数字电子技术应用教程

前 言

 “数字电子技术”是电子、通信、光电、计算机、电气及自动化等电类专业的一门重要的专业基础课。随着电子技术和信息处理技术的迅猛发展，数字电子技术已成为当今电子领域不可或缺的一门学科。为了适应对21世纪电子技术人才的培养需要，编者在武汉工程科技学院相关专业讲授数字电子技术，数字逻辑多年，根据多年教学经验和体会，遵循“以实用为主，理论够用为度”的原则，编写了本教材。教材系统的介绍了数字电子技术的基本理论和分析、设计方法，以及常用数字电路电子器件的应用。希望学生在学习完本教材后，能熟练掌握常用数字电路的基本结构和初步分析方法，为后继课程和将来从事数字技术工作打下良好的基础。

编者曾在武汉工程科技学院使用过本教材的第1版和第二版，学生普遍反映较好。随着教学的深入，教学内容在不断更新。针对新的教学实际需要，编者对原教材的内容进行了较大的精简、修订和增补，出版了现有的教材，以期能适合当应用型本科有关专业的教学需要。

 全书共分7章。第1章介绍了数字电路的基础知识和数字电路的测试方法；第2章介绍了基本逻辑门电路及其基本应用；第3章讲述逻辑代数基础，第4章介绍组合逻辑电路的分析、设计方法以及常用组合逻辑器件的应用；第5章讲述了各类触发器，包括触发器的组成与测试；第6章介绍了时序逻辑电路以及时序逻辑电路的分析设计和应用；第7章介绍了脉冲波形的产生和整形电路。

 根据应用型本科学校教学实际情况而编制的本教材具有不同于其它一些教材的鲜明特色：

1. 针对应用型本科教学特点，精选教材内容。根据“以实用为主，理论够用

为度”的原则，选择学生能在后继课程和今后工作中常用的知识点为基础进行理论讨论和分析计算。因此，本书缩简篇幅，简化了教材的内容。概念描述清晰简练，学习目的明确，内容鲜明实用。

2. 编者注重理论的严谨性，在保持内容的先进性、完整性的同时，力求叙述深入浅出，

且注重实用性；本书对每个问题的理论和概念的叙述力求由简到繁，深入浅出。去除了传统教材中的一些复杂的理论推导与计算，着重于结果的应用和物理意义的表述。特别是注重图解法与形象化的描述。

3. 习题的选择“少而精”。根据每章要求学生必须掌握的知识点，精选了相应的习题。

这样不仅让学生在练习中加深了知识点的印象，掌握了所要求的知识点，而且也避免了学生学*担过重而缺乏学习的自信心。可以有更多的精力从事该课程的教学实践和课程设计。

4. 全书结构合理，内容精辟，图文并茂。既方便教师课堂讲授，也利于学生自学。

通过本课程的教学，学生应具备以下能力：

（1）能正确分析常见数字电路；

（2）能准确设计简单数字电路；

（3）能利用所学知识进行与数字电路相关的电子综合设计。

 本书的编写工作离不开武汉工程科技学院机械与电子信息学部领导的支持，作者在此表示衷心的感谢。在编写过程中，编者借鉴了有关参考资料。在此对参考文献的作者也一并表示深深的谢意。

