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序
目次
商品簡介
《數字電子技術基礎》圍繞數字電路的基礎知識、主要數字器件的功能及應用、EDA技術的硬件描述語言和開發工具軟件三方面展開，主要內容包括：數制和碼制，邏輯代數基礎，邏輯門電路，組合邏輯電路，觸發器，時序邏輯電路，半導體存儲器件和可編程器件，硬件描述語言VHDL和MAX+plus II、Quarus II仿真軟件平臺，脈沖整形與產生電路，數模和模數轉換，PSpice軟件的數字電路仿真，OrCAD 16.0的應用等，附錄提供大量數字器件技術參數。《數字電子技術基礎》提供大量實例，配套電子課件和習題參考答案。
名人/編輯推薦
《數字電子技術基礎》可作為高等學校電子信息、電氣工程、計算機、儀器儀表等專業的教材，也可供相關工程技術人員學習、參考。
序
數字電子技術是電子信息類、電氣工程類以及計算機類等專業的重要專業基礎課。數字電路教學相對于其他理論課程教學更具有直觀性、綜合性和創造性，非常適合培養學生的創新能力和工程設計能力。
本書首先介紹數字電路的基本知識、基本分析方法和設計方法；然後介紹數字系統的基礎知識，以及分析和設計數字系統的基本理論和方法；最後介紹硬件描述語言VHDL，使用可編程邏輯器件設計電路的開發工具軟件，以及幾種常用EDA軟件的基本使用方法。
由于數字電路的集成度仍然按照摩爾定律的預言，以每1～2年翻一番的速度增長，因而要求不斷增強在應用EDA（Electronic Design Automation）工具的基本技能方面的學習。本書為了便于學生更快地掌握EDA技術，采用國際流行的圖形符號，基本邏輯運算的符號符合IEEE/ANSI（電氣與電子工程師協會、美國國家標準化組織）和IEC（國際電工協會）的標準，并與常用的EDA工具軟件所用圖形符號相一致。中、大規模集成電路的圖形符號使用示意性框圖的畫法，盡量使用EDA軟件和國內外教材普遍使用的習慣畫法。
EDA工具軟件在國內高等學校數字電路教學中應用較多的有PSpice和MAX+plus II。PSpice適合于中、小規模集成電路的設計與仿真，較多地用于課堂教學與實驗教學。MAX+plus II和Quartus II都是Altera公司的可編程邏輯器件開發工具。MAX+plus II界面友好，操作方便，很多優秀的工程研發人員都是在大學期間就學會應用其設計數字系統電路的。
隨著數字電子技術的發展，數字電子技術的知識和應用技能越來越復雜。本科教學的課時有限，學生很難在短時間內掌握數字電子技術的大量基礎知識，并學會應用基礎理論知識完成數字電路和可編程邏輯器件的設計。數字電子技術是一門工程性很強的課程，要求培養學生具有相應的設計能力。為此本書的編寫側重以下幾個方向。
（1）本書語言簡練，由淺入深，結構緊湊，重點突出，可以在60學時內掌握數字電子技術必要的基礎知識和應用技術。基礎理論部分精心講解，偏重于CMOS構成的基本電路和邊沿JK觸發器、D觸發器等常用器件的應用。對于中規模集成器件，主要講解邏輯功能和設計應用，減少了集成芯片內部電路的介紹。對于大規模集成電路，FPGA、CPLD等現場可編程邏輯器件是數字系統設計應用的方向，在有限篇幅內盡可能地進行系統的介紹。
（2）增加了EDA技術的基礎知識內容。例如，PSpice軟件對中規模集成芯片的設計仿真，OrCAD 16.0的應用；使用硬件描述語言VHDL設計數字系統，以及MAX+plus II和Quartus II開發工具軟件的應用。本書提供大量設計仿真實例，以利于教學和自學。
