数字电子技术基础（第2版）

图书标准信息

• 作者 胡晓光 编
• 出版社 北京航空航天大学出版社
• 出版时间 2016-01
• 版次 1
• ISBN 9787512419377
• 定价 38.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸

【内容简介】

　　本书是工信部“十二五”规划教材，是普通高等教育“十一五”国家级规划教材？数字电子技术基础？一书的修订版。这本教材凝聚了作者多年的教学积累和精华，内容新颖并且可读性强。同时本书坚持以“学”为中心的教学理念，每章提出探索问题，引导学生自主学习。

　　教材结构由问题探究、课程导论和主体内容3部分组成。全书共分7章，第1章逻辑代数基础，第2章门电路，第3章组合数字电路，第4章触发器和定时器，第5章时序数字电路，第6章大规模集成电路和第7章数模与模数转换器。书中还配有适量的习题、硬件描述语言和仿真实例。在可编程逻辑器件部分紧密与实验平台相结合阐述编程设计过程，设有附录VHDL语言结构和语法规则供学习者参考。

　　本书可作为普通高等工科学校和大中专院校的电子、电气和自控类专业的教材，也可供从事这方面工作的工程技术人员参考。

【目录】

绪　论……………………………………………………………………………………………… 1

第1章　逻辑代数基础…………………………………………………………………………… 3

1．1　导　论…………………………………………………………………………………… 3

1．1．1　模拟信号与数字信号……………………………………………………………… 4

1．1．2　二进制的算术运算………………………………………………………………… 4

1．1．3　数制和码制………………………………………………………………………… 4

1．2　逻辑运算………………………………………………………………………………… 8

1．2．1　基本逻辑运算……………………………………………………………………… 8

1．2．2　组合逻辑运算……………………………………………………………………… 10

1．3　公式和定理……………………………………………………………………………… 11

1．3．1　常量与常量之间的关系…………………………………………………………… 11

1．3．2　变量与常量之间的关系…………………………………………………………… 11

1．3．3　特殊定理…………………………………………………………………………… 12

1．3．4　与普通代数相似的定理…………………………………………………………… 12

1．3．5　几个常用公式……………………………………………………………………… 12

1．4　基本规则………………………………………………………………………………… 13

1．4．1　代入规则…………………………………………………………………………… 13

1．4．2　对偶规则…………………………………………………………………………… 13

1．4．3　反演规则…………………………………………………………………………… 13

1．5　用代数法化简逻辑式…………………………………………………………………… 14

1．5．1　同一逻辑关系逻辑式形式的多样性……………………………………………… 15

1．5．2　与或型逻辑式的化简步骤………………………………………………………… 15

1．6　最小项和最大项………………………………………………………………………… 17

1．6．1　最小项和最大项的定义…………………………………………………………… 17

1．6．2　最小项和最大项的性质…………………………………………………………… 18

1．6．3　与或标准型和或与标准型………………………………………………………… 19

1．7　卡诺图化简法…………………………………………………………………………… 19

1．7．1　卡诺图……………………………………………………………………………… 19

1．7．2　与项的读取和填写………………………………………………………………… 21

1．7．3　卡诺图化简的原则………………………………………………………………… 24

1．7．4　卡诺图化简的步骤………………………………………………………………… 24

1．7．5　具有约束条件的逻辑函数化简…………………………………………………… 26

1．8　逻辑函数的变换………………………………………………………………………… 27

1．8．1　5种类型的逻辑函数……………………………………………………………… 27

1．8．2　与或型转换为与非与非型………………………………………………………… 28

1．8．3　与或型转换为或与型……………………………………………………………… 28

1．8．4　与或型转换为或非或非型………………………………………………………… 28

1．8．5　与或型转换为与或非型…………………………………………………………… 29

?1．9　逻辑式的最佳化……………………………………………………………………… 29

1．9．1　逻辑式最佳化的概念……………………………………………………………… 29

1．9．2　异或门实现最佳化………………………………………………………………… 30

1．9．3　实现最佳化的一般方法…………………………………………………………… 30

习　题………………………………………………………………………………………… 31

第2章　门电路………………………………………………………………………………… 35

2．1　导　论…………………………………………………………………………………… 35

2．1．1　半导体二极管的开关特性………………………………………………………… 36

2．1．2　半导体三极管的开关特性………………………………………………………… 37

2．2　分立元件门电路………………………………………………………………………… 40

2．2．1　与　门……………………………………………………………………………… 40

2．2．2　或　门……………………………………………………………………………… 41

2．2．3　非门(反相器)……………………………………………………………………… 42

2．3　集成门电路(TTL) …………………………………………………………………… 42

2．3．1　TTL与非门电路结构…………………………………………………………… 42

2．3．2　电路的逻辑功能…………………………………………………………………… 43

