普通高等教育“十二五”规划教材:数字电子技术基础(第二版)

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王义军,韩学军 编
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出版社: 中国电力出版社
ISBN:9787512359192
版次:2
商品编码:11525406
包装:平装
开本:16开
出版时间:2014-08-01
页数:304
字数:460000

具体描述

内容简介

《普通高等教育“十二五”规划教材 数字电子技术基础(第二版)》共分为九章,主要内容包括:绪论、逻辑代数基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器电路、时序逻辑电路、脉冲波形产生与整形电路、半导体存储器以及可编程逻辑器件、数模和模数转换电路。在各章的内容编排上,力求便于学生自学,各章节内容以基础知识和掌握逻辑关系为主,集成电路以外特性为主,减少对内部结构的讲解;多增加了例题和课后习题。

前言/序言


电子技术的世界:原理、应用与未来 前言 在信息爆炸的时代,电子技术以前所未有的速度渗透到我们生活的方方面面,从智能手机到家用电器,从汽车到航空航天,电子技术的触角无处不在。理解电子技术的基石,掌握其运行的奥秘,已成为现代人必备的素养之一。本书旨在为读者构建一个全面而深入的电子技术知识体系,涵盖从基础原理到前沿应用的广阔领域,引领读者遨游于数字世界的奇妙旅程。 第一部分:数字世界的基石——逻辑与运算 我们生活在一个以“0”和“1”构成的数字世界。数字电子技术的核心在于对这些离散信号的逻辑处理和运算。本部分将带领读者走进数字逻辑的世界,理解其基本构成要素和运作方式。 二进制的魅力: 数字世界以二进制为语言,本节将深入探讨二进制计数系统,包括其与十进制的相互转换,以及在计算机和电子设备中的基础地位。我们将揭示为什么这种看似简单的“开”与“关”能够承载如此丰富的信息。 逻辑门:数字世界的积木: 逻辑门是构成所有数字电路的基本单元。本书将详尽介绍最常见的逻辑门,如与门(AND)、或门(OR)、非门(NOT)、与非门(NAND)、或非门(NOR)、异或门(XOR)和同或门(XNOR)。通过直观的图示和实例,我们将解释它们的逻辑功能,以及它们如何组合实现更复杂的逻辑运算。 布尔代数:逻辑世界的数学语言: 布尔代数是分析和设计数字电路的强大工具。本节将介绍布尔代数的基本定理和定律,如交换律、结合律、分配律、德摩根定律等,并展示如何利用布尔代数对逻辑表达式进行化简,从而优化电路设计,减少器件数量,提高效率。 组合逻辑电路:门电路的艺术性组合: 组合逻辑电路由逻辑门直接连接而成,其输出仅取决于当前的输入状态。我们将深入分析各类重要的组合逻辑电路,包括: 编码器与译码器: 它们负责将一种数字代码转换为另一种,在数据传输和控制系统中扮演着关键角色。 多路选择器(MUX)与多路分配器(DEMUX): 它们如同电子开关,能够根据控制信号选择输入信号输出或将输入信号分配到不同的输出端,是实现数据通路选择和分配的核心部件。 加法器与减法器: 计算机的算术逻辑单元(ALU)的核心组件,实现二进制的加减运算,是数字计算的基石。 时序逻辑电路:记忆与状态的演变: 与组合逻辑电路不同,时序逻辑电路的输出不仅取决于当前输入,还取决于之前的状态,这使得它们能够“记忆”信息。本节将重点介绍: 触发器: 触发器是最基本的时序逻辑单元,能够存储一位二进制信息。我们将详细介绍SR触发器、D触发器、JK触发器和T触发器,理解它们的翻转特性和应用。 寄存器: 寄存器是由多个触发器组成的单元,用于存储一组二进制数。我们将探讨并行加载、移位等功能,以及它们在数据暂存中的作用。 计数器: 计数器能够按照特定顺序逐个产生状态,实现对脉冲信号的计数。我们将区分同步计数器和异步计数器,并介绍它们在定时、分频等方面的应用。 状态机: 状态机是描述和设计具有有限状态的系统的模型,广泛应用于控制器设计。我们将介绍有限状态机(FSM)的概念,包括状态转移图和状态转移表,并展示如何设计简单的控制器。 第二部分:模拟世界的触角——信号的转换与处理 虽然数字技术日益普及,但现实世界中大量的信号仍然是模拟的。电子技术在连接模拟与数字世界,以及对模拟信号进行有效处理方面发挥着不可替代的作用。 半导体器件:电子世界的精巧构造: 半导体器件是现代电子技术的核心。本节将介绍: PN结: 它是二极管和三极管等器件的基本结构,理解PN结的单向导电性是理解后续器件的基础。 