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数字电子技术 
定 价：45 元
9 7 6 8 5 7 5 5 2 6 1 0 5 
本书本着“注重基础，说透工作原理；兼顾传统，体现技术进步；明确定位，服务后续课程；力求实用，面向工程实际”的原则组织、安排全书的内容，包括绪论、逻辑代数基础、逻辑门电路、组合逻辑电路分析与设计、触发器与存储器、时序逻辑电路分析与设计、脉冲波形产生电路、A/D转换与D/A转换、接口保护与可靠性设计等基本教学内容。
本书可作为高等学校电类本科专业“数字电子技术”课程的教材或教学参考书，亦可供电子工程技术人员阅读。
“数字电子技术”是电子类专业五门重要的专业基础课之一，其教学内容的选取、教学效果的好坏不仅直接关系到学生对电子类专业后续课程的学习，还会影响毕业生的就业，甚至会间接影响学生的一生。在长期的教学实践中，我们感到现有数字电子技术教材存在一些缺陷。
(1) 系统性强，而实用性不足。国内数字电子技术教材过于强调系统性，舍不得放弃一些早已过时的教学内容。例如，在数制部分依然保留八进制数的概念及八进制数与十进制数之间的转换；在逻辑门电路部分，依然用很大篇幅介绍TTL电路全系列各类逻辑门电路的组成和工作原理。实际上，进入21世纪后TTL电路已全面被CMOS工艺的74HC系列、74LVA系列、74LVC系列、74AUP、74AUC系列数字IC芯片所取代。
(2) 不顾及专业培养目标，试图把应用电子技术专业所必须掌握的数字电子技术知识与数字IC芯片设计专业所必须掌握的数字电子技术知识简单地叠加在一起，导致教学内容庞杂，没有侧重点。最近十年来，一些数字电子技术教材在传统教学内容的基础上增加了硬件描述语言HDL(Verilog HDL或VHDL)及PLD器件的一些基本知识，试图打造出适用于所有电类本科专业的数字电子技术教材。然而“数字电子技术”课程一般只有48～56学时，课时非常有限，导致教师无法讲授完如此多的内容。
(3) 与后续课程脱节，存在“自娱自乐”成分。例如，在介绍补码知识时，多以3位或4位二进制数为例，而4位单片机(MCU)芯片在20年前就已经被淘汰，目前单片机芯片以8位、32位芯片为主；在介绍D锁存器、D触发器、移位寄存器芯片时，几乎不涉及在以MCU(单片机)、DSP(数字信号处理器)或FPGA(现场可编程门阵列)为控制核心的数字电路系统中常用到的芯片（如74HC373、74HC573、74HC273、74HC374、74HC595等），以及对应的功率数字IC芯片（如TPIC6237、TPIC6C595等）。
(4) 没有面向工程应用，脱离技术实际。国内一些数字电子技术教材没有面向工程实际，甚至把“数字电子技术”课程当成电子类专业的一门理论课程看待。例如，在涉及限流电阻取值范围的计算过程中，依然停留在理论计算结果上，出现了“090 kΩ＜RL＜286 kΩ”的答案——这完全没有考虑电阻阻值早就系列化、标准化的事实：目前除了磁性元件外，所有电子元器件参数均已系列化、标准化。在电子产品设计过程中，必须尽可能选择标准元器件，极力避免使用非标元器件。同时也没有给学生树立元件参数存在误差的观念，更不要说工程设计余量的概念。在实际电路设计中，限流电阻一般选用价格低廉、误差为5%的E24系列标准阻值电阻，在工程设计余量取10%的情况下，理论计算结果为286 kΩ的上限电阻值应不大于286×(15%)×(110%)=245 kΩ，取标准值24 kΩ，理论计算结果为090 kΩ的下限电阻值应不小于090×(1+5%)×(1+10%)=104 kΩ，取标准值11 kΩ。答案还没有核算功率驱动电路中限流电阻实际消耗的功率，忽略了电阻耗散功率的概念。
又如，在涉及电流、电压、电阻、功率等物理量单位时，没有顾及电子行业的工程习惯及规范，依然沿用“大学物理”课程中物理量的国际单位制表示法，如用24×103 V、24×106 A、24×103 Ω等分别表示24 mV电压、24 μA电流、24 kΩ电阻。实际上在电子行业中，很少用浮点数、国际单位制表示法，对于电压参数来说，1～1000 V的电压值用V表示，1 V以下的电压值用mV或μV表示；对于电流参数来说，1～1000 A的电流值用A表示，1 A以下的电流值用mA或μA表示。
