 時序邏輯電路的分類
5.1.3 時序邏輯電路的功能描述
5.2 同步時序邏輯電路的分析
5.2.1 分析同步時序邏輯電路的一般步驟
5.2.2 同步時序邏輯電路分析舉例
5.3 同步時序邏輯電路的設計
5.3.1 設計同步時序邏輯電路的一般步驟
5.3.2 同步時序邏輯電路設計舉例
5.4 異步時序邏輯電路的分析
5.5 寄存器和移位寄存器
5.5.1 寄存器
5.5.2 移位寄存器
5.5.3 移位寄存器的應用
5.6 計數(shù)器
5.6.1 異步計數(shù)器
5.6.2 同步計數(shù)器
5.6.3 集成計數(shù)器
本章小結
習題
第6章 半導體存儲器與可編程邏輯器件
6.1 半導體存儲器
6.1.1 只讀存儲器
6.1.2 靜態(tài)隨機存儲器
6.1.3 動態(tài)隨機存儲器
6.1.4 存儲器的擴展
6.2 可編程邏輯器件
6.2.1 PLD的發(fā)展
6.2.2 PLD的分類
6.2.3 PLD的結構原理
6.2.4 低密度PLD的結構原理
6.2.5 CPLD的結構原理
6.2.6 FPGA的結構原理
本章小結
習題
第7章 脈沖波形的變換與產(chǎn)生
7.1 脈沖電路與脈沖信號概述
7.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器
7.2.1 CMOS門電路構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器
……
第8章 數(shù)/模與模/數(shù)轉換器
第9章 數(shù)字系統(tǒng)設計自動化EDA