數字電子技術基礎

主要內容有數字邏輯基礎、邏輯門電路、組合邏輯電路、觸發器、時序邏輯電路、脈衝波形的產生與整形、半導體存儲器與可編程邏輯器件、數模和模數轉換以及數字電子電路綜合設計。 ^[1] 

第1章 數字邏輯基礎 1

1.1 數字信息與數字電路 1

1.1.1 數字信息 1

1.1.2 數字電路 2

1.2 數制與碼制 4

1.2.1 幾種常用的數制 4

1.2.2 不同數制間的轉換 6

1.2.3 幾種常用的碼制 8

1.3 邏輯代數 10

1.3.1 邏輯代數中3種基本運算 10

1.3.2 複合邏輯運算 12

1.3.3 邏輯代數的基本公式 14

1.3.4 邏輯代數的基本定理 14

1.3.5 邏輯代數的應用實例 15

1.4 邏輯函數及其表示方法 16

1.4.1 邏輯函數的定義 16

1.4.2 邏輯函數的表示方法 16

1.4.3 各種表示方法間的相互轉換 17

1.5 邏輯函數的化簡 18

1.5.1 邏輯函數的最簡形式 18 ^[1] 

1.5.2 公式化簡法 19

1.5.3 卡諾圖化簡法 20

思考題與習題 28

第2章 邏輯門電路 31

2.1 二極管、三極管和場效應管

的開關特性 31

2.1.1 二極管的開關特性 31

2.1.2 三極管的開關特性 33

2.1.3 場效應管的開關特性 36

2.2 分立元件門電路 38

2.2.1 二極管門電路 38

2.2.2 三極管反相器 39

2.2.3 與非門電路 40

2.3 TTL集成門電路 41

2.3.1 TTL反相器電路結構及原理 41

2.3.2 TTL反相器的電壓傳輸特性和

抗干擾能力 44

2.3.3 TTL反相器的靜態輸入特性、輸出特性和負載能力 46

2.3.4 TTL反相器的動態特性 51

2.3.5 TTL門電路的其他類型 53

2.3.6 TTL集成門系列簡介 56

2.4 CMOS集成門電路 58

2.4.1 CMOS反相器的電路結構和

工作原理 61

2.4.2 CMOS反相器的特性及參數 62

2.4.3 CMOS門電路的其他類型 64

2.4.4 CMOS集成門系列簡介 66

2.5 可以“線與”的集成門電路 68

2.5.1 集電極開路門（OC門） 69 ^[1] 

2.5.2 三態輸出門（TS門） 70

2.5.3 漏極開路門（OD門） 72

2.6 集成門電路的應用及其應注意

的問題 72

2.6.1 集成門電路的應用 72

2.6.2 集成門電路使用應注意的問題 74

2.6.3 TTL電路與CMOS電路之間

的接口問題 76

2.7 實操訓練 78

實訓項目一：“與非門”的功能測試及應用 78

思考題與習題 83 ^[1] 

第3章 組合邏輯電路 86

3.1 組合邏輯電路概述 86

3.2 組合邏輯電路的分析與設計 87

3.2.1 組合邏輯電路的分析 87

3.2.2 組合邏輯電路的設計 88

3.3 常用組合邏輯電路 89

3.3.1 編碼器 89 ^[1] 

3.3.2 譯碼器 91

3.3.3 數據選擇器 93

3.3.4 加法器 94

3.3.5 數值比較器 96

3.4 用中規模集成電路設計組合邏輯

電路 96

3.4.1 用譯碼器設計組合邏輯電路 96

3.4.2 用數據選擇器設計組合邏輯

電路 97

3.4.3 用加法器設計組合邏輯電路 98

3.5 組合邏輯電路的競爭-冒險現象 99

3.5.1 競爭-冒險的概念及其產生

原因 99

3.5.2 消除競爭-冒險的方法 100 ^[1] 

3.6 實操訓練 101

實操訓練二：SSI組合邏輯電路 101

實操訓練三：MSI組合邏輯電路

（一） 102

實操訓練四：MSI組合邏輯電路

（二） 104

思考題與習題 106

第4章 觸發器 108

4.1 概述 108

4.2 基本RS觸發器 109

4.2.1 由與非門構成的基本RS

觸發器 109

4.2.2 由或非門構成的基本RS

觸發器 111

4.3 同步觸發器 112

4.3.1 同步RS觸發器 112 ^[1] 

4.3.2 同步D觸發器 114

4.4 主從觸發器（脈衝觸發） 115

4.4.1 主從RS觸發器 115

4.4.2 主從JK觸發器 116

4.5 邊沿觸發器（邊沿觸發） 118

4.6 觸發器的邏輯功能及描述方法 119

4.7 集成觸發器 122

4.7.1 常用集成觸發器 122

4.7.2 觸發器的功能轉換 123

4.8 實操訓練 124

實操訓練五：觸發器的功能測試

及應用 124 ^[1] 

