电子电气基础课程规划教材：数字电子技术基图书目录

第1章 数制与码制 1

1.1 数字信号与数字电路 1

1.2 数制及其转换 2

1.2.1 数制 2

1.2.2 数制间的转换 3

1.3 二进制数的算术运算 5

1.3.1 二进制数的四则运算 5

1.3.2 带符号二进制数的运算 6

1.4 码制 7

1.4.1 常用的编码 7

1.4.2 字符码 8

本章小结 9

思考题 10

习题1 10

第2章 逻辑函数及其化简 11

2.1 逻辑代数的运算 11

2.1.1 逻辑代数的基本运算 11

2.1.2 逻辑代数的复合运算 13

2.2 逻辑代数的基本定律及规则 15

2.2.1 逻辑代数运算的基本定律 15

2.2.2 逻辑代数运算的基本规则 16

2.3 逻辑函数的化简 17

2.3.1 逻辑函数的表示方法 18

2.3.2 逻辑函数的公式化简法 21

2.3.3 逻辑函数的卡诺图化简法 22

本章小结 26

思考题 26

习题2 27

第3章 逻辑门电路 29

3.1 二极管门电路 29

3.1.1 二极管的开关特性 29

3.1.2 二极管门电路 30

3.2 CMOS集成逻辑门电路 31

3.2.1 MOS管的开关特性 31

3.2.2 CMOS反相器 33

3.2.3 CMOS集成逻辑门电路 36

3.2.4 CMOS集成逻辑门的使用 41

3.3 TTL门电路 41

3.3.1 三极管的开关特性 41

3.3.2 TTL与非门电路 43

3.3.3 其他类型的TTL门 45

3.3.4 改进型的TTL门电路 46

3.4 BiCMOS电路 47

*3.5 其他类型的双极型集成电路 47

3.5.1 发射极耦合逻辑门（ECL） 47

3.5.2 集成注入逻辑电路（I2L） 49

3.6 TTL与CMOS的接口 49

本章小结 50

思考题 51

习题3 51

第4章 组合逻辑电路 55

4.1 组合逻辑电路的分析方法 55

4.2 常用的组合逻辑电路 56

4.2.1 编码器 56

4.2.2 译码器 58

4.2.3 数据选择器 63

4.2.4 数值比较器 65

4.2.5 加法器 66

4.2.6 奇偶校验器 69

4.3 组合电路的设计方法 70

4.3.1 基于门电路的组合逻辑电路设计 70

4.3.2 基于中规模集成器件的组合逻辑电路设计 72

4.4 组合逻辑电路的冒险现象 74

4.4.1 产生竞争冒险的原因 74

4.4.2 消除竞争冒险的方法 75

本章小结 76

思考题 76

习题4 76

第5章 触发器 79

5.1 概述 79

5.2 基本RS触发器 79

5.2.1 基本RS触发器电路结构与

工作原理 79

5.2.2 基本RS触发器逻辑功能特性 80

5.3 同步触发器 81

5.3.1 同步RS触发器 81

5.3.2 同步D触发器 83

5.3.3 同步JK触发器 84

5.3.4 同步T触发器 84

5.4 主从触发器 85

5.4.1 主从RS触发器 85

5.4.2 主从JK触发器 86

5.5 边沿触发器 87

5.5.1 维持-阻塞D触发器 88

5.5.2 边沿JK触发器 89

5.5.3 边沿触发器的动态特性 90

5.5.4 触发器功能的类型转换 91

本章小结 92

思考题 93

习题5 93

第6章 时序逻辑电路 97

6.1 时序逻辑电路概述 97

6.2 时序逻辑电路的分析 98

6.2.1 同步时序逻辑电路的分析方法 98

6.2.2 寄存器和移位寄存器 100

6.2.3 同步计数器 104

6.2.4 异步计数器 114

6.3 中规模集成时序逻辑电路的应用 117

6.3.1 任意进制计数器构成方法 117

6.3.2 集成移位寄存器的应用 121

6.4 时序逻辑电路的设计 123

6.4.1 同步时序逻辑电路的设计 123

6.4.2 异步时序逻辑电路的设计 129

6.4.3 时序逻辑电路的自启动设计 131

6.5 顺序脉冲发生器和序列信号发生器 132

6.5.1 顺序脉冲发生器 132

6.5.2 序列信号发生器 133

本章小结 135

思考题 135

习题6 136

第7章 半导体存储器和可编程逻辑器件 140

7.1 随机存储器（RAM） 140

7.1.1 RAM的结构 140

7.1.2 存储单元 141

7.2 只读存储器（ROM） 144

7.2.1 固定ROM 144

7.2.2 可编程ROM（PROM） 145

7.2.3 可擦除的可编程ROM 145

7.3 存储器的扩展及应用 147

7.3.1 存储器容量的扩展 147

7.3.2 用存储器实现组合逻辑函数 148