（3）本書基礎知識的講解詳細，知識點與例題結合緊密。濃縮作者數十年的教學經驗，對于學習中的難點和容易混淆的基本概念，都用簡潔的語言給出明確的講述。習題選擇比較全面，包括主要電路的設計習題。
吉林大學通信工程學院高燕梅負責全書的修改和統稿，并編寫了第4、6、7、8和11章；吉林大學應用技術學院沙曉菁編寫了第1、2、3和10章，長春工業大學梁超編寫了第5、9章，并協助編寫和修改了第11章。
長春工業大學史東承教授和吉林大學楊永健教授認真審閱了書稿，并提出了寶貴意見，在此表示衷心的感謝。在本書的編寫中我們參考了許多專家的著作和論文，我們深表謝意。
由于數字電子技術發展迅速，且作者水平有限，書中難免出現錯誤和疏漏之處，懇請廣大讀者提出寶貴意見，以便進一步地修改和完善。
本書首先介紹數字電路的基本知識、基本分析方法和設計方法；然後介紹數字系統的基礎知識，以及分析和設計數字系統的基本理論和方法；最後介紹硬件描述語言VHDL，使用可編程邏輯器件設計電路的開發工具軟件，以及幾種常用EDA軟件的基本使用方法。
由于數字電路的集成度仍然按照摩爾定律的預言，以每1～2年翻一番的速度增長，因而要求不斷增強在應用EDA（Electronic Design Automation）工具的基本技能方面的學習。本書為了便于學生更快地掌握EDA技術，采用國際流行的圖形符號，基本邏輯運算的符號符合IEEE/ANSI（電氣與電子工程師協會、美國國家標準化組織）和IEC（國際電工協會）的標準，并與常用的EDA工具軟件所用圖形符號相一致。中、大規模集成電路的圖形符號使用示意性框圖的畫法，盡量使用EDA軟件和國內外教材普遍使用的習慣畫法。
EDA工具軟件在國內高等學校數字電路教學中應用較多的有PSpice和MAX+plus II。PSpice適合于中、小規模集成電路的設計與仿真，較多地用于課堂教學與實驗教學。MAX+plus II和Quartus II都是Altera公司的可編程邏輯器件開發工具。MAX+plus II界面友好，操作方便，很多優秀的工程研發人員都是在大學期間就學會應用其設計數字系統電路的。
隨著數字電子技術的發展，數字電子技術的知識和應用技能越來越復雜。本科教學的課時有限，學生很難在短時間內掌握數字電子技術的大量基礎知識，并學會應用基礎理論知識完成數字電路和可編程邏輯器件的設計。數字電子技術是一門工程性很強的課程，要求培養學生具有相應的設計能力。為此本書的編寫側重以下幾個方向。
（1）本書語言簡練，由淺入深，結構緊湊，重點突出，可以在60學時內掌握數字電子技術必要的基礎知識和應用技術。基礎理論部分精心講解，偏重于CMOS構成的基本電路和邊沿JK觸發器、D觸發器等常用器件的應用。對于中規模集成器件，主要講解邏輯功能和設計應用，減少了集成芯片內部電路的介紹。對于大規模集成電路，FPGA、CPLD等現場可編程邏輯器件是數字系統設計應用的方向，在有限篇幅內盡可能地進行系統的介紹。
（2）增加了EDA技術的基礎知識內容。例如，PSpice軟件對中規模集成芯片的設計仿真，OrCAD 16.0的應用；使用硬件描述語言VHDL設計數字系統，以及MAX+plus II和Quartus II開發工具軟件的應用。本書提供大量設計仿真實例，以利于教學和自學。
（3）本書基礎知識的講解詳細，知識點與例題結合緊密。濃縮作者數十年的教學經驗，對于學習中的難點和容易混淆的基本概念，都用簡潔的語言給出明確的講述。習題選擇比較全面，包括主要電路的設計習題。
吉林大學通信工程學院高燕梅負責全書的修改和統稿，并編寫了第4、6、7、8和11章；吉林大學應用技術學院沙曉菁編寫了第1、2、3和10章，長春工業大學梁超編寫了第5、9章，并協助編寫和修改了第11章。
