数字电子技术基础

“数字电子技术”是电子信息、自动化、计算机等理工科专业的重要基础课。为适应应用型、复合型、创新型人才培养的需要，“数字电子技术”课程应在注重数字逻辑基本理论和基本方法的基础上，强化逻辑电路分析和应用能力的培养。面向应用型人才培养的数字电子技术教材不应花费大量篇幅着墨于基本逻辑门电路和中小规模数字集成逻辑电路的内部结构，这会使学生在面对复杂的内部电路结构时产生畏难心理，对学习基本逻辑电路失去兴趣； 而应加强对基本逻辑电路应用的阐述，使学生能够较为轻松地进行数字逻辑电路应用实践。因此，本书在编写过程中注重对数字电子技术的内容进行整合，减少内部电路结构所占篇幅，着力阐述基本理论和一般方法，侧重基本逻辑功能电路的原理及应用。书中给出的应用实例可以有效帮助学生理论联系实际，掌握并应用理论知识解决实际问题。此外，本书还对Multisim电路仿真和硬件描述语言进行了介绍，为进行计算机辅助学习提供了帮助，也为学生进一步学习现代数字系统设计架设了桥梁。
本书共12章，第1~4章和第10章由南开大学滨海学院孟庆斌编写，第5章由北京科技大学天津学院王芳编写，第6章由天津理工大学中环信息学院徐颖超编写，第7、8、11、12章由南开大学鞠兰编写，第9章由天津大学赵云红编写。全书由孟庆斌担任主编，并负责全书的统稿。
在本书的编写过程中，得到了编者所在单位各级领导的支持与帮助，感谢南开大学滨海学院田建国教授、天津理工大学中环信息学院渠丽岩教授、北京科技大学天津学院许学东教授、南开大学孙桂玲教授的大力支持，感谢南开大学李维祥教授、李国峰教授和中国人民解放军军事交通学院张宪教授在数字电子技术授课和本书编写中给予的宝贵意见和帮助。
本书在编写过程中查阅和参考了众多的文献资料，在授课实践过程中得到了许多学生给予的有益反馈，这对本书的编写起到了积极的推动作用，在此向参考文献的作者和可爱的同学们致以诚挚的谢意。本书在编写和出版过程中，得到了清华大学出版社的大力支持和帮助，在此表示衷心的感谢。
由于编者的能力和水平有限，书中存在不足和不完善之处，恳请读者及同行给予批评和指正。

编者
2021年6月

《数字电子技术基础》共12章，分别介绍了数制和码制、逻辑代数基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、半导体存储器、可编程逻辑器件、脉冲波形发生与整形电路、数/模转换和模/数转换、Multisim仿真软件简介及硬件描述语言简介。本书面向应用型、复合型、创新型人才培养，注重数字逻辑基本理论和基本方法的同时，着力强化逻辑电路的分析和应用。

教育经历：2009-2013 天津大学 电磁场与微波技术 博士2007-2009 天津大学 通信与信息系统 硕士2000-2004 南开大学 电子信息科学与技术 学士工作经历：2004至今 南开大学滨海学院 教师近五年作者发表文章：1.The Terminal Design of the Energy Self-Sufficiency Internet of Things，2011.05，CASE2011，EI2.Design of Low-Power Active RFID Tag in UHF Band，2011.05，CASE2011，EI3.一种低噪放多级匹配网络的设计与仿真，2012.06，微波学报，CSCD核心4.基于RSSI测距修正的有源RFID室内定位系统，2013.04，南开大学学报：自然科学版，CSCD核心5.Active RFID Indoor Location System Based on RSSI Ranging Correction，2013.03， Advanced Materials Research，EI编写教材：1.模拟电子技术基础实验教程，2009年

