本書從應用的角度出發(fā),系統(tǒng)地介紹了數(shù)字電子技術的基本概念、理論基礎和基本分析方法。全書共7章,內容包括邏輯代數(shù)基礎、邏輯門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時序邏輯電路、脈沖波形的產生與整
形電路及D/A和A/D轉換器等,并由淺入深地引入了6個實訓項目。 另外,本書配有教學視頻,適合翻轉課堂的實施。
本書可作為高等院校電子信息類、通信技術類、計算機類、電氣類等相關專業(yè)的教材,也可作為電子技術領域工程技術人員的參考書。
數(shù)字電子技術是電子信息類專業(yè)的重要專業(yè)基礎必修課,是進一步進行專業(yè)學習所必須掌握的基礎課程知識。通過本課程的學習,可以掌握數(shù)字電子電路的基本概念、基本原理和基本分析方法,培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力,同時了解電子電路發(fā)展方向和發(fā)展趨勢,為后續(xù)課程的學習打下堅實基礎。
根據(jù)教學改革的要求,依據(jù)高等院校人才培養(yǎng)方案,我們編寫了這本以能力培養(yǎng)為本位,以理論知識夠用為度的數(shù)字電子技術教材, 其中引入了實訓環(huán)節(jié),以突出理論應用于實踐的特色,另外,本書配備了
教學視頻, 具體可通過掃描對應的二維碼獲取,適合翻轉課堂的實施。
本書共7章: 第1章是邏輯代數(shù)基礎,介紹邏輯代數(shù)的基本概念、公式和定理,邏輯函數(shù)的表示方法以及化簡;第2章是邏輯門電路,介紹分立元件門電路、TTL集成門電路和CMOS集成門電路的邏輯功能及電氣特性;第3~5章是本課程的核心部分,即組合邏輯電路、觸發(fā)器和時序邏輯電路;第6章是脈沖波形的產生與整形電路,介紹555定時器及其構成的脈沖單元電路;第7章是D/A和A/D轉換器,介紹各類數(shù)/模和模/數(shù)轉換器的組成及工作原理。全書章節(jié)內容編排合理、概念清晰、注重應用,具有很強的實用性。
本書由蘇州大學應用技術學院郭占苗、湛江科技學院杜永峰主編。第1、 2、3、6章及第5章的5.4節(jié)和5.6節(jié)由郭占苗編寫,第4、7章及第5章的5.5節(jié)和附錄由杜永峰編寫, 第5章的5.1~5.3節(jié)由蘇州大學應用技術學院吳文明、魏明、王強、周源源、王婷、胡清泉、王勇剛和江蘇大學趙不賄共同編寫,郭占苗負責全書統(tǒng)稿定稿工作。
數(shù)字電子技術飛速發(fā)展,教學內容不斷更新,限于編者的水平, 書中難免存在疏漏之處,懇請讀者批評指正。
編 者
2021年12月
第1章 邏輯代數(shù)基礎 1
1.1 概述 1
1.1.1 數(shù)字電路的基本概念 1
1.1.2 數(shù)字電路的分類 1
1.1.3 數(shù)字電路的特點 2
1.2 數(shù)制與碼制 2
1.2.1 數(shù)制 2
1.2.2 不同進制間的轉換 5
1.2.3 碼制 7
1.3 邏輯代數(shù)基礎 9
1.3.1 邏輯變量 9
1.3.2 基本邏輯運算 9
1.3.3 常用復合邏輯運算 11
1.4 邏輯代數(shù)的定律及規(guī)則 13
1.4.1 邏輯代數(shù)的基本定律 13
1.4.2 邏輯代數(shù)的基本規(guī)則 14
1.5 邏輯函數(shù)及其表示方法 15
1.5.1 邏輯函數(shù)的建立 15
1.5.2 邏輯函數(shù)的表示方法 16
1.6 邏輯函數(shù)的化簡 18
1.6.1 邏輯函數(shù)的常見形式 18
1.6.2 代數(shù)法化簡 19
1.6.3 卡諾圖法化簡 20
本章小結 23
習題1 24
第2章 邏輯門電路 26
2.1 概述 26
2.2 分立元件門電路 26
2.2.1 二極管門電路 26
2.2.2 三極管非門電路 28
2.3 TTL集成門電路 29
2.3.1 TTL與非門 29
2.3.2 TTL邏輯門的電路特性與參數(shù) 31
2.3.3 TTL集電極開路門和三態(tài)門 35
2.3.4 其他TTL邏輯門電路 39
2.3.5 TTL電路產品系列 39
2.3.6 TTL集成邏輯門電路使用注意事項 40
2.4 COMS集成門電路 41
2.4.1 CMOS門電路 41
2.4.2 CMOS數(shù)字集成電路系列及注意事項 44
2.5 TTL電路與COMS電路的接口 45
2.6 實訓——產品質量檢測儀的設計與制作 46
本章小結 48
習題2 48
第3章 組合邏輯電路 51
3.1 概述 51
3.2 組合邏輯電路的分析方法和設計方法 51
3.2.1 組合邏輯電路的分析方法 51
3.2.2 組合邏輯電路的設計方法 54
3.3 集成組合邏輯電路 56
3.3.1 編碼器 57
3.3.2 譯碼器 62
3.3.3 數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器 70