在涉及元件参数时，还忽视了有效数字的概念。例如，对于E6、E12、E24系列标准电阻、电容来说，阻值或容量大小只有两位有效数字，于是将“1 kΩ”(实际指10 kΩ)电阻写成“1000 Ω”既不符合电子行业的习惯，也违反了有效数字的规范。
又如提到具体器件时，没有交代工业标准器件的分类及应用范围。
在逻辑门电路部分，花了大量篇幅介绍在逻辑转换过程中电源尖峰电流的成因，甚至还给出了电源功耗数学解析式的详细推导过程，但不介绍在工程应用中如何避免尖峰电流对数字电路系统的影响，给人“为山九仞，功亏一篑”的感觉。
在涉及电平转换的知识时，只考虑驱动门输出电平与负载门输入电压之间的匹配、驱动门负载能力的要求，但在实际工程应用中可能还需要考虑功耗及速度的限制问题。
在介绍石英晶体振荡电路时，所选实例根本就不是实际数字电路系统以及IC芯片中常见的晶体振荡电路形式。
(5) 没有体现技术进步。就电子电路设计来说，在MCU、DSP、FPGA芯片普及应用后，已很少采用通用的中小规模数字IC芯片构建完整的数字电路系统，原因是通用中小规模数字IC芯片功能单一，全部使用通用数字IC芯片构成一个功能相对完善的数字电路系统，将需要几十甚至上百片不同逻辑功能的通用数字IC芯片，这在体积、成本、功耗等方面可能让人无法接受，而MCU、FPGA芯片功能相对完善，灵活性大，一些硬件功能完全可以通过软件方式实现，具有很高的性价比。因此，目前在数字电路中一般以MCU、DSP或PLD(如FPGA)器件作为系统的控制核心，只需用少量逻辑门电路芯片实现简单的逻辑控制、电平转换、信号驱动，以及采用常见的触发器类芯片完成输入/输出数据的锁存和I/O引脚的扩展，而更复杂的逻辑运算及控制交给MCU、DSP或PLD器件去执行。
(6) 时效性不足。所选芯片多已过时，20年前的主流芯片随着时间的推移、技术的进步，已被功能更加完善、功耗更低、使用更方便的芯片所取代。
为此，本书在内容取材上力求体现以下原则：
(1) 明确定位，服务后续课程。“数字电子技术”是电子类专业五门重要的专业基础课之一，开设的目的是为后续课程，如“计算机原理”“单片机原理与应用”“嵌入式系统设计”等服务。因此，在内容选择上，要考虑学习这些后续课程所必须具备的前导知识和技能。例如，第1章重点介绍了原码、补码、反码的概念，以及在数字系统中有符号数用补码表示的原因；第2章重点介绍了逻辑运算的基本规则；第5章讲解了在单片机控制系统中常用的74HC373、74HC573等8套D型锁存器芯片；第6章详细介绍了在单片机控制系统中常用的74HC273、74HC374等8套D触发器芯片，以及74HC595、74HC164、74HC165等串行移位寄存器芯片。
(2) 根据读者对象、专业教学计划以及本课程教学目标选择教材的内容。
(3) 兼顾传统，体现技术进步，有所为有所不为。考虑到课程学时限制和学生负担，本着“有效、实用”的原则，紧跟技术进步，适当淡化教材的系统性和完备性，不再介绍已过时的数字IC芯片和技术方案。例如，删除了已经不再使用的二十进制译码器芯片、BCD七段译码器芯片，仅介绍七段数码管驱动方式，因为在MCU芯片普及应用后，在数字电路系统中更倾向于采用灵活性高的软件译码方式实现BCD码的译码、显示；删除了十进制计数器、由十进制计数器构成的n进制计数器等传统“数字电子技术”课程的教学内容，原因是8位单片机芯片内置了多个可自动重装初值的16位、8位计数器，32位单片机芯片内置了多个可自动重装初值的32位、16位及8位计数器；在“单稳态电路”部分仅仅介绍基本单稳态电路的工作原理及用途，不再涉及具体的单稳态数字电路芯片。在芯片选择上，基本不再涉及已过时的TTL系列芯片，淡化CD4000系列芯片，在应用实例中尽可能使用74HC、74LVA、74LVC、74AUC、74AUP等系列芯片。
(4) 从第3章开始，每章尽可能给出与相应知识点匹配的常用器件。例如，在第3章中给出了常用逻辑门电路芯片，在第4章中给出了常用组合逻辑电路芯片，在第5章中给出了常用触发器芯片，在第6章中给出了常用时序逻辑电路芯片。常用数字IC芯片价格低廉，供应商多，一般都有现货，采购容易；而非常用数字IC芯片价格昂贵，供应商少，甚至没有现货，采购困难。
(5) 面向工程应用。“数字电子技术”课程属于工程技术类专业基础课，应尽可能在教学各环节向学生灌输工程设计理念、方法、规则。例如，在涉及物理量单位时充分顾及电子行业的规范和习惯；在涉及元件参数选择时，引导学生注意元件参数标准化、系列化的现实，以及工程设计余量的观念；在涉及计算步骤时，按工程设计规范分步列出各参数的计算式；核算功率驱动电路中限流电阻实际消耗的功率，引导学生理解选择同阻值不同耗散功率电阻的依据，进一步强化电阻耗散功率的概念；在石英晶体振荡电路中，以数字IC芯片内嵌的基于克拉泼电容反馈式石英晶体振荡电路为例进行讲解。