長春工業大學史東承教授和吉林大學楊永健教授認真審閱了書稿，并提出了寶貴意見，在此表示衷心的感謝。在本書的編寫中我們參考了許多專家的著作和論文，我們深表謝意。
由于數字電子技術發展迅速，且作者水平有限，書中難免出現錯誤和疏漏之處，懇請廣大讀者提出寶貴意見，以便進一步地修改和完善。
目次
第1章 數制與碼制
1.1 數字信號與數字電路
1.2 數制及其轉換
1.2.1 數制
1.2.2 數制間的轉換
1.3 二進制數的算術運算
1.3.1 二進制數的四則運算
1.3.2 帶符號二進制數的運算
1.4 碼制
1.4.1 常用的編碼
1.4.2 字符碼
本章小結
思考題
習題1
第2章 邏輯函數及其化簡
2.1 邏輯代數的運算
2.1.1 邏輯代數的基本運算
2.1.2 邏輯代數的復合運算
2.2 邏輯代數的基本定律及規則
2.2.1 邏輯代數運算的基本定律
2.2.2 邏輯代數運算的基本規則
2.3 邏輯函數的化簡
2.3.1 邏輯函數的表示方法
2.3.2 邏輯函數的公式化簡法
2.3.3 邏輯函數的卡諾圖化簡法
本章小結
思考題
習題2
第3章 邏輯門電路
3.1 二極管門電路
3.1.1 二極管的開關特性
3.1.2 二極管門電路
3.2 CMOS集成邏輯門電路
3.2.1 MOS管的開關特性
3.2.2 CMOS反相器
3.2.3 CMOS集成邏輯門電路
3.2.4 CMOS集成邏輯門的使用
3.3 TTL門電路
3.3.1 三極管的開關特性
3.3.2 TTL與非門電路
3.3.3 其他類型的TTL門
3.3.4 改進型的TTL門電路
3.4 BiCMOS電路
*3.5 其他類型的雙極型集成電路
3.5.1 發射極耦合邏輯門（ECL）
3.5.2 集成注入邏輯電路（I2L）
3.6 TTL與CMOS的接口
本章小結
思考題
習題3
第4章 組合邏輯電路
4.1 組合邏輯電路的分析方法
4.2 常用的組合邏輯電路
4.2.1 編碼器
4.2.2 譯碼器
4.2.3 數據選擇器
4.2.4 數值比較器
4.2.5 加法器
4.2.6 奇偶校驗器
4.3 組合電路的設計方法
4.3.1 基于門電路的組合邏輯電路設計
4.3.2 基于中規模集成器件的組合邏輯電路設計
4.4 組合邏輯電路的冒險現象
4.4.1 產生競爭冒險的原因
4.4.2 消除競爭冒險的方法
本章小結
思考題
習題4
第5章 觸發器
5.1 概述
5.2 基本RS觸發器
5.2.1 基本RS觸發器電路結構與工作原理
5.2.2 基本RS觸發器邏輯功能特性
5.3 同步觸發器
5.3.1 同步RS觸發器
5.3.2 同步D觸發器
5.3.3 同步JK觸發器
5.3.4 同步T觸發器
5.4 主從觸發器
5.4.1 主從RS觸發器
5.4.2 主從JK觸發器
5.5 邊沿觸發器
5.5.1 維持-阻塞D觸發器
5.5.2 邊沿JK觸發器
5.5.3 邊沿觸發器的動態特性
5.5.4 觸發器功能的類型轉換
本章小結
思考題
習題5
第6章 時序邏輯電路
6.1 時序邏輯電路概述
6.2 時序邏輯電路的分析
6.2.1 同步時序邏輯電路的分析方法
6.2.2 寄存器和移位寄存器
6.2.3 同步計數器
6.2.4 異步計數器
6.3 中規模集成時序邏輯電路的應用
6.3.1 任意進制計數器構成方法
6.3.2 集成移位寄存器的應用
6.4 時序邏輯電路的設計
6.4.1 同步時序邏輯電路的設計
6.4.2 異步時序邏輯電路的設計
6.4.3 時序邏輯電路的自啟動設計
6.5 順序脈沖發生器和序列信號發生器
6.5.1 順序脈沖發生器