3.3.4 加法器 74
3.3.5 數(shù)值比較器 79
3.4 組合邏輯電路中的競爭與冒險 81
3.4.1 競爭-冒險現(xiàn)象 81
3.4.2 冒險現(xiàn)象的判斷方法 82
3.4.3 競爭-冒險現(xiàn)象的消除方法 83
3.5 實訓——八路搶答器的設計與仿真 83
本章小結 85
習題3 86
第4章 觸發(fā)器 90
4.1 概述 90
4.2 基本RS觸發(fā)器 90
4.2.1 與非門組成的基本RS觸發(fā)器 90
4.2.2 或非門組成的基本RS觸發(fā)器 92
4.3 同步觸發(fā)器 93
4.3.1 同步RS觸發(fā)器 93
4.3.2 同步D觸發(fā)器 96
4.3.3 同步JK觸發(fā)器 98
4.4 無空翻觸發(fā)器 100
4.4.1 主從RS觸發(fā)器 100
4.4.2 主從JK觸發(fā)器 101
4.4.3 邊沿觸發(fā)器 103
4.4.4 主從觸發(fā)器與邊沿觸發(fā)器比較 104
4.5 T觸發(fā)器和T′觸發(fā)器 105
4.5.1 T觸發(fā)器和T′觸發(fā)器 105
4.5.2 觸發(fā)器邏輯功能轉換 106
4.6 集成觸發(fā)器 107
4.6.1 集成邊沿D觸發(fā)器 107
4.6.2 集成邊沿JK觸發(fā)器 108
4.7 實訓——流水燈的設計與仿真 108
本章小結 110
習題4 110
第5章 時序邏輯電路 114
5.1 概述 114
5.1.1 時序邏輯電路的組成 114
5.1.2 時序邏輯電路的分類 114
5.1.3 時序邏輯電路功能的描述方法 115
5.2 時序邏輯電路的分析 115
5.3 計數(shù)器 119
5.3.1 計數(shù)器分類 119
5.3.2 二進制計數(shù)器 119
5.3.3 十進制計數(shù)器 127
5.3.4 N進制計數(shù)器 130
5.4 寄存器 134
5.4.1 數(shù)碼寄存器 135
5.4.2 移位寄存器 136
5.5 時序邏輯電路的設計 143
5.5.1 時序邏輯電路設計步驟 143
5.5.2 同步時序邏輯電路設計舉例 144
5.6 實訓——數(shù)字電子鐘的設計與制作 148
本章小結 155
習題5 155
第6章 脈沖波形的產生與整形電路 157
6.1 概述 157
6.2 555定時器 158
6.2.1 555定時器的基本概念 158
6.2.2 555定時器電路組成及其功能 159
6.3 施密特觸發(fā)器 161
6.3.1 由門電路構成的施密特觸發(fā)器 161
6.3.2 由555定時器構成的施密特觸發(fā)器 163
6.3.3 集成施密特觸發(fā)器 164
6.3.4 施密特觸發(fā)器的應用 165
6.4 多諧振蕩器 167
6.4.1 由門電路構成的多諧振蕩器 167
6.4.2 石英晶體多諧振蕩器 168
6.4.3 由555定時器構成的多諧振蕩器 169
6.5 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 170
6.5.1 由門電路構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 170
6.5.2 由555定時器構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 172
6.5.3 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 174
6.5.4 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用 176
6.6 實訓——彩燈控制器的設計與制作 177
本章小結 178
習題6 179
第7章 D/A和A/D轉換器 181
7.1 概述 181
7.2 D/A轉換器 182
7.2.1 D/A轉換器的基本原理 182
7.2.2 權電阻網(wǎng)絡D/A轉換器 182
7.2.3 倒T型電阻網(wǎng)絡D/A轉換電路 183
7.2.4 集成D/A轉換器 185
7.2.5 D/A轉換器的主要技術指標 187
7.3 A/D轉換器 188
7.3.1 A/D轉換器的基本原理 188
7.3.2 并行比較型A/D轉換器 191
7.3.3 逐次逼近型A/D轉換器 193
7.3.4 雙積分型A/D轉換器 194
7.3.5 集成A/D轉換器 196
7.3.6 A/D轉換器的主要技術指標 199
7.4 實訓——312位直流數(shù)字電壓表的設計 199
本章小結 204
習題7 206
附錄Ⅰ 常用基本邏輯單元國際符號與非國際符號對照表 208
附錄Ⅱ 半導體集成電路型號命名方法 211
附錄Ⅲ 常用TTL中小規(guī)模集成電路產品型號索引 214
附錄Ⅳ 常用集成電路引腳排列 217
參考答案 231
參考文獻 232