數字電子技術基礎

印次：2-3

印刷日期：2014-12-22

本書依據新修訂的《高等工業學校電子技術基礎課程教學基本要求》，並結合多年的教學實踐經驗編寫而成。主要內容包括數字邏輯基礎、邏輯門電路、組合邏輯電路、觸發器、時序邏輯電路、半導體存儲器、脈衝波形的產生與變換、A/D與D/A轉換、可編程邏輯器件、VHDL語言簡介及其在數字系統分析與設計中的應用舉例等。各章前有內容提要、學習提示，章末有小結、思考題與習題。

本書可作為高等學校電氣信息類、電子信息類、計算機類及相近專業本科生數字電子技術基礎教材和教學參考書，也可作為有關工程技術人員的參考書。

第1章數字邏輯基礎 1

1.1概述 1

1.1.1數字技術的特點 1

1.1.2數字電路的發展 2

1.1.3數字電路的研究對象、分析工具及描述方法 3

1.2數制與碼制 3

1.2.1基數、位權的基本概念 3

1.2.2幾種常用的數制 4

1.2.3數制之間的相互轉換 5

1.2.4碼制 8

1.3三種基本邏輯運算 9

1.3.1與運算 10

1.3.2或運算 11

1.3.3非運算 12

1.3.4常用複合邏輯 12

1.4邏輯代數的基本定理 13

1.4.1邏輯代數的基本定律 13

1.4.2基本規則 15

1.4.3基本定律的應用 16

1.5邏輯函數及其表示方法 17

1.5.1邏輯函數的定義 17

1.5.2邏輯函數的表示方法 17

1.6邏輯函數的化簡 19

1.6.1邏輯函數化簡的意義 19

1.6.2代數化簡法 20

1.6.3卡諾圖化簡法 23

本章小結 30

思考題與習題 30

第2章邏輯門電路 33

2.1簡單的與、或、非門電路 33

2.1.1二極體的開關特性 33

2.1.2三極體的開關特性 34

2.1.3簡單的與、或、非門電路 36

2.2TTL與非門電路 39

2.2.1TTL與非門的工作原理 39

2.2.2TTL與非門的外特性 41

2.2.3TTL與非門的主要參數 44

2.2.4抗飽和TTL電路 48

2.2.5集電極開路與非門和三態與非門 49

2.3CMOS門電路 53

2.3.1NMOS邏輯門電路 53

2.3.2CMOS邏輯門電路 54

2.3.3CMOS傳輸門 57

2.4邏輯門電路使用中的幾個實際問題 58

2.4.1各種門電路之間的介面問題 58

2.4.2多餘輸入端的處理措施 60

2.4.3集成邏輯門器件的選擇 60

本章小結 61

思考題與習題 61

第3章組合邏輯電路 65

3.1概述 65

3.1.1組合邏輯電路的特點 65

3.1.2組合邏輯電路邏輯功能描述方式及其相互關係 66

3.2組合邏輯電路的分析方法 69

3.3組合邏輯電路設計的一般方法 72

3.4編碼器與解碼器 74

3.4.1編碼器 74

3.4.2解碼器 79

3.5數據分配器與數據選擇器 86

3.5.1數據分配器 86

3.5.2數據選擇器 87

3.6算術運算電路 91

3.6.1加法器 91

3.6.2二進位減法運算 93

3.6.3加法器應用舉例 96

3.6.4數值比較器 97

3.7組合邏輯電路應用舉例 100

3.7.1奇偶發生器/校驗器在數據傳輸中的應用 101

3.7.2簡易交通信號燈控制電路 102

3.7.3全加器電路實現形式的多樣性討論 104

3.8組合邏輯電路中的競爭-冒險 108

3.8.1產生競爭-冒險的原因 108

3.8.2冒險現象的判別 110

3.8.3消除冒險現象的方法 112

本章小結 113

思考題與習題 114

第4章觸發器 120

4.1概述 120

4.2觸發器的電路結構與工作原理 121

4.2.1基本RS觸發器 121

4.2.2同步RS觸發器 124

4.2.3主從觸發器 128

4.2.4邊沿觸發器 131

4.3觸發器的邏輯功能及其描述方法 134

4.3.1RS觸發器 135

4.3.2JK觸發器 136

4.3.3D觸發器 136

4.3.4T觸發器 138

4.4觸發器的動態工作特性 140

4.4.1傳輸延遲時間 140

4.4.2建立時間 140

4.4.3保持時間 141

4.4.4最大時鐘頻率 141

本章小結 142

思考題與習題 142

第5章時序邏輯電路 148

5.1概述 148

5.1.1時序邏輯電路的一般結構形式 148

5.1.2時序邏輯電路的描述方法 149

5.2時序邏輯電路的分析方法 150

5.2.1同步時序邏輯電路分析舉例 150

5.2.2非同步時序電路分析舉例 153

5.3寄存器和移位寄存器 154

5.3.1寄存器 154