7.4 可编程逻辑器件（PLD） 149

7.4.1 PLD的基本结构和表示方法 149

7.4.2 可编程阵列逻辑（PAL） 151

7.4.3 通用阵列逻辑GAL 154

7.5 复杂的可编程逻辑器件（CPLD） 159

7.5.1 CPLD的基本结构 159

7.5.2 MAX7000系列的结构与功能 160

7.6 现场可编程门阵列（FPGA） 163

7.6.1 FLEX10K系列的基本结构 164

7.6.2 FPGA和CPLD的性能比较 170

7.6.3 基于FPGA/CPLD的数字系统

设计 170

本章小结 173

思考题 174

习题7 174

第8章 硬件描述语言VHDL 175

8.1 VHDL的基本结构 175

8.1.1 库和程序包 176

8.1.2 实体和结构体 176

8.1.3 配置 177

8.2 VHDL语言要素 177

8.2.1 VHDL的标识符 177

8.2.2 VHDL的数据对象 177

8.2.3 VHDL的数据类型 178

8.2.4 VHDL的运算操作符 179

8.3 VHDL基本语句 180

8.3.1 顺序语句 180

8.3.2 并行语句 183

8.4 数字逻辑电路的VHDL实例 187

8.4.1 组合逻辑电路的VHDL描述 187

8.4.2 时序逻辑电路的VHDL描述 188

本章小结 190

思考题 190

习题8 190

第9章 脉冲单元电路 191

9.1 施密特触发器 191

9.1.1 门电路构成的施密特触发器 191

9.1.2 集成施密特触发器 192

9.1.3 施密特触发器的应用 193

9.2 单稳态触发器 194

9.2.1 门电路构成的单稳态触发器 195

9.2.2 集成单稳态触发器 196

9.3 多谐振荡器 199

9.3.1 门电路构成的多谐振荡器 200

9.3.2 用施密特触发器构成的多谐振荡器 201

9.3.3 石英晶体多谐振荡器 202

9.4 555定时器及其应用 202

9.4.1 555定时器的电路结构及其功能 203

9.4.2 555定时器构成的施密特触发器 204

9.4.3 555定时器构成的单稳态触发器 205

9.4.4 555定时器构成的多谐振荡器 206

本章小结 209

思考题 209

习题9 209

第10章 数模与模数转换 213

10.1 D/A转换器 213

10.1.1 权电阻网络D/A转换器 213

10.1.2 倒T形电阻网络D/A转换器 215

10.1.3 权电流型D/A转换器 216

10.1.4 D/A转换器的输出方式 217

10.1.5 D/A转换器的主要参数 218

10.1.6 集成D/A转换器的应用 219

10.2 A/D转换器 221

10.2.1 A/D转换的原理 221

10.2.2 并联比较型A/D转换器 223

10.2.3 逐次逼近型A/D转换器 224

10.2.4 双积分型A/D转换器 226

10.2.5 A/D转换器的主要参数 228

10.2.6 集成A/D转换器及其应用 228

本章小结 229

思考题 230

习题10 230

第11章 数字系统的设计与仿真 232

11.1 MAX plus II的设计应用 232

11.1.1 MAX plus II电路输入方法 232

11.1.2 MAX plus II电路设计中的应用 238

11.2 Quartus II的设计应用 240

11.2.1 Quartus II原理图输入方法 240

11.2.2 数字系统的设计与仿真实例 243

11.3 PSpice软件的数字电路仿真 247

11.3.1 PSpice软件入门 247

11.3.2 PSpice仿真数字电路的主要问题 251

11.3.3 PSpice软件的数字电路仿真实例 256

11.3.4 Cadence OrCAD版的PSpice简介 260

本章小结 265

思考题 265

习题11 266

附录A 数字电路器件的常用参数及说明 267

A.1 数字器件的模型参数 267

A.2 数字器件的名称、型号和引脚序号 268

部分习题答案 272

参考文献 280

《电子电气基础课程规划教材:数字电子技术基础》注重常用数字器件的应用，注重中规模集成器件的逻辑功能和设计应用，减少集成芯片内部电路的介绍；数字电路技术与EDA技术紧密结合；系统介绍FPGA、CPLD等现场可编程器件；PSpice设计仿真，OrCAD16，0的应用；使用VHDL设计数字系统，MAX plusⅡ和QuartusⅡ开发工具软件的应用；大量设计仿真实例；采用国际通用图形、符号；浓缩作者数十年教学经验，知识点和例题结合紧密，例题典型，习题全面；提供配套电子课件、习题参考答案。