二极管: 作为最基本的半导体器件,二极管具有单向导电性,在整流、稳压、信号检波等电路中有着广泛应用。我们将介绍不同类型的二极管,如普通二极管、稳压二极管(齐纳管)、发光二极管(LED)、光电二极管等。 三极管(BJT): 三极管是电子电路中的“电流放大器”,能够实现信号的放大和开关功能。我们将深入分析其工作原理,包括放大区、截止区和饱和区,以及共发射极、共集电极和共基极三种基本接法。 场效应管(FET): FET是另一种重要的半导体器件,与BJT相比,它具有输入阻抗高等优点。我们将介绍JFET和MOSFET,并分析其在放大和开关电路中的应用。 模拟信号的转换: 放大器: 放大器是电子电路中最基本的功能单元之一,能够将微弱的信号放大到足以被处理或输出的水平。我们将介绍不同类型的放大器,如运算放大器(Op-amp)及其基本配置(同相放大、反相放大、加法、减法等),以及功率放大器。 滤波器: 滤波器用于选择性地允许某些频率的信号通过,同时衰减其他频率的信号。我们将介绍低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器,以及它们的频率响应特性。 振荡器: 振荡器能够产生周期性的电信号,是许多电子系统(如时钟、通信设备)的基础。我们将介绍正弦波振荡器和方波振荡器等基本类型。 模数转换(ADC)与数模转换(DAC): ADC: 将连续的模拟信号转换为离散的数字信号,是模拟信号数字化的关键步骤。我们将介绍ADC的采样、量化和编码过程,以及常见的ADC类型,如逐次逼近型ADC、双积分型ADC等。 DAC: 将数字信号转换为模拟信号,用于将计算机输出的数字信息转化为声音、图像等模拟形式。我们将介绍DAC的基本原理和常见的DAC类型。 第三部分:应用的光辉——电子技术在现代生活中的身影 电子技术并非孤立存在于理论之中,它已经深刻地改变了我们的生活和社会。本部分将展现电子技术在各个领域的广泛应用,让读者感受到科技的魅力。 计算机与信息处理: 微处理器: 计算机的“大脑”,负责执行指令和处理数据。我们将简要介绍微处理器的基本结构和工作原理。 存储器: 存储器是计算机存储数据和程序的地方,包括RAM(随机存取存储器)和ROM(只读存储器),以及各种非易失性存储设备。 数字信号处理器(DSP): 专用于处理数字信号的处理器,在音频、视频处理、通信等领域发挥着重要作用。 通信系统: 调制与解调: 将信息信号加载到载波信号上(调制),以及从载波信号中恢复信息信号(解调)的过程,是无线通信的关键。 无线通信技术: 从手机通信到Wi-Fi,再到卫星通信,电子技术为我们带来了便捷的交流方式。 光纤通信: 利用光信号在光纤中传输信息,具有高带宽、低损耗的特点。 控制系统: 传感器: 将物理量(如温度、压力、光线)转换为电信号的设备。 执行器: 将电信号转换为物理动作的设备,如电机、阀门等。 自动控制: 利用反馈机制,使系统能够自主地保持在期望的状态,如工业自动化、机器人技术等。 消费电子产品: 家电智能化: 电视、冰箱、空调等传统家电的智能化升级,极大地提升了生活的便利性。 音频与视频技术: MP3播放器、数码相机、高清电视等,都离不开精密的电子电路设计。 可穿戴设备: 智能手表、健康追踪器等,将电子技术融入日常穿戴,提供健康监测和信息服务。 工业与医疗应用: 工业自动化: PLC(可编程逻辑控制器)、工业机器人等,提高了生产效率和产品质量。 医疗诊断与治疗设备: CT扫描仪、核磁共振仪、心电图仪等,为疾病的诊断和治疗提供了强有力的支持。 第四部分:展望未来——电子技术的无限可能 电子技术的发展从未止步,新的理论和技术不断涌现,预示着更加激动人心的未来。 集成电路(IC)的微缩化与高性能化: 摩尔定律仍在继续,更小、更快、更强大的芯片将驱动下一代技术。 物联网(IoT): 连接万物,实现设备间的智能感知、通信和控制,将彻底改变我们的生活和工作方式。 人工智能(AI)与机器学习: 电子技术是AI硬件基础,AI的进步将反过来推动电子技术的创新。 量子计算: 探索超越经典计算能力的新型计算范式,可能带来革命性的科学突破。 生物电子学: 将电子技术与生物学相结合,开发新的医疗技术、人机接口等。 可持续电子技术: 关注能源效率、环保材料和绿色制造,构建更可持续的电子产业。 结语 本书力求以清晰的逻辑、丰富的案例和深入的分析,为读者提供一个扎实的电子技术知识基础。无论是初学者还是有一定基础的读者,都能从中受益。掌握了电子技术的原理,就如同掌握了理解现代社会运作逻辑的一把钥匙。希望本书能够激发您对电子技术更深层次的兴趣,鼓励您在探索数字世界的道路上不断前行。