第1章数制和码制

1.1概述

1.2十进制和二进制

1.2.1十进制

1.2.2二进制

1.2.3十进制数与二进制数的相互转换

1.3二进制算术运算

1.4反码、补码和补码运算

1.5八进制和十六进制

1.5.1八进制

1.5.2十六进制

1.5.3八进制数、十六进制数与二进制数、十进制数之间的转换

1.6数字编码

1.6.1二十进制编码

1.6.2格雷码

1.6.3美国信息交换标准代码

1.7误码检测

习题

第2章逻辑代数基础

2.1概述

2.2基本逻辑运算

2.2.13种基本逻辑运算

2.2.2常用复合逻辑运算

2.3基本公式和常用公式

2.3.1基本公式

2.3.2若干常用公式

2.4基本定理

2.4.1代入定理

2.4.2反演定理

2.4.3对偶定理

2.5逻辑函数及其表示方法

2.5.1逻辑函数的定义

2.5.2逻辑函数的表示方法

2.6逻辑函数的标准形式

2.6.1逻辑函数式的基本形式

2.6.2逻辑函数的小项之和形式

2.6.3逻辑函数的项之积形式

2.6.4逻辑函数形式的变换

2.7逻辑函数的化简方法

2.7.1公式化简法

2.7.2卡诺图化简法

2.8具有无关项的逻辑函数及其化简

2.8.1无关项的定义

2.8.2具有无关项逻辑函数的化简

习题

第3章逻辑门电路

3.1概述

3.2逻辑门电路的基本结构和工作原理

3.2.1分立元件门电路

3.2.2TTL门电路

3.2.3CMOS门电路

3.3特别功能门电路

3.3.1三态输出门

3.3.2集电极开路门和漏极开路门

3.3.3CMOS传输门

3.4集成门电路产品及性能参数

3.4.1TTL数字集成电路的产品系列

3.4.2CMOS数字集成电路的产品系列

3.4.3其他种类数字集成电路的产品系列

3.4.4逻辑器件的封装

3.5集成门电路应用

3.5.1集成门电路的正确使用

3.5.2不同类型集成门电路间的接口

习题

第4章组合逻辑电路

4.1概述

4.2组合逻辑电路的分析方法

4.3组合逻辑电路的设计方法

4.4若干常用的组合逻辑电路

4.4.1编码器

4.4.2译码器

4.4.3数据选择器

4.4.4加法器

4.4.5数值比较器

4.5组合逻辑电路中的竞争冒险

4.5.1竞争冒险现象的产生

4.5.2检查竞争冒险现象的方法

4.5.3消除竞争冒险现象的方法

习题

第5章触发器

5.1概述

5.1.1触发器的定义

5.1.2触发器的分类

5.1.3触发器的逻辑功能表示方法

5.2SR锁存器

5.2.1SR锁存器的电路结构

5.2.2SR锁存器的工作原理

5.2.3SR锁存器的动作特点

5.3电平触发器

5.3.1电平触发器的电路结构

5.3.2电平SR触发器的工作原理

5.3.3电平触发方式的动作特点

5.4脉冲触发器

5.4.1脉冲触发器的电路结构

5.4.2主从SR触发器的工作原理

5.4.3主从JK触发器的电路结构和工作原理

5.4.4脉冲触发方式的动作特点

5.5边沿触发器

5.5.1边沿触发器的电路结构和工作原理

5.5.2边沿触发方式的动作特点

5.6触发器的逻辑功能

5.6.1D触发器

5.6.2JK触发器

5.6.3T触发器

5.6.4T′触发器

5.6.5SR触发器

5.6.6触发器的功能转换

5.7常用触发器芯片

习题

第6章时序逻辑电路

6.1概述

6.1.1时序逻辑电路的特点

6.1.2时序逻辑电路的分类

6.1.3时序逻辑电路的逻辑功能表示方法

6.2时序逻辑电路的分析方法

6.2.1同步时序逻辑电路的分析方法

6.2.2异步时序逻辑电路的分析方法

6.3寄存器

6.3.1并行寄存器

6.3.2移位寄存器

6.4计数器

6.4.1同步计数器

6.4.2异步计数器

6.4.3任意进制计数器

6.5顺序脉冲发生器

6.6序列信号发生器

6.7同步时序逻辑电路

6.7.1同步时序逻辑电路的设计方法

6.7.2设计举例

习题

第7章半导体存储器

7.1概述

7.2ROM

7.2.1ROM的基本结构

7.2.2ROM的类型

7.3RAM

7.3.1SRAM

7.3.2DRAM

7.4存储器的应用

7.4.1存储器容量的扩展

7.4.2用存储器实现组合逻辑函数

习题

第8章可编程逻辑器件

8.1概述

8.2早期PLD原理

8.2.1PLD的表示方法

8.2.2PLA

8.2.3PAL

8.2.4GAL

8.3CPLD

8.4FPGA

8.4.1查找表逻辑结构

8.4.2FPGA的结构和工作原理

习题

第9章脉冲波形发生与整形电路

9.1概述

9.2施密特触发器及其应用

9.2.1施密特触发器的组成和原理

9.2.2施密特触发器的应用

9.3单稳态触发器

9.3.1门电路组成的单稳态触发器

9.3.2集成单稳态触发器

9.4多谐振荡器

9.4.1门电路组成的多谐振荡器

9.4.2由施密特触发器构成多谐振荡器

9.4.3石英晶体多谐振荡器

9.5555定时器电路结构及其应用

9.5.1555定时器

9.5.2由555定时器接成施密特触发器

9.5.3由555定时器接成单稳态触发器

9.5.4由555定时器接成多谐振荡器

习题

第10章数/模转换和模/数转换

10.1概述

10.2DAC

10.2.1DAC的原理和结构

10.2.2DAC的主要技术参数

10.2.3集成DAC芯片介绍及使用

10.3ADC

10.3.1ADC的原理和结构

10.3.2ADC的主要技术参数

10.3.3集成ADC芯片介绍及使用

习题

第11章Multisim仿真软件简介

11.1概述

11.2Multisim软件的基本操作

11.2.1建立设计文件并设置电路绘制界面

11.2.2选取、放置元件和仪器

11.2.3绘制电路

11.2.4设置元件和仪器参数

11.2.5运行仿真并分析结果

11.3仿真分析示例

11.3.1逻辑函数化简与变换

11.3.2组合逻辑电路仿真分析

11.3.3时序逻辑电路仿真分析

习题

第12章硬件描述语言简介

12.1概述

12.2Verilog HDL简介

12.2.1基本程序结构

12.2.2组合逻辑设计实例

12.2.3时序逻辑设计实例

12.3VHDL简介

12.3.1基本程序结构

12.3.2组合逻辑设计实例

12.3.3时序逻辑设计实例

习题

参考文献

数字电子技术包括数字逻辑的基本理论、基本数字逻辑电路的原理及应用、信号产生及数模相互转换、仿真与EDA技术简介等内容。