数字电子技术基础/21世纪高等学校规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张星慧，齐明 编

图书标签:

• 数字电子技术
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• 高等教育
• 21世纪高等学校规划教材
• 电路
• 数字电路
• 模拟电路
• 半导体

出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512308381

版次：1

商品编码：10453608

包装：平装

开本：16开

出版时间：2010-11-01

用纸：胶版纸

页数：291

字数：455000

内容简介

《21世纪高等学校规划教材：数字电子技术基础》是根据教育部最新制定的高等院校电子技术课程教学基本要求，结合编者多年的教学实践，为进一步提高学生的综合素质与自主创新能力编写而成。《21世纪高等学校规划教材：数字电子技术基础》语言精练，知识全面，深入浅出，通俗易懂。在保证理论知识够用的同时，注重理论联系实际，培养学生的各方面能力。
全书共分7章，分别是逻辑代数基础、逻辑门电路、组合逻辑电路分析与设计、触发器、时序逻辑电路分析与设计、脉冲信号的产生与整形电路、D/A和A/D转换电路。每章均编有经典例题和习题，章后配有相应的实验题目。教材最后附有习题答案。本教材总学时为54～64（不含实验）。
《21世纪高等学校规划教材：数字电子技术基础》可作为高等院校应用型本科计算机、电子、通信、机电等专业的教材（高职院校可从中选取部分内容讲解），也可作为自学考试和从事电子技术工程人员的自学用书。

目录

前言
第1章 逻辑代数基础
1.1 数字电路概述
1.2 数制
1.3 码制和常用代码
1.4 逻辑代数
1.5 逻辑函数的表示方法及其相互转换
1.6 逻辑代数的基本公式、定律和规则
1.7 逻辑函数的化简
本章小结
习题1
本章实验 集成逻辑门电路的功能检测

第2章 逻辑门电路
2.1 半导体器件的开关特性
2.2 分立元件门电路
2.3 集成TTL门电路
2.4 集成MOS门电路
本章小结
习题2
本章实验 集成逻辑门参数测试

第3章 组合逻辑电路分析与设计
3.1 组合逻辑电路的特点及分析设计方法
3.2 常用组合逻辑电路介绍
3.3 组合电路中的竞争冒险
本章小结
习题3
本章实验 组合逻辑电路的功能检测及设计实验

第4章 触发器
4.1 触发器概述
4.2 基本RS触发器
4.3 同步触发器
4.4 主从触发器
4.5 边沿触发器
4.6 不同类型时钟触发器间的转换
4.7 集成触发器应用电路举例
本章小结
习题4
本章实验一 触发器基本参数和逻辑功能的检测
本章实验二 触发器的应用实验

第5章 时序逻辑电路分析与设计
5.1 时序逻辑电路概述
5.2 计数器
5.3 寄存器
5.4 顺序脉冲发生器
5.5 序列信号发生器
5.6 时序逻辑电路的设计
本章小结
习题5
本章实验 时序逻辑电路的设计

第6章 脉冲信号的产生与整形电路
6.1 概述
6.2 555定时器
6.3 单稳态触发器
6.4 多谐振荡器
6.5 施密特触发器
6.6 555定时器的典型应用
本章小结
习题6
本章实验一 555定时器及其应用电路的设计与检测
本章实验二 施密特触发器的应用实验
本章实验三 多谐振荡器和单稳态电路的设计及调试实验

第7章 D/A和A/D转换电路
7.1 D/A转换器
7.2 A/D转换器
本章小结
习题7
本章实验一 D/A、A/D转换器的测试
本章实验二 D/A转换器应用实验
附录A 习题参考答案
参考文献