用户评价

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循序渐进的探索,点亮迷茫的心 说实话,刚开始接触这本《数字电子技术基础(第二版)》时,我并没有抱太高的期望。毕竟,数字电子这门课在我看来,就像是一座高耸的山峰,而我只是一个初出茅庐的小学生,连登山杖都还没拿稳。然而,这本书却像一位耐心且经验丰富的向导,一步步引领我攀登。它没有一下子就把我推到险峻的山崖,而是从平缓的山脚开始,细致地讲解每一块石头、每一棵小草。 最让我感到惊喜的是,它并没有仅仅停留在理论的讲解上。对于每一个重要的概念,比如组合逻辑电路和时序逻辑电路,它都给出了非常详尽的讲解,并且附带了大量精心设计的例题。这些例题不仅仅是简单的计算,更像是一个个小小的挑战,引导我去思考电路的工作原理,如何分析输入输出的关系。当我通过这些例题,一步步拆解复杂的电路,理解它们的功能时,我感觉自己就像在解锁一个个数字世界的奥秘。特别是在学习触发器和寄存器的时候,书中对它们的工作时序和状态转换的描述,配以清晰的状态转移图,让我这个对“时序”这个概念感到困惑的学生,一下子豁然开朗。它让我明白,数字电路并非冰冷的逻辑堆砌,而是有着精妙的时间维度在其中运作。

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深入的剖析,揭示数字世界的精妙 随着学习的深入,我开始意识到,《数字电子技术基础(第二版)》的魅力远不止于基础概念的讲解。它在某些章节,特别是关于时序逻辑电路和半导体存储器部分,展现出了相当的深度和广度。书中对不同类型的触发器(SR、JK、D、T)的工作原理进行了详尽的分析,并且不仅仅是描述其功能,还深入探讨了它们在实际电路中的时钟边沿触发、电平触发等特性,以及可能出现的竞争与险象问题。这种细致入微的分析,让我能够更深刻地理解数字电路在动态工作中的复杂性。 此外,关于集成电路部分,这本书并没有止步于简单的介绍,而是对半导体存储器,如SRAM、DRAM、ROM、EEPROM等,进行了相对深入的介绍。它不仅仅讲解了这些存储器的基本结构和工作原理,还对其读写时序、容量扩展、以及在实际应用中的一些考虑因素也进行了提及。这让我意识到,数字电路的学习并非简单的逻辑组合,而是一个涉及信号传输、时序控制、以及物理实现的复杂系统工程。这本书在某些章节的深入讲解,让我看到了数字电子技术的精妙之处,也激发了我进一步探索的兴趣。