《电子电气基础课程规划教材:数字电子技术》为普通高等教育“十二五”规划教材之一。

绪论 1

第1章 数制与码制 3

1.1 进位计数制 3

1.1.1 十进制数的表示 3

1.1.2 二进制数的表示 3

1.1.3 八进制数和十六制数的表示 4

1.1.4 二进制的算术运算和逻辑运算 5

1.2 数制转换 6

1.2.1 二进制数和十进制数之间的转换 7

1.2.2 八进制数、十六进制数与二进制数的转换 8

1.3 带符号数的代码表示 8

1.3.1 真值与机器数 8

1.3.2 原码 9

1.3.3 反码 9

1.3.4 补码 10

1.3.5 机器数的运算 10

1.4 数码和字符的代码表示 13

1.4.1 十进制数的二进制编码 13

1.4.2 可靠性编码 14

1.4.3 字符代码 16

习题 17

第2章 逻辑函数及其化简 18

2.1 逻辑代数 18

2.1.1 逻辑变量与逻辑函数 18

2.1.2 基本逻辑运算 18

2.1.3 复合逻辑运算 21

2.1.4 逻辑函数与真值表 23

2.1.5 逻辑函数的相等 25

2.2 逻辑代数的定律及规则 25

2.2.1 逻辑代数的基本定律 25

2.2.2 逻辑代数的三个规则 27

2.2.3 逻辑代数的常用公式 28

2.3 逻辑函数的化简 28

2.3.1 逻辑函数的标准形式 28

2.3.2 逻辑函数的代数化简法 34

2.3.3 卡诺图化简法 36

2.3.4 逻辑函数的列表化简法* 43

习题 47

第3章 逻辑门电路 49

3.1 概述 49

3.2 门电路逻辑符号及其外部特性 49

3.2.1 简单逻辑门电路 49

3.2.2 复合逻辑门电路 51

3.2.3 正负逻辑问题 53

3.3 典型逻辑门电路及其主要技术参数 55

3.3.1 二极管门电路 57

3.3.2 三极管逻辑非门 59

3.3.3 TTL集成逻辑门 61

3.3.4 三态输出门（TS门） 70

3.3.5 MOS逻辑门 72

习题 80

第4章 组合逻辑电路 87

4.1 概述 87

4.1.1 什么是组合逻辑电路 87

4.1.2 组合逻辑电路逻辑功能的描述 87

4.2 组合逻辑电路的分析方法 87

4.2.1 组合逻辑电路一般分析方法 88

4.2.2 组合电路分析举例 88

4.3 常用组合逻辑电路 89

4.3.1 加法器 89

4.3.2 编码器 91

4.3.3 译码器 95

4.3.4 数据选择器 103

4.3.5 数值比较器 105

4.4 组合逻辑电路的设计 109

4.4.1 采用小规模集成器件设计组合逻辑电路 109

4.4.2 采用中规模集成器件实现组合逻辑电路 118

4.5 组合逻辑电路的竞争-冒险 122

4.5.1 竞争-冒险的成因 122

4.5.2 判断是否存在冒险的方法 123

4.5.3 消除竞争冒险的措施 125

习题 125

第5章 触发器 130

5.1 概述 130

5.2 RS触发器 130

5.2.1 基本RS触发器 130

5.2.2 时钟控制RS触发器 133

5.2.3 主从RS触发器 134

5.2.4 集成RS触发器 136

5.2.5 基本RS触发器的简单应用 137

5.3 J K触发器 138

5.3.1 钟控JK触发器电路结构与工作原理 138

5.3.2 主从JK触发器 140

5.3.3 主从JK触发器的一次翻转现象 141

5.3.4 边沿JK触发器动作特点 142

5.4 D触发器 145

5.4.1 D触发器的电路结构与工作原理 145

5.4.2 边沿D触发器 146

5.5 T触发器 149

5.6 各类触发器的转换 149

5.6.1 JK触发器转换为其他触发器 150

5.6.2 D触发器转换为其他

触发器 151

习题 152

第6章 时序逻辑电路 156

6.1 概述 156

6.2 同步时序逻辑电路分析 157

6.2.1 同步时序逻辑电路的分析方法 157

6.2.2 同步时序逻辑电路的分析举例 157

6.3 常用同步时序逻辑电路 162

6.3.1 寄存器 162

6.3.2 计数器 167

6.4 同步时序逻辑电路的设计 177

6.4.1 设计方法 177

6.4.2 设计举例 179

6.5 中规模同步时序逻辑电路的分析和设计 188

6.5.1 中规模同步时序逻辑电路的分析 188

6.5.2 中规模同步时序逻辑电路的设计 193

6.6 异步时序逻辑电路 196

6.6.1 脉冲异步时序逻辑电路 196

6.6.2 电平异步时序逻辑电路分析 201

习题 203

第7章 脉冲波形的产生与整形 207

7.1 概述 207

7.1.1 脉冲信号的特点 207

7.1.2 脉冲产生与整形电路的基本分析方法 207

7.2 单稳态触发器 208