6.5.2 序列信號發生器
本章小結
思考題
習題6
第7章 半導體存儲器和可編程邏輯器件
7.1 隨機存儲器（RAM）
7.1.1 RAM的結構
7.1.2 存儲單元
7.2 只讀存儲器（ROM）
7.2.1 固定ROM
7.2.2 可編程ROM（PROM）
7.2.3 可擦除的可編程ROM
7.3 存儲器的擴展及應用
7.3.1 存儲器容量的擴展
7.3.2 用存儲器實現組合邏輯函數
7.4 可編程邏輯器件（PLD）
7.4.1 PLD的基本結構和表示方法
7.4.2 可編程陣列邏輯（PAL）
7.4.3 通用陣列邏輯GAL
7.5 復雜的可編程邏輯器件（CPLD）
7.5.1 CPLD的基本結構
7.5.2 MAX7000系列的結構與功能
7.6 現場可編程門陣列（FPGA）
7.6.1 FLEX10K系列的基本結構
7.6.2 FPGA和CPLD的性能比較
7.6.3 基于FPGA/CPLD的數字系統設計
本章小結
思考題
習題7
第8章 硬件描述語言VHDL
8.1 VHDL的基本結構
8.1.1 庫和程序包
8.1.2 實體和結構體
8.1.3 配置
8.2 VHDL語言要素
8.2.1 VHDL的標識符
8.2.2 VHDL的數據對象
8.2.3 VHDL的數據類型
8.2.4 VHDL的運算操作符
8.3 VHDL基本語句
8.3.1 順序語句
8.3.2 并行語句
8.4 數字邏輯電路的VHDL實例
8.4.1 組合邏輯電路的VHDL描述
8.4.2 時序邏輯電路的VHDL描述
本章小結
思考題
習題8
第9章 脈沖單元電路
9.1 施密特觸發器
9.1.1 門電路構成的施密特觸發器
9.1.2 集成施密特觸發器
9.1.3 施密特觸發器的應用
9.2 單穩態觸發器
9.2.1 門電路構成的單穩態觸發器
9.2.2 集成單穩態觸發器
9.3 多諧振蕩器
9.3.1 門電路構成的多諧振蕩器
9.3.2 用施密特觸發器構成的多諧振蕩器
9.3.3 石英晶體多諧振蕩器
9.4 555定時器及其應用
9.4.1 555定時器的電路結構及其功能
9.4.2 555定時器構成的施密特觸發器
9.4.3 555定時器構成的單穩態觸發器
9.4.4 555定時器構成的多諧振蕩器
本章小結
思考題
習題9
第10章 數模與模數轉換
10.1 D/A轉換器
10.1.1 權電阻網絡D/A轉換器
10.1.2 倒T形電阻網絡D/A轉換器
10.1.3 權電流型D/A轉換器
10.1.4 D/A轉換器的輸出方式
10.1.5 D/A轉換器的主要參數
10.1.6 集成D/A轉換器的應用
10.2 A/D轉換器
10.2.1 A/D轉換的原理
10.2.2 并聯比較型A/D轉換器
10.2.3 逐次逼近型A/D轉換器
10.2.4 雙積分型A/D轉換器
10.2.5 A/D轉換器的主要參數
10.2.6 集成A/D轉換器及其應用
本章小結
思考題
習題10
第11章 數字系統的設計與仿真
11.1 MAX + plus II的設計應用
11.1.1 MAX+plus II電路輸入方法
11.1.2 MAX+plus II電路設計中的應用
11.2 Quartus II的設計應用
11.2.1 Quartus II原理圖輸入方法
11.2.2 數字系統的設計與仿真實例
11.3 PSpice軟件的數字電路仿真
11.3.1 PSpice軟件入門
11.3.2 PSpice仿真數字電路的主要問題
11.3.3 PSpice軟件的數字電路仿真實例
11.3.4 Cadence OrCAD版的PSpice簡介
本章小結
思考題
習題11
