數字電子技術基礎

本書以主編已出版的4套電工電子技術國家級規劃教材為基礎，從黑白帽子邏輯問題引出邏輯運算基礎知識； 從分立元器件、TTL集成邏輯門、CMOS集成邏輯門、硬件描述語言4個方面介紹了常用邏輯運算的電路實現； 講解了組合邏輯電路、時序邏輯電路的分析設計方法，典型電路構成特點及集成芯片的邏輯功能與應用； 闡述了脈衝電路及存儲器、A/D轉換器、D/A轉換器等大規模集成電路的特點； 最後介紹了利用Verilog HDL描述數字邏輯電路的方法。

本書為“卡通説解數字電子技術”MOOC配套教材，各知識點均配有講解視頻，可微信掃碼書中二維碼在線觀看視頻。“卡通説解數字電子技術”MOOC基於虛擬教室以一張PPT闡述清楚一個知識點的思路建設了113個教學視頻，利用圖片映射題、基於圖形的文字填空題等形式建設在線習題近300道。在線習題支持智能輔導、自動批閲，有利於更牢固地掌握各知識點，非常適合以翻轉課堂教學形式開展教學活動，可作為電氣類、電子信息類等大類專業的“數字電子技術”“數字電路”及類似課程的教材。

第1章緒論

1.1概述

1.1.1數字量與邏輯量

1.1.2數字信號與數字電子技術

1.1.3學習“數字電子技術”的方法

1.2數制與碼制

1.2.1常見數制

1.2.2數制間的轉換

1.2.3碼制

1.3固定位數二進制數的算術運算

1.3.1二進制數的算術運算

1.3.2固定位數二進制數的表示方法及其運算

1.3.3固定位數二進制數用加法實現減法的原理及方法

習題

第2章邏輯運算基礎

2.1常見邏輯運算

2.1.13種基本邏輯運算

2.1.2導出邏輯運算

2.2邏輯運算中的基本公式與常用公式

2.2.1邏輯運算公理

2.2.2基本公式

2.2.3其他常用公式

2.3邏輯函數基礎

2.3.1什麼是邏輯函數

標有星號（*）的小節屬於非必修內容，可以選講或選修。

2.3.2邏輯抽象

2.3.3邏輯函數運算的3個規則

2.3.4邏輯函數的兩種標準形式

2.4邏輯函數的表達式簡化與變換

2.4.1邏輯函數的最簡表達式

2.4.2邏輯函數表達式的公式法化簡

*2.4.3複雜邏輯函數化簡方法探索

2.4.4邏輯函數的表達式變換

2.5邏輯函數的卡諾圖化簡法

2.5.1邏輯函數的卡諾圖表示法

2.5.2利用卡諾圖合併最小項的規則

2.5.3利用卡諾圖化簡邏輯函數

2.5.4利用無關項化簡邏輯函數

習題

第3章邏輯運算的電路實現

3.1利用晶體管構成基本邏輯運算電路

3.1.1二極管的開關特性及其門電路構成特點

3.1.2三極管的開關特性及其非門電路

3.2TTL集成邏輯門電路

3.2.1TTL與非門電路的組成特點

3.2.2TTL與非門電路的輸入輸出特性

3.2.3其他邏輯功能的TTL門電路

3.2.4其他輸出結構的TTL與非門

3.2.5TTL數字集成電路的各種系列

*3.2.6ECL集成電路簡介

3.3利用MOS管構成邏輯門電路

3.3.1MOS管的開關特性

3.3.2常用CMOS門電路構成特點

3.3.3用CMOS傳輸門和反相器構成邏輯電路

3.4CMOS集成邏輯門電路

3.4.1集成CMOS反相器的電路特點

3.4.2CMOS集成電路的正確使用

3.4.3CMOS集成電路與TTL電路的混合使用

3.4.4CMOS數字集成電路的各種系列

3.5利用硬件描述語言描述常用邏輯運算

3.5.1硬件描述語言簡介

3.5.2Verilog HDL語言的基本結構

3.5.3利用Verilog HDL描述常用邏輯運算

習題

第4章組合邏輯電路

4.1概述

4.2組合邏輯電路的分析和設計

4.2.1組合邏輯電路的分析

*4.2.2利用Quartus Ⅱ分析組合邏輯電路

4.2.3用小規模器件實現組合邏輯電路(SSI設計)

4.3常見組合邏輯電路的邏輯特點及其應用

4.3.1編碼器

4.3.2譯碼器

4.3.3加法器

4.3.4數據選擇器

4.3.5數值比較器

4.4利用中規模器件實現組合邏輯電路(MSI設計)