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初识数字电路,懵懂中窥见门道 拿到这本《数字电子技术基础(第二版)》纯属偶然,当时我还在为期末的数字电路考试焦头烂额。学校推荐的参考书似乎总是晦涩难懂,公式推导看得我头昏脑涨,一个个逻辑门符号也像天书一般。翻开这本教材,第一感觉是排版清晰,图文并茂,至少在视觉上没有给我太大的压力。它从最基础的数制和编码开始,一步步引导我理解二进制的奇妙世界。BCD码、格雷码这些概念,在其他书中可能只是寥寥数语带过,但这里却用了相当篇幅,配以详细的转换方法和实例,让我这个初学者也能慢慢消化。 尤其让我印象深刻的是关于逻辑代数和布尔表达式的部分。我以前总觉得这些代数运算很抽象,枯燥乏味。但这本书通过大量的化简例子,以及它们如何对应到实际的逻辑门电路,让我看到了理论与实践的联系。它没有一开始就抛出复杂的定理,而是从基本定律入手,例如交换律、结合律、分配律,然后层层递进到德摩根定律等,每一步都带着清晰的推导和清晰的图示。当我能够自己动手化简一个复杂的表达式,并将其映射成一个简单的电路时,那种成就感是无法言喻的。它让我意识到,数字世界虽然看似复杂,但背后却有着严谨的逻辑和规律可循。这本书虽然厚重,但细细品读,确实能让人在数字电路的海洋中找到航行的方向。

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系统性的梳理,构建完整的知识体系 在我学习数字电子技术的过程中,最大的挑战之一就是如何将零散的知识点串联起来,形成一个完整的知识体系。而这本《数字电子技术基础(第二版)》恰恰在这方面提供了极大的帮助。它不仅仅是知识的堆砌,而是一个逻辑严谨、结构清晰的系统性梳理。从最基础的数制、编码,到逻辑代数、门电路,再到组合逻辑电路、时序逻辑电路,以及最后的存储器和脉冲信号发生器,每一个章节都承接前一章节的内容,层层递进,自然过渡。 最让我欣赏的是,书中在每个章节的结尾,都会有小结和习题。这些小结能够帮助我巩固本章的重点内容,而习题则涵盖了从基础概念理解到复杂电路分析的各种题型,能够有效地检验我的学习成果。而且,本书在讲解过程中,始终贯穿着“应用驱动”的思想,很多理论知识的引入,都伴随着实际的应用场景,让我能够更直观地理解这些理论的价值。通过这本书的学习,我感觉自己不再是东一榔头西一棒子的零散知识点,而是构建起了一个相对完整的数字电子技术知识框架,这为我今后深入学习更高级的数字逻辑设计打下了坚实的基础。

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理论与实践的桥梁,搭建自信的阶梯 对于我这样的工科学生来说,理论知识的学习最终还是要回归到实践应用。而这本《数字电子技术基础(第二版)》恰恰在这方面做得相当出色。它并没有将理论知识孤立起来,而是很巧妙地将它们与实际的电路实现联系起来。在我学习组合逻辑电路时,书中不仅仅讲解了如何设计和化简,还介绍了各种基本门电路(如与门、或门、非门)以及它们在集成电路中的实现方式。这些信息让我明白,我们纸上谈兵的逻辑门,在现实中是如何被制造出来的。 更重要的是,书中引入了许多典型的数字集成电路芯片,比如74系列TTL芯片和CMOS芯片,并对其功能和引脚进行了介绍。这让我第一次看到了,原来那些抽象的逻辑功能,可以被封装在小小的芯片里,并在实际的电路板上发挥作用。当我学习了多路选择器、译码器、编码器等组合逻辑电路后,书中立刻展示了如何使用这些芯片来构建更复杂的系统,比如数据选择、地址译码等。这种从抽象概念到具体器件,再到系统设计的过渡,让我感觉学习过程非常充实,也为我将来进行硬件设计打下了坚实的基础。这本书就像一座坚固的桥梁,连接了我的理论知识和实际动手能力,让我对未来从事电子工程领域充满了信心。

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