本书从应用的角度出发,系统地介绍了数字电子技术的基本概念、理论基础和基本分析方法。全书共7章,内容包括逻辑代数基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲波形的产生与整
形电路及D/A和A/D转换器等,并由浅入深地引入了6个实训项目。 另外,本书配有教学视频,适合翻转课堂的实施。
本书可作为高等院校电子信息类、通信技术类、计算机类、电气类等相关专业的教材,也可作为电子技术领域工程技术人员的参考书。
数字电子技术是电子信息类专业的重要专业基础必修课,是进一步进行专业学习所必须掌握的基础课程知识。通过本课程的学习,可以掌握数字电子电路的基本概念、基本原理和基本分析方法,培养分析问题和解决问题的能力,同时了解电子电路发展方向和发展趋势,为后续课程的学习打下坚实基础。
根据教学改革的要求,依据高等院校人才培养方案,我们编写了这本以能力培养为本位,以理论知识够用为度的数字电子技术教材, 其中引入了实训环节,以突出理论应用于实践的特色,另外,本书配备了
教学视频, 具体可通过扫描对应的二维码获取,适合翻转课堂的实施。
本书共7章: 第1章是逻辑代数基础,介绍逻辑代数的基本概念、公式和定理,逻辑函数的表示方法以及化简;第2章是逻辑门电路,介绍分立元件门电路、TTL集成门电路和CMOS集成门电路的逻辑功能及电气特性;第3~5章是本课程的核心部分,即组合逻辑电路、触发器和时序逻辑电路;第6章是脉冲波形的产生与整形电路,介绍555定时器及其构成的脉冲单元电路;第7章是D/A和A/D转换器,介绍各类数/模和模/数转换器的组成及工作原理。全书章节内容编排合理、概念清晰、注重应用,具有很强的实用性。
本书由苏州大学应用技术学院郭占苗、湛江科技学院杜永峰主编。第1、 2、3、6章及第5章的5.4节和5.6节由郭占苗编写,第4、7章及第5章的5.5节和附录由杜永峰编写, 第5章的5.1~5.3节由苏州大学应用技术学院吴文明、魏明、王强、周源源、王婷、胡清泉、王勇刚和江苏大学赵不贿共同编写,郭占苗负责全书统稿定稿工作。
数字电子技术飞速发展,教学内容不断更新,限于编者的水平, 书中难免存在疏漏之处,恳请读者批评指正。
编 者
2021年12月
第1章 逻辑代数基础 1
1.1 概述 1
1.1.1 数字电路的基本概念 1
1.1.2 数字电路的分类 1
1.1.3 数字电路的特点 2
1.2 数制与码制 2
1.2.1 数制 2
1.2.2 不同进制间的转换 5
1.2.3 码制 7
1.3 逻辑代数基础 9
1.3.1 逻辑变量 9
1.3.2 基本逻辑运算 9
1.3.3 常用复合逻辑运算 11
1.4 逻辑代数的定律及规则 13
1.4.1 逻辑代数的基本定律 13
1.4.2 逻辑代数的基本规则 14
1.5 逻辑函数及其表示方法 15
1.5.1 逻辑函数的建立 15
1.5.2 逻辑函数的表示方法 16
1.6 逻辑函数的化简 18
1.6.1 逻辑函数的常见形式 18
1.6.2 代数法化简 19
1.6.3 卡诺图法化简 20
本章小结 23
习题1 24
第2章 逻辑门电路 26
2.1 概述 26
2.2 分立元件门电路 26
2.2.1 二极管门电路 26
2.2.2 三极管非门电路 28
2.3 TTL集成门电路 29
2.3.1 TTL与非门 29
2.3.2 TTL逻辑门的电路特性与参数 31
2.3.3 TTL集电极开路门和三态门 35
2.3.4 其他TTL逻辑门电路 39
2.3.5 TTL电路产品系列 39
2.3.6 TTL集成逻辑门电路使用注意事项 40
2.4 COMS集成门电路 41
2.4.1 CMOS门电路 41
2.4.2 CMOS数字集成电路系列及注意事项 44
2.5 TTL电路与COMS电路的接口 45
2.6 实训——产品质量检测仪的设计与制作 46
本章小结 48
习题2 48
第3章 组合逻辑电路 51
3.1 概述 51
3.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法 51
3.2.1 组合逻辑电路的分析方法 51
3.2.2 组合逻辑电路的设计方法 54
3.3 集成组合逻辑电路 56