前言/序言

《数字电路设计与应用》 第一章 绪论 本章旨在为读者建立数字电子技术的基本概念框架，为后续深入学习打下坚实的基础。我们将从数字电路与模拟电路的根本区别入手，深入剖析数字电路为何在现代电子系统中扮演着如此核心的角色。我们将探讨数字信号的特点，例如离散的电平、逻辑的状态以及其在信息表示上的优势。 数字电路之所以成为信息时代的基石，离不开其在处理、存储和传输信息方面的卓越能力。本章将详细阐述数字电路的组成原则，例如二值逻辑、逻辑门电路以及各种基本逻辑单元的工作原理。我们将理解为何仅仅通过“0”和“1”这两个简单的状态，就能够构建出极其复杂和强大的计算与控制系统。 此外，本章还将简要介绍数字电子技术在各个领域的广泛应用，例如计算机、通信设备、消费电子产品、工业自动化以及科学研究等。通过这些生动的案例，读者将直观地感受到数字电路技术对现代社会发展产生的深远影响，从而激发学习的兴趣和动力。 第二章 二进制数及其运算 二进制数是数字电路的语言。本章将带领读者掌握二进制数的表示方法，并深入理解二进制数与其他常用数制（如十进制、八进制、十六进制）之间的转换。掌握数制转换能力是理解和操作数字信息的基础。我们将通过具体的例子和练习，帮助读者熟练运用各种转换技巧。 除了数的表示，数的运算同样至关重要。本章将详细介绍二进制数的加、减、乘、除运算。特别地，我们将重点讲解在计算机硬件中广泛应用的补码运算，以及它如何简化减法运算的实现。理解补码运算对于掌握计算机算术逻辑单元（ALU）的工作原理至关重要。 逻辑运算是数字电路设计的核心。本章将介绍三种基本的逻辑运算：逻辑“与”（AND）、逻辑“或”（OR）以及逻辑“非”（NOT）。我们将通过真值表、逻辑符号和波形图等多种方式，清晰地阐述这些运算的定义和特性。通过对这些基本逻辑运算的深入理解，读者将为后续学习更复杂的组合逻辑和时序逻辑电路打下坚实的基础。 第三章 组合逻辑电路 组合逻辑电路是数字电路中最基础也是最重要的一类电路。本章将系统地介绍组合逻辑电路的设计方法和分析技术。我们将从最基本的逻辑门（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）开始，逐步深入到更复杂的逻辑功能单元。 真值表是描述组合逻辑功能的最直观方式。本章将演示如何根据给定的逻辑功能，列出其真值表，并从中提取出最简化的逻辑表达式。我们将介绍多种逻辑化简方法，包括卡诺图（Karnaugh Map）法和布尔代数化简法。卡诺图法提供了一种直观的几何方法来寻找最简覆盖项，而布尔代数法则提供了严谨的数学推导工具。熟练掌握这些化简技巧，能够有效地减少电路的复杂度，降低成本，提高性能。 本章还将介绍一些典型的组合逻辑电路单元，例如编码器（Encoder）、译码器（Decoder）、数据选择器（Multiplexer，MUX）和数据分配器（Demultiplexer，DEMUX）。我们将深入分析它们各自的功能、工作原理以及在实际应用中的典型场景，例如存储器的地址译码、信号的选择和路由等。 此外，本章还将介绍加法器（Adder）和减法器（Subtractor）的设计。我们将从半加器（Half Adder）和全加器（Full Adder）开始，逐步构建出能够进行多位二进制数加减运算的电路。这些算术逻辑单元是构成计算机CPU的核心部件。 第四章 时序逻辑电路 与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路的状态不仅取决于当前的输入，还取决于过去的输入序列，即它具有“记忆”功能。本章将深入探讨时序逻辑电路的设计与分析。 我们将从最基本的触发器（Flip-Flop）开始。触发器是时序逻辑电路中最基本的存储单元，能够存储一位二进制信息。本章将介绍不同类型的触发器，包括RS触发器、JK触发器、D触发器和T触发器。我们将详细分析它们的工作原理、触发条件、状态转移图以及特性方程。 基于触发器，我们可以构建出更复杂的时序逻辑单元，如寄存器（Register）和计数器（Counter）。寄存器用于存储一组二进制数，例如在CPU中用于存放指令或数据。计数器则用于对脉冲信号进行计数，广泛应用于定时、分频和状态机的控制。本章将介绍各种类型的计数器，包括同步计数器和异步计数器，以及它们的设计方法。 状态机（Finite State Machine，FSM）是时序逻辑电路的一种重要设计模型。本章将介绍摩尔（Mealy）型和米利（Moore）型状态机的概念，以及如何根据状态转移图和状态表来设计相应的时序逻辑电路。状态机在控制逻辑、通信协议和接口电路等领域有着广泛的应用。 第五章 半导体存储器 存储器是数字系统中不可或缺的组成部分，它用于保存程序指令和数据。本章将聚焦于半导体存储器的种类、结构和工作原理。 我们将首先介绍随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）。RAM具有读写速度快、方便存取的特点。本章将详细介绍静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）的结构差异、工作原理以及各自的优缺点。我们将探讨SRAM如何利用触发器实现存储，以及DRAM为何需要刷新机制来维持数据。 其次，我们将介绍只读存储器（Read-Only Memory，ROM）。ROM中的数据在出厂时就已固化，无法修改，但可以快速读取。本章将介绍不同类型的ROM，包括掩模ROM（Mask ROM）、可编程只读存储器（PROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）以及电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）和闪存（Flash Memory）。我们将分析它们的编程和擦除机制，以及它们在嵌入式系统和固件存储中的应用。 最后，本章还将简要介绍存储器的组织结构，包括位线、字线、地址译码等，以及如何设计大规模存储器芯片。 第六章 数字电路的逻辑系列 数字电路的实现离不开具体的半导体器件。本章将介绍几种主要的数字集成电路逻辑系列，包括它们的基本构成、电气特性、性能指标以及应用选择。 我们将重点介绍双极型晶体管逻辑（Bipolar Junction Transistor Logic，BJT Logic），例如跨 G 结晶体管逻辑（RTL）、二极管晶体管逻辑（DTL）和晶体管-晶体管逻辑（TTL）。我们将深入分析TTL电路的结构，如与非门、非门等，并探讨其工作原理、传播延迟、功耗以及抗干扰能力。 接着，我们将介绍金属氧化物半导体场效应晶体管逻辑（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor Logic，MOS Logic），特别是互补金属氧化物半导体（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS）逻辑。CMOS逻辑因其低功耗、高集成度和良好的噪声容限而在现代数字电路中占据主导地位。我们将详细介绍CMOS反相器、与非门、或非门的结构和工作原理，并分析其静态功耗和动态功耗的特点。 本章还将简要介绍其他一些逻辑系列，例如发射极耦合逻辑（ECL）以及场效应晶体管逻辑（FET Logic），并对比不同逻辑系列的优缺点，帮助读者理解如何在不同的应用场景下选择合适的逻辑系列。 第七章 模数转换与数模转换 在现实世界中，大部分信号都是模拟的，而数字系统只能处理数字信号。因此，模数转换（Analog-to-Digital Conversion，ADC）和数模转换（Digital-to-Analog Conversion，DAC）在连接模拟世界和数字世界之间扮演着至关重要的桥梁作用。 本章将详细介绍ADC和DAC的基本原理、电路结构和关键参数。我们将介绍几种常用的ADC技术，包括逐次逼近型ADC、双积分型ADC、并行比较型ADC（Flash ADC）和Σ-Δ（Sigma-Delta）ADC。我们将分析它们的转换速度、分辨率、精度以及各自的适用范围。 同样，本章也将介绍几种常见的DAC技术，例如电阻网络式DAC、权电流式DAC和R-2R梯形DAC。我们将分析它们的输出电压或电流的形成过程，以及影响其转换精度的因素。 ADC和DAC的采样率、分辨率和非线性度是衡量其性能的重要指标。本章将深入讲解这些参数的意义，以及它们如何影响最终的数字信号的质量。 第八章 数字系统设计与应用举例 本章将前面所学的数字电路基础知识融会贯通，通过几个典型的数字系统设计实例，帮助读者巩固和应用所学的知识。 我们将从一个简单的电子计数器设计开始，展示如何利用触发器、计数器和显示驱动电路来构建一个实用的计数功能。 接着，我们将设计一个简单的数字钟，涵盖时间的显示、定时和闹钟功能。这个例子将涉及时序逻辑、BCD码转换以及简单的控制逻辑。 此外，本章还将介绍一个简单的微处理器接口电路的设计。通过这个例子，读者将理解如何将外围设备连接到微处理器，并进行数据交换。 最后，我们将展望数字电子技术在未来的发展趋势，例如可编程逻辑器件（PLD）、现场可编程门阵列（FPGA）、系统级芯片（SoC）以及低功耗数字电路设计等。这些前沿技术将为读者提供进一步学习和研究的方向。