7.2.1 用门电路构成的单稳态触发器 208

7.2.2 集成单稳态触发器 210

7.2.3 应用举例 212

7.3 多谐振荡器 213

7.3.1 用门电路构成多谐振荡器 213

7.3.2 石英晶体多谐振荡器 214

7.3.3 应用举例 215

7.4 施密特触发器 215

7.4.1 用门电路构成的施密特触发器 216

7.4.2 集成施密特触发器 217

7.4.3 主要应用 218

7.5 555定时电路及其应用 219

7.5.1 555定时器的内部电路结构与工作原理 219

7.5.2 555定时器构成单稳态触发器 220

7.5.3 555定时器构成施密特触发器 222

7.5.4 555定时器构成多谐振荡器 224

习题 227

第8章 半导体存储器 229

8.1 概述 229

8.1.1 半导体存储器的特点与技术指标 229

8.1.2 半导体存储器的分类 230

8.2 只读存储器（ROM） 231

8.2.1 ROM芯片基本结构和工作原理 231

8.2.2 各类ROM的存储单元结构及编程原理 232

8.3 随机存取存储器（RAM） 236

8.3.1 RAM的基本结构和工作原理 236

8.3.2 RAM的存储单元 237

8.3.3 RAM存储容量的扩展 238

习题 240

第9章 基于可编程逻辑器件的现代数字系统设计 241

9.1 概述 241

9.1.1 传统数字系统设计方法存在的问题 241

9.1.2 基于PLD的现代数字系统设计流程 242

9.1.3 传统与现代数字系统设计方法比较 243

9.2 可编程逻辑器件 243

9.2.1 PLD电路简介 243

9.2.2 通用阵列逻辑GAL 246

9.2.3 复杂可编程逻辑器件CPLD 248

9.2.4 现场可编程门阵列FPGA 249

9.2.5 PLD的编程与配置 252

9.3 Quartus II使用方法 255

9.3.1 Quartus II简介 255

9.3.2 原理图输入设计 256

9.3.3 HDL输入设计 265

9.3.4 原理图与HDL混合输入设计 267

9.4 数字电路的VHDL设计 268

9.4.1 VHDL语法概要 268

9.4.2 组合电路的VHDL设计 299

9.4.3 时序电路的VHDL设计 304

9.4.4 存储器的VHDL设计 311

习题 314

第10章 D/A和A/D转换器及应用 316

10.1 概述 316

10.2 D/A转换器 316

10.2.1 权电阻网络D/A转换器 316

10.2.2 倒T型电阻网络D/A转换器 318

10.2.3 D/A转换器的主要技术参数 319

10.2.4 常用D/A转换器件及应用 321

10.3 A/D转换器 325

10.3.1 A/D转换原理 325

10.3.2 并联比较型A/D转换器 327

10.3.3 反馈比较型A/D转换器 328

10.3.4 双积分型A/D转换器 329

10.3.5 A/D转换器的主要技术参数 331

10.3.6 常用A/D器件及应用 331

习题 334

第11章 数字系统综合设计 335

11.1 8位10进制频率计设计 335

11.1.1 测频原理 335

11.1.2 时序控制电路设计 336

11.1.3 8位10进制计数器设计 337

11.1.4 8位数码管显示驱动电路设计 339

11.1.5 整体电路设计与测试 341

11.2 简易正弦信号发生器设计 342

11.2.1 设计原理 342

11.2.2 定制ROM及其初始化 342

11.2.3 地址发生器设计 345

11.2.4 整体电路设计与测试 346

11.3 电压表的设计——A/D转换器的应用 347

11.3.1 数字电压表的基本组成 347

11.3.2 数字电压表的主要技术指标 347

11.3.3 设计方案比较 347

11.3.4 液晶显示电压表的电路设计 349

11.4 射频监视切换器设计 352

11.4.1 射频监视切换器的设计要求 352

11.4.2 设计方案比较 352

11.4.3 单元电路设计 353

11.4.4 总体电路设计 355

习题 357

附录 部分常用中小规模数字集成电路器件介绍 359

参考文献 365

本教材从教学实际出发，充分考虑应用型工程技术人才培养的特点，以实践操作工艺为主线，注重对学生规范化的工程技能训练，在内容上注意了广泛性、先进性和实用性。全书共8章，包括安全用电、电子元器件、常用电子仪器仪表的使用、焊接技术、印制电路板的设计与制作、电子产品的调试与检测、电工电子综合实训案例、电子技术文件等。

本书既可作为普通高等学校理工科专业开设的电工电子实训、电子技术基础课程设计、电子工艺学等课程的实践指导书，还可供电子技术爱好者和有关技术人员学习和参考。