本书第1～8章由潘永雄编写，明纬(广州)电子有限公司资深高工胡敏强主持了本书内容的规划工作，并编写了本书第9章。
德州仪器半导体技术(上海)有限公司亚太区大学计划总监王承宁博士及钟舒阳工程师在本书内容规划、编写过程中给予了热心帮助、鼓励和具体指导，提出了许多宝贵意见和建议，陈静、朱燕秋老师等参与了本书内容的规划工作，提出了许多有益的意见和建议，邓颖宇、朱燕秋老师校对了全书内容，在此一并表示感谢。
尽管在编写过程中，我们力求尽善尽美，但由于水平有限，书中疏漏在所难免，恳请读者批评指正。
第1章 绪论 1
1.1 数字信号与数字电路的概念 1
1.1.1 数字信号 1
1.1.2 数字信号的种类及参数 3
1.2 数字系统中的数制 5
1.2.1 数字信号与二进制数 6
1.2.2 二进制数与十六进制数的关系 7
1.2.3 二进制数、十六进制数的四则运算 8
1.3 数字系统中的代码表示法 9
1.3.1 原码、反码及补码 9
1.3.2 十进制数编码及ASCII码 13
1.4 电子技术数字化的必然性 15
1.5 “数字电子技术”课程的教学内容 16
习题1 16
第2章 逻辑代数基础 18
2.1 逻辑函数及逻辑运算 18
2.1.1 逻辑函数的概念 18
2.1.2 逻辑运算 18
2.2 逻辑代数运算规则 23
2.2.1 逻辑代数式中逻辑运算符的优先级 24
2.2.2 基本逻辑代数恒等式 24
2.2.3 代入定理 25
2.2.4 反演定理 26
2.2.5 对偶式及对偶定理 26
2.3 逻辑函数的表示方式及相互转换 26
2.3.1 逻辑代数式与真值表 27
2.3.2 逻辑代数式与逻辑图 28
2.3.3 波形图与真值表 28
2.4 逻辑代数式的形式及其相互转换 29
2.4.1 与或式 29
2.4.2 与非与非式 30
2.4.3 或非或非式 31
2.4.4 与或非式 32
2.4.5 常见逻辑代数式的相互转换 33
2.4.6 逻辑函数的最小项及最小项和形式 33
2.4.7 逻辑函数的最大项及最大项积形式 35
2.5 逻辑函数的化简 35
2.5.1 代数法 36
2.5.2 卡诺图法 36
2.6 具有约束项的逻辑函数的化简 40
习题2 41
第3章 逻辑门电路 43
3.1 分立元件DTL门电路 44
3.1.1 二极管或门 44
3.1.2 二极管与门 44
3.1.3 三极管反相器(非门电路) 44
3.1.4 与非门电路 45
3.2 CMOS反相器 48
3.2.1 CMOS反相器的基本结构及工作原理 48
3.2.2 CMOS反相器的电压传输特性与电流传输特性 49
3.2.3 CMOS反相器的输入与输出特性 51
3.2.4 CMOS反相器的输入噪声容限与负载能力 54
3.2.5 CMOS反相器的动态特性 55
3.3 CMOS门电路 59
3.3.1 CMOS逻辑门电路的内部结构 59
3.3.2 漏极开路(OD)输出逻辑电路 62
3.3.3 三态输出逻辑电路 65
3.3.4 CMOS传输门电路 67
3.3.5 CMOS逻辑电路系列 70
3.3.6 常用逻辑门电路芯片 73
3.3.7 CMOS门电路的正确使用 74
3.4 CMOS数字电路新技术简介 78
3.4.1 输入过压保护技术 78
3.4.2 掉电关断技术 79
3.4.3 总线保持技术 81
3.5 TTL电路简介 82
3.5.1 标准TTL反相器的内部结构 83
3.5.2 标准TTL反相器的工作原理及电压传输特性曲线 83
3.5.3 标准TTL反相器的负载能力 86
3.5.4 其他TTL逻辑门电路 87
3.6 BiCMOS电路简介 90
3.7 施密特输入门电路 91
3.7.1 由通用反相器构成的施密特输入电路 91
3.7.2 施密特输入电路应用 93
3.7.3 集成施密特输入电路 95
3.8 电平转换电路 98
3.8.1 驱动门与负载门之间的连接条件 98
3.8.2 CMOS与TTL电路的接口 100
3.8.3 不同电源电压CD4000及74HC系列CMOS器件之间连接存在的问题 101