评分☆☆☆☆☆

初次接触《数字电子技术基础/21世纪高等学校规划教材》，我最直接的感受就是它的“专业性”和“严谨性”。作为一本规划教材，它显然是经过了精心的打磨和校对。书中的每一个公式，每一个推导，都清晰地展示了其逻辑过程。作者在阐述每一个概念时，都力求精准，避免了模糊和含糊不清的表述。例如，在讲解卡诺图化简时，它不仅提供了详细的步骤，还分析了不同化简方法的优劣，以及在实际应用中如何选择最合适的方法。这种深入浅出的讲解方式，让我能够真正理解公式背后的原理，而不是死记硬背。而且，书中对于一些关键定理和定律的推导，都给出了清晰的数学证明，这对于培养严谨的科学思维至关重要。我发现，读这本书的过程，就是在学习一种“思考方式”，一种严谨的、逻辑化的分析问题的方式。它不仅教会了我数字电子技术知识，更重要的是，它提升了我的逻辑思维能力和解决问题的能力。虽然有时会觉得有些内容比较烧脑，但正是这种挑战，让我感觉自己在不断进步，不断突破自己的认知边界。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，《数字电子技术基础/21世纪高等学校规划教材》这本书，给我的最大感受是它“启发性”十足。它不仅仅是在传授知识，更是在激发我的学习兴趣和探索欲望。书中的每一个例子，每一个应用场景，都让我看到了数字电子技术的无限可能。我记得书里讲到微处理器的工作原理时，那种精巧的设计和高效的运作方式，让我惊叹不已。它让我不再把数字电路仅仅看作是一堆枯燥的元件，而是将它们想象成一个庞大而有序的系统，每一个部分都发挥着至关重要的作用。这本书的魅力在于，它总能让你在学习知识的同时，产生“我能用这些知识做什么”的思考。它鼓励我去思考如何将书中的理论应用于实际项目，如何设计出更有趣、更实用的电子设备。这种主动学习和创造的动力，是很多教科书所无法给予的。我甚至会因为书中提到的某些应用，而主动去查阅更多的资料，去了解相关的技术细节，这正是一个优秀的教材所能起到的最佳作用——点燃学习的热情，并引导走向更广阔的知识海洋。

