数字电子技术基础/高等学校电子信息类专业系列教材·教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会规划教材 [Fundamentals of Digital Electronics] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈文楷，范秀娟 著

图书标签:

• 数字电子技术
• 电子技术
• 数字电路
• 基础教材
• 高等学校教材
• 电子信息类
• 电路分析
• 逻辑电路
• 半导体
• 教学参考书

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302371687

版次：1

商品编码：11566385

品牌：清华大学

包装：平装

丛书名： 高等学校电子信息类专业系列教材 ，

外文名称：Fundamentals of Digital Electronics

开本：16开

出版时间：2014-10-01

用纸：胶版纸

页数：432##

内容简介

　　《数字电子技术基础/高等学校电子信息类专业系列教材·教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会规划教材》按照教育部高等学校电工电子基础课程教学指导委员会制订的“数字电子技术基础课程教学基本要求”编写。全书主要内容包括数制与码制、逻辑代数基础、门电路、VHDL语言基础、组合逻辑电路、触发器和可编程器件、时序逻辑电路的分析与设计、存储器、脉冲波形的产生和整形。
　　《数字电子技术基础/高等学校电子信息类专业系列教材·教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会规划教材》以CMOS逻辑门为主，减少晶体管和小规模集成电路的内容，讲述各种逻辑关系。引入可编程逻辑器件和VHDL语言的内容，把数字电路与VHDL语言描述融合在一起。在学习数字电路的同时学习VHDL语言描述方法。学习教材内容的同时引入QuartusⅡ仿真软件使学生初步掌握一种EDA软件的使用方法。
　　《数字电子技术基础/高等学校电子信息类专业系列教材·教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会规划教材》可作为电气工程、自动化、电子信息类、仪器仪表类等相关专业使用。也可供从事相关行业的工程技术人员参考使用。

内页插图

目录

第1章 数制与码制
内容提要
1.1 概述
1.2 数制的表示方法
1.3 十进制数与二进制数之间的转换
1.4 二进制算术运算
1.5 二进制数的反码和补码
1.6 带符号数的表示方法
1.7 十六进制数的转换及运算
1.8 码制的表示方法
本章小结
习题

第2章 逻辑代数基础
内容提要
2.1 概述
2.2 逻辑代数的3种基本运算
2.3 逻辑代数的基本公式和常用公式
2.3.1 逻辑代数的基本公式
2.3.2 逻辑代数的常用公式
2.4 逻辑函数及其表示方法
2.4.1 逻辑函数
2.4.2 逻辑函数的表示
2.5 逻辑函数的两种标准形式
2.5.1 逻辑函数的最小项和最大项
2.5.2 逻辑函数的最小项之和表达式
2.5.3 逻辑函数的最大项之积表达式
2.5.4 最小项之和与最大项之积之间的相互转换
2.6 逻辑函数的公式化简法
2.7 逻辑函数的卡诺图化简法
2.7.1 逻辑函数的卡诺图表示法
2.7.2 逻辑函数的卡诺图化简法
2.8 具有无关最小项的逻辑函数及其化简方法
本章小结
习题

第3章 门电路
内容提要
3.1 概述
3.2 CMOS逻辑电路
3.2.1 MOS晶体管的基本开关电路
3.2.2 CMOS反相器
3.2.3 CMOS与非门和或非门
3.2.4 扩展输入门
3.2.5 驱动门
3.2.6 CMOS 与�不颡卜敲�
3.3 CMOS逻辑门的电气特性
3.3.1 CMOS逻辑门的静态特性
3.3.2 HC和HCT系列
3.4 其他CMOS逻辑门
3.4.1 CMOS异或罗辑门
3.4.2 CMOS传输门
3.4.3 三态输出门
3.4.4 漏极开路输出门（OD门）
3.5 TTL门电路
3.5.1 双极型晶体管的开关特性
3.5.2 TTL反相门
3.5.3 TTL系列其他类型的逻辑门
3.6 TTL逻辑系列的电气特性
本章小结
习题