5.3.2移位寄存器 155

5.4計數器 158

5.4.12n進位計數器組成規律 158

5.4.2集成計數器 161

5.4.3計數器的設計方法 167

5.5順序脈衝發生器與序列信號發生器 176

5.5.1順序脈衝發生器 176

5.5.2序列信號發生器 177

5.6時序邏輯電路應用舉例 179

5.6.1定周期交通信號燈控制電路 179

5.6.2多路脈衝信號形成電路 179

本章小結 180

思考題與習題 180

第6章半導體存儲器 185

6.1概述 185

6.2隻讀存儲器 188

6.3隨機存儲器 195

本章小結 201

思考題與習題 201

第7章脈衝波形的產生與變換 205

7.1概述 205

7.2多諧振蕩器 206

7.2.1反相器與RC元件組成的環形多諧振蕩器 207

7.2.2採用石英晶體的多諧振蕩器 212

7.3單穩態觸發器 213

7.3.1門電路與RC元件構成的單穩態觸發器 213

7.3.2集成單穩態觸發器 215

7.3.3單穩態觸發器的應用 217

7.4施密特觸發器 218

7.4.1門電路構成的施密特觸發器 219

7.4.2施密特觸發器的應用 221

7.5555定時器及其應用 223

7.5.1555定時器的電路組成及工作原理 223

7.5.2555構成的施密特觸發器 225

7.5.3555構成的單穩態觸發器 225

7.5.4555構成的多諧振蕩器 226

7.6應用電路舉例 229

本章小結 231

思考題與習題 231

第8章數/模與模/數轉換電路 236

8.1概述 236

8.2數/模轉換電路 237

8.2.1D/A轉換的基本思路 237

8.2.2典型的D/A轉換電路 238

8.2.3D/A轉換器的輸出方式 240

8.2.4D/A轉換器的主要技術參數 243

8.2.5集成D/A轉換器舉例 244

8.3模/數轉換電路 245

8.3.1A/D轉換的基本原理 245

8.3.2直接A/D轉換器 247

8.3.3間接A/D轉換器 252

8.3.4A/D轉換器的主要技術參數 254

8.3.5集成A/D轉換器舉例 255

本章小結 256

思考題與習題 256

第9章可編程邏輯器件 259

9.1概述 259

9.1.1可編程邏輯器件發展過程簡介 259

9.1.2PLD的分類 260

9.1.3PLD中門電路的習慣表示方法 262

9.2PLA和PAL的電路結構 262

9.2.1PLA的電路結構與應用舉例 262

9.2.2PAL的電路結構與應用舉例 262

9.3通用陣列邏輯 268

9.3.1GAL器件的基本結構 268

9.3.2可編程輸出邏輯宏單元OLMC 268

9.3.3GAL器件的特點 273

9.4高密度可編程邏輯器件 273

9.4.1典型的CPLD結構 274

9.4.2現場可編程門陣列FPGA 279

9.4.3CPLD與FPGA比較 282

本章小結 283

思考題與習題 283

第10章VHDL語言簡介 285

10.1VHDL語言基礎 285

10.1.1標識符、常量及信號 286

10.1.2數據類型 287

10.1.3運算操作符 288

10.1.4基本設計單元 289

10.2常用組合邏輯功能器件的VHDL語言描述 291

10.2.1VHDL語言的主要描述語句 291

10.2.2常用組合邏輯功能器件的VHDL描述 294

10.3觸發器的VHDL語言描述 299

10.3.1時鐘信號的VHDL描述 299

10.3.2D觸發器的VHDL描述 300

10.3.3JK觸發器的VHDL描述 301

10.3.4RS觸發器的VHDL描述 303

10.4常見時序邏輯電路的VHDL語言描述 304

10.4.1生成語句及元件例化語句 304

10.4.2寄存器的VHDL描述 306

10.4.3計數器的VHDL描述 308

本章小結 310

思考題與習題 310

第11章VHDL在數字系統分析與設計中的應用舉例 311

11.1鍵盤編碼器電路組成及程序分析 311

11.2具有基本功能的數字時鐘電路的設計 315

11.2.1設計要求及系統框圖 315

11.2.2從上到下的層次化設計 316

11.2.3從下向上創建模塊 318

11.2.4設計頂層模塊的VHDL源程序 324

11.3簡易交通信號燈控制電路的設計 327

11.3.1設計要求及系統框圖 327

11.3.2從上到下的層次化設計 328

11.3.3從下向上創建模塊 329

本章小結 333

思考題與習題 333

參考文獻 334