评分☆☆☆☆☆

要说我对这本《数字电子技术基础/21世纪高等学校规划教材》的整体印象，那就是“全面且实用”。它就像一个百科全书，涵盖了数字电子技术领域的大部分核心内容。从二进制、逻辑代数的基础，到触发器、寄存器、计数器等时序逻辑电路，再到半导体存储器、数模/模数转换器等更深入的内容，应有尽有。而且，这本书的编排结构非常合理，逻辑清晰，很容易让人抓住重点。我喜欢它在介绍每一个章节之前，都会有一个明确的章节目标，这让我知道我将要学习什么，以及学习完之后能够达到什么程度。在学习过程中，遇到不懂的地方，还可以翻看后面的附录，里面有详细的术语解释和符号说明，非常贴心。更重要的是，这本书不仅仅停留在理论层面，它还强调了实际应用。书中有很多关于集成电路芯片的介绍，以及如何使用这些芯片进行电路设计和实现。这对于我这样希望将理论知识转化为实际动手能力的学习者来说，简直是福音。我曾经尝试过根据书中的例子，在面包板上搭建一些简单的电路，虽然过程中遇到了一些困难，但在书本的指导下，我最终都成功了。这种成就感是无与伦比的，也让我对数字电子技术产生了更浓厚的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

我对《数字电子技术基础/21世纪高等学校规划教材》最深刻的印象是它“循序渐进”的学习路径。这本书没有一开始就抛出大量的复杂概念，而是从最基础的二-进制数和逻辑运算讲起，就像搭建高楼一样，一点点往上砌。每个章节都像是前一章节的自然延伸，让我能够轻松地跟上学习的节奏。比如，在介绍完基本的逻辑门之后，紧接着就讲解如何用这些门构建更复杂的组合逻辑电路，然后又过渡到时序逻辑电路，再到状态机等等。这种层层递进的学习方式，极大地降低了学习难度，让我不容易产生畏难情绪。而且，书中的语言风格非常平实，没有过多的专业术语堆砌，即使是初学者也能较快地理解。我特别喜欢它在讲解每一个新概念时，都会回顾之前学过的知识点，帮助我建立知识体系的联系。这种“温故而知新”的学习方式，让我能够牢固掌握每一个知识点，并且对整个学科的脉络有了更清晰的认识。总而言之，这本书就像一位耐心而有经验的老师，一步步地引导我走进数字电子技术的殿堂。

评分☆☆☆☆☆

《数字电子技术基础/21世纪高等学校规划教材》这本书，对我来说，简直就是打开了新世界的大门。我一直对电子世界充满好奇，但总是觉得那些电路图和符号像是天书，摸不着头脑。直到我翻开这本教材，我才发现，原来数字电子技术并没有想象中那么高深莫测。书中的讲解循序渐进，从最基本的逻辑门开始，一步一步地深入。作者用非常清晰易懂的语言，结合大量的图示和实例，把抽象的概念变得具体起来。我尤其喜欢它对每一个概念的解释，都附带了实际的应用场景，让我能够理解这些知识点为什么重要，以及它们是如何在现实世界中发挥作用的。比如，当讲到组合逻辑电路时，它不仅介绍了各种门电路的功能，还举了比如交通信号灯控制、电子计算器等例子，让我一下子就明白了这些电路的实际意义。而且，书中的习题也很有针对性，能够帮助我巩固所学知识，并且发现自己的薄弱环节。读这本书的过程，就像是在和一位经验丰富的老师对话，他耐心地引导我，一点点地揭示数字世界的奥秘。我发现自己越来越喜欢钻研这些“小小的”电子元件，它们组合起来竟然能实现如此复杂的功能，真是太神奇了！