數字電子技術（簡體書）

本書本著“注重基礎，說透工作原理；兼顧傳統，體現技術進步；明確定位，服務後續課程；力求實用，面向工程實際”的原則組織、安排全書的內容，包括緒論、邏輯代數基礎、邏輯門電路、組合邏輯電路分析與設計、觸發器與存儲器、時序邏輯電路分析與設計、脈衝波形產生電路、A/D轉換與D/A轉換、接口保護與可靠性設計等基本教學內容。
本書可作為高等學校電類本科專業“數字電子技術”課程的教材或教學參考書，亦可供電子工程技術人員閱讀。

第1章 緒論 1
1.1 數字信號與數字電路的概念 1
1.1.1 數字信號 1
1.1.2 數字信號的種類及參數 3
1.2 數字系統中的數制 5
1.2.1 數字信號與二進制數 6
1.2.2 二進制數與十六進制數的關係 7
1.2.3 二進制數、十六進制數的四則運算 8
1.3 數字系統中的代碼表示法 9
1.3.1 原碼、反碼及補碼 9
1.3.2 十進制數編碼及ASCII碼 13
1.4 電子技術數字化的必然性 15
1.5 “數字電子技術”課程的教學內容 16
習題1 16
第2章 邏輯代數基礎 18
2.1 邏輯函數及邏輯運算 18
2.1.1 邏輯函數的概念 18
2.1.2 邏輯運算 18
2.2 邏輯代數運算規則 23
2.2.1 邏輯代數式中邏輯運算符的優先級 24
2.2.2 基本邏輯代數恒等式 24
2.2.3 代入定理 25
2.2.4 反演定理 26
2.2.5 對偶式及對偶定理 26
2.3 邏輯函數的表示方式及相互轉換 26
2.3.1 邏輯代數式與真值表 27
2.3.2 邏輯代數式與邏輯圖 28
2.3.3 波形圖與真值表 28
2.4 邏輯代數式的形式及其相互轉換 29
2.4.1 與或式 29
2.4.2 與非與非式 30
2.4.3 或非或非式 31
2.4.4 與或非式 32
2.4.5 常見邏輯代數式的相互轉換 33
2.4.6 邏輯函數的最小項及最小項和形式 33
2.4.7 邏輯函數的最大項及最大項積形式 35
2.5 邏輯函數的化簡 35
2.5.1 代數法 36
2.5.2 卡諾圖法 36
2.6 具有約束項的邏輯函數的化簡 40
習題2 41
第3章 邏輯門電路 43
3.1 分立元件DTL門電路 44
3.1.1 二極管或門 44
3.1.2 二極管與門 44
3.1.3 三極管反相器(非門電路) 44
3.1.4 與非門電路 45
3.2 CMOS反相器 48
3.2.1 CMOS反相器的基本結構及工作原理 48
3.2.2 CMOS反相器的電壓傳輸特性與電流傳輸特性 49
3.2.3 CMOS反相器的輸入與輸出特性 51
3.2.4 CMOS反相器的輸入噪聲容限與負載能力 54
3.2.5 CMOS反相器的動態特性 55
3.3 CMOS門電路 59
3.3.1 CMOS邏輯門電路的內部結構 59
3.3.2 漏極開路(OD)輸出邏輯電路 62
3.3.3 三態輸出邏輯電路 65
3.3.4 CMOS傳輸門電路 67
3.3.5 CMOS邏輯電路系列 70
3.3.6 常用邏輯門電路芯片 73
3.3.7 CMOS門電路的正確使用 74
3.4 CMOS數字電路新技術簡介 78
3.4.1 輸入過壓保護技術 78
3.4.2 掉電關斷技術 79
3.4.3 總線保持技術 81
3.5 TTL電路簡介 82
3.5.1 標準TTL反相器的內部結構 83
3.5.2 標準TTL反相器的工作原理及電壓傳輸特性曲線 83
3.5.3 標準TTL反相器的負載能力 86
3.5.4 其他TTL邏輯門電路 87
3.6 BiCMOS電路簡介 90
3.7 施密特輸入門電路 91
3.7.1 由通用反相器構成的施密特輸入電路 91
3.7.2 施密特輸入電路應用 93
3.7.3 集成施密特輸入電路 95
3.8 電平轉換電路 98
3.8.1 驅動門與負載門之間的連接條件 98
3.8.2 CMOS與TTL電路的接口 100
3.8.3 不同電源電壓CD4000及74HC系列CMOS器件之間連接存在的問題 101
3.8.4 利用特定系列CMOS器件的輸入特性實現不同電源電壓芯片的連接 102