附錄A 數字電路器件的常用參數及說明
A.1 數字器件的模型參數
A.2 數字器件的名稱、型號和引腳序號
部分習題答案
參考文獻
1.1 數字信號與數字電路
1.2 數制及其轉換
1.2.1 數制
1.2.2 數制間的轉換
1.3 二進制數的算術運算
1.3.1 二進制數的四則運算
1.3.2 帶符號二進制數的運算
1.4 碼制
1.4.1 常用的編碼
1.4.2 字符碼
本章小結
思考題
習題1
第2章 邏輯函數及其化簡
2.1 邏輯代數的運算
2.1.1 邏輯代數的基本運算
2.1.2 邏輯代數的復合運算
2.2 邏輯代數的基本定律及規則
2.2.1 邏輯代數運算的基本定律
2.2.2 邏輯代數運算的基本規則
2.3 邏輯函數的化簡
2.3.1 邏輯函數的表示方法
2.3.2 邏輯函數的公式化簡法
2.3.3 邏輯函數的卡諾圖化簡法
本章小結
思考題
習題2
第3章 邏輯門電路
3.1 二極管門電路
3.1.1 二極管的開關特性
3.1.2 二極管門電路
3.2 CMOS集成邏輯門電路
3.2.1 MOS管的開關特性
3.2.2 CMOS反相器
3.2.3 CMOS集成邏輯門電路
3.2.4 CMOS集成邏輯門的使用
3.3 TTL門電路
3.3.1 三極管的開關特性
3.3.2 TTL與非門電路
3.3.3 其他類型的TTL門
3.3.4 改進型的TTL門電路
3.4 BiCMOS電路
*3.5 其他類型的雙極型集成電路
3.5.1 發射極耦合邏輯門（ECL）
3.5.2 集成注入邏輯電路（I2L）
3.6 TTL與CMOS的接口
本章小結
思考題
習題3
第4章 組合邏輯電路
4.1 組合邏輯電路的分析方法
4.2 常用的組合邏輯電路
4.2.1 編碼器
4.2.2 譯碼器
4.2.3 數據選擇器
4.2.4 數值比較器
4.2.5 加法器
4.2.6 奇偶校驗器
4.3 組合電路的設計方法
4.3.1 基于門電路的組合邏輯電路設計
4.3.2 基于中規模集成器件的組合邏輯電路設計
4.4 組合邏輯電路的冒險現象
4.4.1 產生競爭冒險的原因
4.4.2 消除競爭冒險的方法
本章小結
思考題
習題4
第5章 觸發器
5.1 概述
5.2 基本RS觸發器
5.2.1 基本RS觸發器電路結構與工作原理
5.2.2 基本RS觸發器邏輯功能特性
5.3 同步觸發器
5.3.1 同步RS觸發器
5.3.2 同步D觸發器
5.3.3 同步JK觸發器
5.3.4 同步T觸發器
5.4 主從觸發器
5.4.1 主從RS觸發器
5.4.2 主從JK觸發器
5.5 邊沿觸發器
5.5.1 維持-阻塞D觸發器
5.5.2 邊沿JK觸發器
5.5.3 邊沿觸發器的動態特性
5.5.4 觸發器功能的類型轉換
本章小結
思考題
習題5
第6章 時序邏輯電路
6.1 時序邏輯電路概述
6.2 時序邏輯電路的分析
6.2.1 同步時序邏輯電路的分析方法
6.2.2 寄存器和移位寄存器
6.2.3 同步計數器
6.2.4 異步計數器
6.3 中規模集成時序邏輯電路的應用
6.3.1 任意進制計數器構成方法
6.3.2 集成移位寄存器的應用
6.4 時序邏輯電路的設計
6.4.1 同步時序邏輯電路的設計
6.4.2 異步時序邏輯電路的設計
6.4.3 時序邏輯電路的自啟動設計
6.5 順序脈沖發生器和序列信號發生器
6.5.1 順序脈沖發生器
6.5.2 序列信號發生器
本章小結
思考題
習題6
第7章 半導體存儲器和可編程邏輯器件
7.1 隨機存儲器（RAM）
7.1.1 RAM的結構
7.1.2 存儲單元
7.2 只讀存儲器（ROM）