本教材的先修课程为： 《电路分析基础》、《低频模拟电路》

本课程参考学时： 64学时

教学学时分配建议见下表

序 号 内 容 理 论 实 践 合 计

1 数字电路基础 6 6

2 基本逻辑门电路 12 4 16

3 逻辑代数基础 6 6

3 组合逻辑电路 8 4 12

4 触发器 10 4 14

5 时序逻辑电路 14 4 18

6 脉冲波形的产生和整形 8 4 12

 合 计 64 20 84

 编 者

 2018年3月

目 录

第1章 数字逻辑电路基础基础

1． 1 模拟信号与数字信号

1．1．1 模拟信号

1．1．2 数字信号

1． 2 数制

1．2．1 十进制

1．2．2 二进制

 1．2．3 进制转换

 1． 3 二进制编码

1．3．1 二-十进制编码（BCD码）

1．3．2可靠性编码

? 习题1

第二章 基本逻辑门电路

2．1 基本逻辑运算

2．1．1 与、或、非逻辑运算

2．1．2 其他逻辑运算

2．1．3 逻辑函数与逻辑变量

2．1．4 正负逻辑

2.2 分立元件门电路

2．2．1 二极管与门电路

2．2．2 二极管或门电路

2．2．3 三极管非门电路

2． 3 集成TTL门电路

2．3．1 TTL与非门电路

 2．3．2 TTL与非门的主要技术参数

2．3．3 集电极开路与非门和三态输出与非门

2．3．4 其他类型的TTL门电路

2．3．5 TTL集成逻辑门电路系列简介

2．4 集成 CMOS门电路

2．4．1 CMOS反相器

2．4．2 CMOS与非门 

2．4．3 CMOS漏极开路门（OD门）

2．4．4 CMOS传输门

2．4．5 CMOS逻辑门电路系列及其主要参数

2．5 门电路的接口

2．5．1 TTL门驱动CMOS门 

2．5．2 CMOS门驱动TTL门

2．5．3 TTL和CMOS电路带负载时的接口问题

2．5．4 多余输入端的处理

? 习题2 

第三章 逻辑代数基础

3.1逻辑代数的基本运算

3.1.1 基本定律和恒等式

3.1.2 基本运算规则

3.2 逻辑函数的代数法化简

3.2.1逻辑函数的简表达式

3.2.2逻辑函数的代数法化简

3． 3 逻辑函数的卡诺图化简

 3．3．1 逻辑函数的小项表达式 

3．2．2 逻辑函数的卡诺图表示

3．2．3 逻辑函数的卡诺图化简

? 习题3

第四章 组合逻辑电路的分析与设计

4.1 组合电路特点和数字描述

4.1.1 组合逻辑电路的定义

4.1.2 组合逻辑电路的组成

4.1.3组合逻辑电路的特点

4.2 组合逻辑电路的分析

4.2.1组合逻辑电路的一般分析方法及步骤

4.2.2组合逻辑电路分析

4.2.3 组合电路分析的意义

4.3 组合逻辑电路的设计

4.3.1组合逻辑电路的一般设计方法

4.3.2 组合逻辑电路的设计

4．4 常用组合逻辑器件

4．4．1 编码器

4．4．2 译码器

4．4．3 数据选择器

4．4．4 数据分配器

4．4．5 数值比较器

4．4．6 半加器与全加器

4．5 组合逻辑电路中的竞争与冒险

4.5.1竞争冒险现象及其产生原因

4.5.2 消除竞争冒险的方法

习题4

第五章 触发器

5. 1 基本RS触发器

5．1．1 基本RS触发器的工作原理

5．1．2 基本RS触发器的功能

5．2 同步触发器

5．2．1 同步RS触发器

5．2．2 同步D触发器

5. 2. 3 同步触发器存在的问题——空翻

5．3 主从触发器

5． 3．1 主从RS触发器

5． 3．2 主从JK触发器

5 3. 3 T触发器和T' 触发器

5. 4 边沿触发器

5. 4. 1 维持—阻塞边沿D触发器

5．4．2 下降沿触发的JK触发器

5. 5 CMOS主从结构D边沿触发器

 5. 5. 1 CMOS传输门构成的基本触发器

 5. 5. 2 CMOS传输门构成的D边沿触发器

 5. 5. 3 CMOS传输门构成的JK边沿触发器

5. 6 集成触发器

5．6．1 集成触发器举例

5．6．2 触发器功能的转换

5．6．3 集成触发器的脉冲工作特性和主要指标 

? 习题5

第六章 时序逻辑电路

6.1 时序逻辑电路概述

6.1.1 时序逻辑电路的结构特点

6.1. 2 时序逻辑电路的分类

6.1.3 时序逻辑电路的表示方法

6.1.4 时序逻辑电路的分析方法

6.2计数器

6.2.1 二进制计数器

6.2.2 非二进制计数器

6.2.3 集成计数器74XX90，74XX160,161,162,163 

 6.3 寄存器

 6.3.1 寄存器

6.3.2 移位寄存器

 集成移位寄存器74XX175、74XX194

? 习题5

第七章 脉冲波形的产生和整形

7.1谐振荡器

7．1.1 电路的组成

 7.1.2英晶体振荡器

 7.2 单稳态触发器 

7．2．1 电路的组成

7．2．2 集成单稳态触发器及其应用

 7．3 施密特触发器

7．3．1 电路的组成

7．3．2 集成施密特触发器及其应用

 7．4 555定时器及其应用 

7．4．1 555定时器的内部结构

 7．4．2 555定时器的应用

 7．5 集成556定时器

? 习题7