3.8.5 借助OD輸出結構實現不同電源電壓芯片之間的連接 103
3.8.6 借助緩衝門或總線驅動器實現電平轉換 105
習題3 108
第4章 組合邏輯電路分析與設計 110
4.1 組合邏輯電路分析 110
4.2 組合邏輯電路設計 112
4.3 常用組合邏輯電路芯片 116
4.3.1 可配置邏輯的門電路 116
4.3.2 編碼器 118
4.3.3 譯碼器 121
4.3.4 數字選擇器 131
4.3.5 加法器 136
4.3.6 數值比較器 139
4.4 組合邏輯電路的競爭冒險 140
4.4.1 組合邏輯電路的競爭冒險現象 140
4.4.2 組合邏輯電路的內部缺陷檢查及消除方法 142
4.4.3 組合邏輯電路的競爭冒險的一般消除方法 144
習題4 145
第5章 觸發器與存儲器 146
5.1 基本SR觸發器 146
5.2 電平觸發的觸發器 148
5.2.1 電平觸發的SR觸發器 149
5.2.2 電平觸發的D觸發器(D型鎖存器) 151
5.3 脈衝觸發器與邊沿觸發器 154
5.3.1 主從結構的SR觸發器 154
5.3.2 主從結構的JK觸發器 156
5.3.3 邊沿觸發器 157
5.4 觸發器的種類及其相互轉換 163
5.5 觸發器的動態特性 165
5.6 存儲器 166
5.6.1 只讀存儲器(ROM) 167
5.6.2 隨機讀寫存儲器(RAM) 172
5.6.3 存儲器芯片連接 175
5.6.4 存儲器在組合邏輯電路中的應用 177
習題5 178
第6章 時序邏輯電路分析與設計 180
6.1 時序邏輯電路概述 180
6.2 時序邏輯電路分析 182
6.3 常用時序邏輯電路 185
6.3.1 寄存器 185
6.3.2 移位寄存器 188
6.3.3 二進制計數器 195
6.3.4 常用集成計數器芯片及應用 200
6.3.5 任意進制計數器 203
6.3.6 移位寄存器型計數器 205
6.4 時序邏輯電路設計 209
6.4.1 時序邏輯電路傳統設計方法 209
6.4.2 基於MCU芯片的時序邏輯電路解決方案 217
習題6 220
第7章 脈衝波形產生電路 222
7.1 單穩態電路 222
7.2 多諧振蕩電路 226
7.2.1 對稱多諧振蕩電路 226
7.2.2 非對稱多諧振蕩電路 230
7.2.3 環形振盪電路 234
7.2.4 由施密特輸入反相器構成的振盪電路 235
7.2.5 石英晶體振盪電路 238
7.3 555時基電路及其應用 240
7.3.1 由555時基芯片構成的施密特輸入電路 241
7.3.2 由555時基芯片構成的單穩態電路 244
7.3.3 由555時基芯片構成的多諧振蕩電路 246
習題7 249
第8章 A/D轉換與D/A轉換 250
8.1 D/A轉換器 250
8.1.1 權電阻網絡D/A轉換器 251
8.1.2 雙級權電阻網絡 252
8.1.3 倒T形電阻網絡D/A轉換器 253
8.1.4 權電流型D/A轉換器 256
8.1.5 開關樹型D/A轉換器 257
8.1.6 電阻串架構的D/A轉換器 258
8.1.7 具有雙極性輸出的D/A轉換器 261
8.1.8 D/A轉換器的性能指標 263
8.2 A/D轉換器 264
8.2.1 A/D轉換器的工作原理 265
8.2.2 採樣保持電路 268
8.2.3 並聯比較型ADC 269
8.2.4 基於並聯比較型的衍生ADC 274
8.2.5 逐次逼近型ADC 278
8.2.6 雙積分型ADC 281
8.2.7 ΣΔ型ADC 283
8.2.8 A/D轉換器的性能指標 287
習題8 287
第9章 接口保護與可靠性設計 289
9.1 機械觸點接口 289
9.1.1 機械觸點固有的彈跳現象 289
9.1.2 消除彈跳現象電路 290
9.2 接口保護 291
9.2.1 靜電與靜電放電(ESD)的概念 292
9.2.2 ESD作用機理與危害 292
9.2.3 ESD保護器件與選型 293
9.3 接口隔離 300
9.3.1 光電耦合隔離 301
9.3.2 電感耦合隔離 303
9.3.3 電容耦合隔離 305
習題9 306