3.8.4 利用特定系列CMOS器件的输入特性实现不同电源电压芯片的连接 102
3.8.5 借助OD输出结构实现不同电源电压芯片之间的连接 103
3.8.6 借助缓冲门或总线驱动器实现电平转换 105
习题3 108
第4章 组合逻辑电路分析与设计 110
4.1 组合逻辑电路分析 110
4.2 组合逻辑电路设计 112
4.3 常用组合逻辑电路芯片 116
4.3.1 可配置逻辑的门电路 116
4.3.2 编码器 118
4.3.3 译码器 121
4.3.4 数字选择器 131
4.3.5 加法器 136
4.3.6 数值比较器 139
4.4 组合逻辑电路的竞争冒险 140
4.4.1 组合逻辑电路的竞争冒险现象 140
4.4.2 组合逻辑电路的内部缺陷检查及消除方法 142
4.4.3 组合逻辑电路的竞争冒险的一般消除方法 144
习题4 145
第5章 触发器与存储器 146
5.1 基本SR触发器 146
5.2 电平触发的触发器 148
5.2.1 电平触发的SR触发器 149
5.2.2 电平触发的D触发器(D型锁存器) 151
5.3 脉冲触发器与边沿触发器 154
5.3.1 主从结构的SR触发器 154
5.3.2 主从结构的JK触发器 156
5.3.3 边沿触发器 157
5.4 触发器的种类及其相互转换 163
5.5 触发器的动态特性 165
5.6 存储器 166
5.6.1 只读存储器(ROM) 167
5.6.2 随机读写存储器(RAM) 172
5.6.3 存储器芯片连接 175
5.6.4 存储器在组合逻辑电路中的应用 177
习题5 178
第6章 时序逻辑电路分析与设计 180
6.1 时序逻辑电路概述 180
6.2 时序逻辑电路分析 182
6.3 常用时序逻辑电路 185
6.3.1 寄存器 185
6.3.2 移位寄存器 188
6.3.3 二进制计数器 195
6.3.4 常用集成计数器芯片及应用 200
6.3.5 任意进制计数器 203
6.3.6 移位寄存器型计数器 205
6.4 时序逻辑电路设计 209
6.4.1 时序逻辑电路传统设计方法 209
6.4.2 基于MCU芯片的时序逻辑电路解决方案 217
习题6 220
第7章 脉冲波形产生电路 222
7.1 单稳态电路 222
7.2 多谐振荡电路 226
7.2.1 对称多谐振荡电路 226
7.2.2 非对称多谐振荡电路 230
7.2.3 环形振荡电路 234
7.2.4 由施密特输入反相器构成的振荡电路 235
7.2.5 石英晶体振荡电路 238
7.3 555时基电路及其应用 240
7.3.1 由555时基芯片构成的施密特输入电路 241
7.3.2 由555时基芯片构成的单稳态电路 244
7.3.3 由555时基芯片构成的多谐振荡电路 246
习题7 249
第8章 A/D转换与D/A转换 250
8.1 D/A转换器 250
8.1.1 权电阻网络D/A转换器 251
8.1.2 双级权电阻网络 252
8.1.3 倒T形电阻网络D/A转换器 253
8.1.4 权电流型D/A转换器 256
8.1.5 开关树型D/A转换器 257
8.1.6 电阻串架构的D/A转换器 258
8.1.7 具有双极性输出的D/A转换器 261
8.1.8 D/A转换器的性能指标 263
8.2 A/D转换器 264
8.2.1 A/D转换器的工作原理 265
8.2.2 采样保持电路 268
8.2.3 并联比较型ADC 269
8.2.4 基于并联比较型的衍生ADC 274
8.2.5 逐次逼近型ADC 278
8.2.6 双积分型ADC 281
8.2.7 ΣΔ型ADC 283
8.2.8 A/D转换器的性能指标 287
习题8 287
第9章 接口保护与可靠性设计 289
9.1 机械触点接口 289
9.1.1 机械触点固有的弹跳现象 289
9.1.2 消除弹跳现象电路 290
9.2 接口保护 291
9.2.1 静电与静电放电(ESD)的概念 292
9.2.2 ESD作用机理与危害 292
9.2.3 ESD保护器件与选型 293
9.3 接口隔离 300
9.3.1 光电耦合隔离 301
9.3.2 电感耦合隔离 303
9.3.3 电容耦合隔离 305
习题9 306
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