4.4.1用譯碼器實現組合邏輯電路

4.4.2用數據選擇器實現組合邏輯電路

4.5組合邏輯電路中的競爭冒險現象

4.5.1競爭冒險的含義

4.5.2檢查競爭冒險現象的方法

4.5.3消除競爭冒險現象的方法

習題

第5章觸發器

5.1什麼是觸發器

5.2基本RS觸發器的邏輯功能描述

5.3常見觸發器的邏輯功能

5.4觸發器的動作特點

5.4.1動作特點的引入

5.4.2同步結構觸發器的動作特點

5.4.3主從結構觸發器的動作特點

5.4.4邊沿觸發器的動作特點

5.4.5觸發器的動作特點總結

*5.4.6維持阻塞結構觸發器的動態特性

習題

第6章時序邏輯電路

6.1概述

6.1.1什麼是時序邏輯電路

6.1.2時序邏輯電路的常見描述方法

6.1.3時序邏輯電路的種類

6.2時序邏輯電路的分析

6.2.1同步時序電路的分析方法

*6.2.2異步時序電路的分析方法

6.3寄存器

6.3.1寄存器

6.3.2移位寄存器的電路特點及邏輯功能

6.3.3集成移位寄存器的邏輯功能

6.3.4移位寄存器的應用

6.4計數器

6.4.1計數器的含義及種類

6.4.2同步計數器的電路構成特點

6.4.3常用中規模集成同步計數器

6.4.4異步計數器的電路構成特點

6.4.5集成異步計數器

6.4.6利用集成同步計數器實現N進制計數器

6.4.7利用計數器的級聯獲得大容量N進制計數器

6.4.8移位寄存器型計數器

6.5時序邏輯電路的設計

*6.5.1用小規模集成電路設計同步時序邏輯電路

6.5.2用中規模時序電路芯片實現實際邏輯問題的方法

習題

第7章半導體存儲器

7.1概述

7.1.1存儲器的電路結構及主要參數

7.1.2存儲器的種類

7.2隨機存取存儲器

7.2.1SRAM存儲原理

7.2.2DRAM電路特點

7.2.3RAM芯片實例

7.3只讀存儲器

7.3.1固定ROM

7.3.2ROM的寫入

7.3.3ROM集成芯片實例

7.4存儲器的擴展

7.5用ROM實現組合邏輯電路

習題

第8章模/數轉換器與數/模轉換器

8.1概述

8.2數/模轉換器

8.2.1數/模轉換器的基本原理

8.2.2權電阻網絡數/模轉換器

8.2.3倒T形電阻網絡數/模轉換器

8.2.4其他常用數/模轉換器

8.2.5數/模轉換器芯片實例及其典型電路

8.3模/數轉換器

8.3.1模/數轉換器的基本原理

8.3.2逐次逼近型模/數轉換器

8.3.3其他常用模/數轉換器

8.3.4模/數轉換器的實例

8.3.5模/數轉換器的轉換精度與轉換速度

習題

第9章脈衝單元電路

9.1概述

9.2施密特觸發器

9.2.1什麼是施密特觸發器

9.2.2用門電路組成的施密特觸發器

9.2.3集成施密特觸發器

9.2.4施密特觸發器的應用

9.3單穩態觸發器

9.3.1用門電路組成的單穩態觸發器

9.3.2集成單穩態觸發器

9.4多諧振盪器

9.4.1用門電路構成多諧振盪器

9.4.2用施密特觸發器構成多諧振盪器

9.4.3石英晶體多諧振盪器

9.5555定時器

9.5.1555定時器的邏輯功能

9.5.2將555定時器接成施密特觸發器

9.5.3將555定時器接成單穩態觸發器

9.5.4將555定時器接成多諧振盪器

9.5.5應用實例

習題

第10章利用硬件描述語言描述數字邏輯電路

10.1可編程邏輯器件

10.1.1什麼是可編程邏輯器件

10.1.2早期的PLD器件

10.2利用Verilog HDL描述組合邏輯電路

10.2.1利用Verilog HDL的行為描述方法描述組合邏輯電路

10.2.2利用Verilog HDL的門級結構描述方法描述組合邏輯電路

10.3利用Verilog HDL描述時序邏輯電路

10.3.1利用Verilog HDL描述觸發器

10.3.2利用Verilog HDL描述時序邏輯電路

習題

附錄A本書中使用的電路符號

附錄B本書中介紹的芯片

附錄CQuartus Ⅱ中例3.5.1的仿真實現方法

附錄D本書仿真包的使用説明

附錄E利用本書資源實施翻轉課堂教學的建議方法

附錄F部分習題答案

參考文獻

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