2．3．3　特性曲线…………………………………………………………………………… 44

2．3．4　参数与指标………………………………………………………………………… 50

2．4　其他类型TTL门……………………………………………………………………… 51

2．4．1　集电极开路门(OC门)…………………………………………………………… 51

2．4．2　三态门……………………………………………………………………………… 54

2．4．3　与或非门、或非门和异或门……………………………………………………… 55

2．4．4　TTL系列门标准参数…………………………………………………………… 57

2．5　CMOS逻辑门………………………………………………………………………… 58

2．5．1　CMOS反相器…………………………………………………………………… 59

2．5．2　CMOS与非门电路……………………………………………………………… 61

2．5．3　CMOS传输门…………………………………………………………………… 62

2．5．4　CMOS门的参数指标…………………………………………………………… 63

2．6　数字电路的VHDL描述……………………………………………………………… 65

2．6．1　与非门……………………………………………………………………………… 65

2．6．2　或非门……………………………………………………………………………… 66

2．6．3　异或门……………………………………………………………………………… 66

习　题………………………………………………………………………………………… 67

第3章　组合数字电路………………………………………………………………………… 71

3．1　导　论…………………………………………………………………………………… 71

3．2　组合数字电路的分析…………………………………………………………………… 72

3．2．1　组合电路的分析方法……………………………………………………………… 72

3．2．2　分析异或门………………………………………………………………………… 73

3．3　组合数字电路的设计…………………………………………………………………… 74

3．3．1　半加法器设计……………………………………………………………………… 74

3．3．2　全加器设计………………………………………………………………………… 75

3．3．3　全加器的VHDL描述…………………………………………………………… 77

3．4　常用组合集成逻辑电路………………………………………………………………… 79

3．4．1　集成4位超前进位全加器………………………………………………………… 79

3．4．2　译码器……………………………………………………………………………… 82

第4章　触发器和定时器……………………………………………………………………… 93

4．1　导　论…………………………………………………………………………………… 94

4．1．1　时序数字电路的定义……………………………………………………………… 94

4．1．2　触发器的分类和逻辑功能………………………………………………………… 94

4．2　基本RS 触发器………………………………………………………………………… 95

4．2．1　基本RS 触发器的工作原理……………………………………………………… 95

4．2．2　2个稳态…………………………………………………………………………… 95

4．2．3　触发翻转…………………………………………………………………………… 95

4．2．4　真值表和特征方程………………………………………………………………… 96

4．2．5　状态转换图………………………………………………………………………… 96

4．2．6　集成基本RS 触发器……………………………………………………………… 97

4．3　同步时钟RS 触发器…………………………………………………………………… 98

4．3．1　同步时钟触发器引出……………………………………………………………… 98

4．3．2　同步RS 时钟触发器的结构和原理……………………………………………… 98

4．3．3　同步RS 时钟触发器的特征方程………………………………………………… 99

4．3．4　波形及空翻现象…………………………………………………………………… 99

4．3．5　状态转换图……………………………………………………………………… 100

4．4　主从触发器…………………………………………………………………………… 100

4．4．1　主从RS 触发器………………………………………………………………… 100

4．4．2　主从JK 触发器………………………………………………………………… 102

4．5　边沿触发器…………………………………………………………………………… 105

4．5．1　维持阻塞D 触发器的电路结构………………………………………………… 105

4．5．2　维持阻塞D 触发器的工作原理………………………………………………… 106

4．5．3　特征表和特征方程……………………………………………………………… 107

4．5．4　状态转换图和时序图…………………………………………………………… 107

4．5．5　边沿集成D 触发器……………………………………………………………… 108

4．6　边沿JK 触发器……………………………………………………………………… 108

4．6．1　边沿JK 触发器的结构与原理………………………………………………… 108

4．6．2　特征表和特征方程……………………………………………………………… 109

4．6．3　状态转换图和时序图…………………………………………………………… 109

4．6．4　逻辑符号………………………………………………………………………… 109

4．6．5　集成边沿JK 触发器…………………………………………………………… 110

4．7　触发器VHDL描述…………………………………………………………………… 111

4．7．1　程序设计………………………………………………………………………… 111

4．7．2　仿真验证………………………………………………………………………… 112

4．8　555定时器…………………………………………………………………………… 112

4．8．1　概　述…………………………………………………………………………… 112