7.2.1 固定ROM
7.2.2 可編程ROM（PROM）
7.2.3 可擦除的可編程ROM
7.3 存儲器的擴展及應用
7.3.1 存儲器容量的擴展
7.3.2 用存儲器實現組合邏輯函數
7.4 可編程邏輯器件（PLD）
7.4.1 PLD的基本結構和表示方法
7.4.2 可編程陣列邏輯（PAL）
7.4.3 通用陣列邏輯GAL
7.5 復雜的可編程邏輯器件（CPLD）
7.5.1 CPLD的基本結構
7.5.2 MAX7000系列的結構與功能
7.6 現場可編程門陣列（FPGA）
7.6.1 FLEX10K系列的基本結構
7.6.2 FPGA和CPLD的性能比較
7.6.3 基于FPGA/CPLD的數字系統設計
本章小結
思考題
習題7
第8章 硬件描述語言VHDL
8.1 VHDL的基本結構
8.1.1 庫和程序包
8.1.2 實體和結構體
8.1.3 配置
8.2 VHDL語言要素
8.2.1 VHDL的標識符
8.2.2 VHDL的數據對象
8.2.3 VHDL的數據類型
8.2.4 VHDL的運算操作符
8.3 VHDL基本語句
8.3.1 順序語句
8.3.2 并行語句
8.4 數字邏輯電路的VHDL實例
8.4.1 組合邏輯電路的VHDL描述
8.4.2 時序邏輯電路的VHDL描述
本章小結
思考題
習題8
第9章 脈沖單元電路
9.1 施密特觸發器
9.1.1 門電路構成的施密特觸發器
9.1.2 集成施密特觸發器
9.1.3 施密特觸發器的應用
9.2 單穩態觸發器
9.2.1 門電路構成的單穩態觸發器
9.2.2 集成單穩態觸發器
9.3 多諧振蕩器
9.3.1 門電路構成的多諧振蕩器
9.3.2 用施密特觸發器構成的多諧振蕩器
9.3.3 石英晶體多諧振蕩器
9.4 555定時器及其應用
9.4.1 555定時器的電路結構及其功能
9.4.2 555定時器構成的施密特觸發器
9.4.3 555定時器構成的單穩態觸發器
9.4.4 555定時器構成的多諧振蕩器
本章小結
思考題
習題9
第10章 數模與模數轉換
10.1 D/A轉換器
10.1.1 權電阻網絡D/A轉換器
10.1.2 倒T形電阻網絡D/A轉換器
10.1.3 權電流型D/A轉換器
10.1.4 D/A轉換器的輸出方式
10.1.5 D/A轉換器的主要參數
10.1.6 集成D/A轉換器的應用
10.2 A/D轉換器
10.2.1 A/D轉換的原理
10.2.2 并聯比較型A/D轉換器
10.2.3 逐次逼近型A/D轉換器
10.2.4 雙積分型A/D轉換器
10.2.5 A/D轉換器的主要參數
10.2.6 集成A/D轉換器及其應用
本章小結
思考題
習題10
第11章 數字系統的設計與仿真
11.1 MAX + plus II的設計應用
11.1.1 MAX+plus II電路輸入方法
11.1.2 MAX+plus II電路設計中的應用
11.2 Quartus II的設計應用
11.2.1 Quartus II原理圖輸入方法
11.2.2 數字系統的設計與仿真實例
11.3 PSpice軟件的數字電路仿真
11.3.1 PSpice軟件入門
11.3.2 PSpice仿真數字電路的主要問題
11.3.3 PSpice軟件的數字電路仿真實例
11.3.4 Cadence OrCAD版的PSpice簡介
本章小結
思考題
習題11
附錄A 數字電路器件的常用參數及說明
A.1 數字器件的模型參數
A.2 數字器件的名稱、型號和引腳序號
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