3.3.1 编码器 57
3.3.2 译码器 62
3.3.3 数据选择器和数据分配器 70
3.3.4 加法器 74
3.3.5 数值比较器 79
3.4 组合逻辑电路中的竞争与冒险 81
3.4.1 竞争-冒险现象 81
3.4.2 冒险现象的判断方法 82
3.4.3 竞争-冒险现象的消除方法 83
3.5 实训——八路抢答器的设计与仿真 83
本章小结 85
习题3 86
第4章 触发器 90
4.1 概述 90
4.2 基本RS触发器 90
4.2.1 与非门组成的基本RS触发器 90
4.2.2 或非门组成的基本RS触发器 92
4.3 同步触发器 93
4.3.1 同步RS触发器 93
4.3.2 同步D触发器 96
4.3.3 同步JK触发器 98
4.4 无空翻触发器 100
4.4.1 主从RS触发器 100
4.4.2 主从JK触发器 101
4.4.3 边沿触发器 103
4.4.4 主从触发器与边沿触发器比较 104
4.5 T触发器和T′触发器 105
4.5.1 T触发器和T′触发器 105
4.5.2 触发器逻辑功能转换 106
4.6 集成触发器 107
4.6.1 集成边沿D触发器 107
4.6.2 集成边沿JK触发器 108
4.7 实训——流水灯的设计与仿真 108
本章小结 110
习题4 110
第5章 时序逻辑电路 114
5.1 概述 114
5.1.1 时序逻辑电路的组成 114
5.1.2 时序逻辑电路的分类 114
5.1.3 时序逻辑电路功能的描述方法 115
5.2 时序逻辑电路的分析 115
5.3 计数器 119
5.3.1 计数器分类 119
5.3.2 二进制计数器 119
5.3.3 十进制计数器 127
5.3.4 N进制计数器 130
5.4 寄存器 134
5.4.1 数码寄存器 135
5.4.2 移位寄存器 136
5.5 时序逻辑电路的设计 143
5.5.1 时序逻辑电路设计步骤 143
5.5.2 同步时序逻辑电路设计举例 144
5.6 实训——数字电子钟的设计与制作 148
本章小结 155
习题5 155
第6章 脉冲波形的产生与整形电路 157
6.1 概述 157
6.2 555定时器 158
6.2.1 555定时器的基本概念 158
6.2.2 555定时器电路组成及其功能 159
6.3 施密特触发器 161
6.3.1 由门电路构成的施密特触发器 161
6.3.2 由555定时器构成的施密特触发器 163
6.3.3 集成施密特触发器 164
6.3.4 施密特触发器的应用 165
6.4 多谐振荡器 167
6.4.1 由门电路构成的多谐振荡器 167
6.4.2 石英晶体多谐振荡器 168
6.4.3 由555定时器构成的多谐振荡器 169
6.5 单稳态触发器 170
6.5.1 由门电路构成的单稳态触发器 170
6.5.2 由555定时器构成的单稳态触发器 172
6.5.3 集成单稳态触发器 174
6.5.4 单稳态触发器的应用 176
6.6 实训——彩灯控制器的设计与制作 177
本章小结 178
习题6 179
第7章 D/A和A/D转换器 181
7.1 概述 181
7.2 D/A转换器 182
7.2.1 D/A转换器的基本原理 182
7.2.2 权电阻网络D/A转换器 182
7.2.3 倒T型电阻网络D/A转换电路 183
7.2.4 集成D/A转换器 185
7.2.5 D/A转换器的主要技术指标 187
7.3 A/D转换器 188
7.3.1 A/D转换器的基本原理 188
7.3.2 并行比较型A/D转换器 191
7.3.3 逐次逼近型A/D转换器 193
7.3.4 双积分型A/D转换器 194
7.3.5 集成A/D转换器 196
7.3.6 A/D转换器的主要技术指标 199
7.4 实训——312位直流数字电压表的设计 199
本章小结 204
习题7 206
附录Ⅰ 常用基本逻辑单元国际符号与非国际符号对照表 208
附录Ⅱ 半导体集成电路型号命名方法 211
附录Ⅲ 常用TTL中小规模集成电路产品型号索引 214
附录Ⅳ 常用集成电路引脚排列 217
参考答案 231
参考文献 232