思考題與習題 127

第5章 時序邏輯電路 130

5.1 時序邏輯電路的基本概念 130

5.1.1 時序邏輯電路的分類 130

5.1.2 時序邏輯電路的基本結構

和描述方法 131

5.2 時序電路的分析方法 131

5.2.1 同步時序電路的分析方法 131

5.2.2 異步時序電路的分析方法 135

5.3 寄存器和移位寄存器 137

5.3.1 寄存器和移位寄存器結構組成

及工作原理 137

5.3.2 集成（移位）寄存器及其

應用 141 ^[1] 

5.4 計數器 143

5.4.1 同步計數器結構組成及原理 144

5.4.2 異步計數器結構組成及原理 149

5.4.3 集成計數器及其應用 153

5.5 時序電路的設計方法 162

5.6 應用實例 167

5.7 實操訓練 170 ^[1] 

實操訓練七：MSI時序邏輯電路

——計數器 172

實操訓練八：MSI時序邏輯電路

——移位寄存器 174

思考與練習題 175

第6章 脈衝波形的產生與整形 180

6.1 概述 180

6.2 多諧振盪器 180

6.2.1 非對稱式多諧振盪器 181

6.2.2 對稱式多諧振盪器 182

6.2.3 石英晶體多諧振盪器 183

6.3 施密特觸發器 184

6.3.1 施密特觸發器的功能 184

6.3.2 由CMOS門構成的施密特

觸發器 184

6.3.3 集成施密特觸發器 186

6.3.4 施密特觸發器的應用 187 ^[1] 

6.4 單穩態觸發器 189

6.4.1 用門電路組成的單穩態

觸發器 189

6.4.2 集成單穩態觸發器 191

6.4.3 單穩態觸發器的應用 193

6.5 555定時器及其應用 193

6.5.1 555定時器的電路組成

與功能 193

6.5.2 用555定時器構成施密特

觸發器 195

6.5.3 用555定時器構成多諧

振盪器 197

6.5.4 用555定時器構成單穩態

觸發器 199

6.6 應用實例 201 ^[1] 

6.7 實操訓練 202

實操訓練九：脈衝波形的變換與

產生 202

實操訓練十：555集成定時器 204

思考與練習題 206

第7章 半導體存儲器與可編程邏輯

器件 211

7.1 概述 211

7.2 隨機存儲器RAM 212

7.2.1 RAM存儲單元 212

7.2.2 RAM的結構 214

7.2.3 RAM的擴展 215

7.3 只讀存儲器ROM 216

7.3.1 固定ROM 216

7.3.2 可編程只讀存儲器PROM 218

7.3.3 現代常用ROM 219

7.4 可編程邏輯器件PLD

（Programmable Logic Device） 219

7.4.1 PLD基本原理 220

7.4.2 PLD分類 223

7.5 高密度可編程邏輯器件 224

7.5.1 複雜可編程邏輯器件CPLD 224

7.5.2 現場可編程門陣列FPGA 224

7.5.3 基於芯片的設計方法 225

思考與練習題 226

第8章 數模和模數轉換 227

8.1 概述 227

8.2 數模轉換器（DAC） 228

8.2.1 DAC的基本原理 228

8.2.2 倒T形電阻網絡DAC 228

8.2.3 權電流型DAC 230

8.2.4 數模轉換輸出極性的擴展 231

8.2.5 DAC的主要技術參數 232

8.2.6 集成DAC 233

8.3 模數轉換器（ADC） 233

8.3.1 並聯比較型ADC 234

8.3.2 逐次比較型ADC 236

8.3.3 雙積分型ADC 238

8.3.4 ADC的主要技術參數 240

8.3.5 集成ADC 241

8.4 取樣-保持電路 242

8.5 應用實例 243 ^[1] 

8.6 實操訓練 244

實操訓練十一：數/模轉換器及應用 244

實操訓練十二：模/數轉換器及應用 246

思考與練習題 248

第9章 數字電子電路綜合設計 250

9.1 數字電子電路的設計方法 250

9.1.1 自頂向下設計方法 250

9.1.2 試湊設計法 251

9.1.3 數字電路系統分析及設計

的一般步驟 252

9.2 數字電子電路的設計舉例 253

9.2.1 十字路口交通管理器 253

9.2.2 數字頻率計的設計與製作 261

9.3 課程設計參考題目 266

附錄A 部分習題答案 267

參考文獻 280 ^[1]