4．8．2　单稳态触发器…………………………………………………………………… 114

4．8．3　多谐振荡器……………………………………………………………………… 114

4．8．4　密特触发器……………………………………………………………………… 115

4．8．5　压控振荡器……………………………………………………………………… 116

习　题………………………………………………………………………………………… 117

第5章　时序数字电路………………………………………………………………………… 125

5．1　导　论………………………………………………………………………………… 125

5．2　时序电路分析………………………………………………………………………… 126

5．2．1　同步电路分析…………………………………………………………………… 126

5．2．2　异步电路分析…………………………………………………………………… 129

5．3　同步时序数字电路的设计…………………………………………………………… 130

5．3．1　同步计数器设计………………………………………………………………… 130

5．3．2　时序逻辑问题设计……………………………………………………………… 134

5．4　常用时序逻辑器件…………………………………………………………………… 141

5．4．1　寄存器和移位寄存器…………………………………………………………… 141

5．4．2　计数器…………………………………………………………………………… 146

5．4．3　用集成计数器实现任意进制计数器…………………………………………… 156

5．4．4　用VHDL语言描述时序电路…………………………………………………… 166

习　题………………………………………………………………………………………… 168

第6章　存储器及大规模集成电路…………………………………………………………… 175

6．1　导　论………………………………………………………………………………… 175

6．2　只读存储器ROM …………………………………………………………………… 176

6．2．1　ROM 的结构和工作原理……………………………………………………… 176

6．2．2　ROM 的分类…………………………………………………………………… 178

6．2．3　ROM 的应用…………………………………………………………………… 180

6．3　随机存储器…………………………………………………………………………… 181

6．3．1　RAM 的结构和原理…………………………………………………………… 181

6．3．2　RAM 的存储单元……………………………………………………………… 181

6．3．3　集成RAM ……………………………………………………………………… 182

6．4　可编程逻辑器件概述………………………………………………………………… 183

6．4．1　PLD的发展……………………………………………………………………… 183

6．4．2　PLD的分类和特点……………………………………………………………… 183

6．4．3　实现可编程的基本方法………………………………………………………… 184

6．5　通用阵列逻辑GAL ………………………………………………………………… 188

6．5．1　概　述…………………………………………………………………………… 188

6．5．2　GAL的结构……………………………………………………………………… 188

6．5．3　通用阵列逻辑GAL的编程…………………………………………………… 192

6．5．4　ispLSI器件的编程语言简介…………………………………………………… 192

6．5．5　数字小系统的设计及实现……………………………………………………… 196

6．6　现场可编程门阵列FPGA …………………………………………………………… 202

6．6．1　FPGA 的基本结构……………………………………………………………… 202

6．6．2　FPGA 的编程…………………………………………………………………… 203

习　题………………………………………………………………………………………… 208

第7章　数模与模数转换器…………………………………………………………………… 210

7．1　导　论………………………………………………………………………………… 210

7．2　DA 转换器…………………………………………………………………………… 211

7．2．1　倒T型电阻解码网络DA 转换器……………………………………………… 211

7．2．2　集成DA 转换器AD7524 ……………………………………………………… 212

7．2．3　DA 转换器的转换精度与转换时间…………………………………………… 212

7．3　AD转换器…………………………………………………………………………… 213

7．3．1　AD转换的基本概念…………………………………………………………… 213

7．3．2　并行比较型AD转换器………………………………………………………… 217

7．3．3　逐次逼近型AD转换器………………………………………………………… 218

7．3．4　双积分型AD转换器…………………………………………………………… 221

7．3．5　AD转换器的转换精度与转换时间…………………………………………… 223

7．4　多路模拟开关………………………………………………………………………… 224

7．4．1　模拟开关的功能及电路组成…………………………………………………… 224

7．4．2　模拟开关的各种工作模式……………………………………………………… 224

?7．5　数据采集系统简介………………………………………………………………… 225

7．5．1　系统的技术要求………………………………………………………………… 225

7．5．2　系统方框图……………………………………………………………………… 226

7．5．3　电路设计………………………………………………………………………… 226

习　题………………………………………………………………………………………… 229

附录　VHDL的基本结构与语法规则………………………………………………………… 232

参考文献………………………………………………………………………………………… 239