第4章 VHDL语言基础
内容提要
4.1 概述
4.1.1 EDA技术和HDL的发展
4.1.2 VHDL和Verilog HDL
4.2 VHDL程序结构
4.3 实体和结构体
4.4 用QuartusⅡ开发数字系统
4.4.1 QuartusⅡ集成环境开发软件
4.4.2 QuartusⅡ集成开发软件的特点
4.4.3 QuartusⅡ的基本开发流程
4.5 VHDL语法 Port、Mode、Type
4.6 VHDL信号的表示
4.7 VHDL程序结构语句
4.7.1 程序结构语句
4.7.2 并行语句结构
4.7.3 顺序语句
4.7.4 赋值语句
本章小结
习题

第5章 组合逻辑电路
内容提要
5.1 概述
5.2 组合逻辑电路的分析方法
5.3 组合逻辑电路的设计方法
5.4 加法器
5.4.1 半加器与全加器
5.4.2 二进制加法器
5.4.3 用VHDL实现加法器
5.5 译码器
5.5.1 二进制译码器
5.5.2 译码器应用
5.5.3 用VHDL语言设计译码器
5.6 BCD译码器和七段显示译码器
5.6.1 BCD译码器
5.6.2 BCD��7段显示译码器
5.6.3 用VHDL设计7段显示译码器
5.7 多路选择器
5.7.1 多路选择器的概念
5.7.2 MSI多路选择器
5.7.3 VHDL设计多路选择器
5.8 数值比较器
5.8.1 4位数值比较器
5.8.2 中规模（MSI）4位数值比较器
5.8.3 VHDL设计数值比较器
5.9 编码器
5.9.1 二进制编码器
5.9.2 优先编码器
5.9.3 VHDL优先编码器
本章小结
习题

第6章 触发器
内容提要
6.1 概述
6.2 SR锁存器
6.3 同步触发器
6.3.1 有使能控制端的SR锁存器
6.3.2 同步式SR触发器
6.3.3 同步式D触发器
6.4 主从式触发器
6.4.1 主从式触发器的结构
6.4.2 主从式D触发器
6.5 主从式JK触发器
6.6 边沿触发的触发器
6.6.1 边沿触发的方法
6.6.2 边沿触发的JK触发器
6.7 触发器的动态特性和时间参数
6.8 VHDL设计锁存器和触发器的库与程序包
6.8.1 库的概念及语法
6.8.2 库的分类
6.8.3 程序包
6.9 VHDL语言设计锁存器和触发器
6.9.1 SR锁存器方法
6.9.2 D锁存器设计方法
6.9.3 边沿触发的D触发器设计
6.9.4 异步置位/复位描述方法
6.9.5 同步置位/复位描述方法
6.9.6 JK触发器和Ｔ触发器的设计
本章小结
习题

第7章 时序逻辑电路的分析与设计
内容提要
7.1 概述
7.2 时序逻辑电路的分析方法
7.2.1 同步时序逻辑电路的分析
7.2.2 异步时序逻辑电路的分析
7.3 寄存器和移位寄存器
7.3.1 寄存器
7.3.2 移位寄存器
7.4 IC移位寄存器
7.4.1 74LS95B集成电路移位寄存器
7.4.2 双向移位寄存器
7.4.3 通用移位寄存器（74LS194）
7.5 寄存器与移位寄存器的VHDL设计
7.5.1 4D寄存器的VHDL设计
7.5.2 移位寄存器的VHDL设计
7.5.3 通用移位寄存器（74LS194）的VHDL设计
7.5.4 循环移位寄存器的VHDL设计
7.6 计数器
7.6.1 异步计数器
7.6.2 同步计数器
7.6.3 任意进制计数器
7.7 可逆计数器
7.7.1 减法计数器
7.7.2 同步可逆计数器
7.8 移位寄存器型计数器
7.8.1 环形计数器
7.8.2 扭环形计数器
7.8.3 移位寄存器型计数器的应用
7.9 VHDL计数器设计
7.9.1 VHDL设计二进制同步计数器
7.9.2 VHDL可逆计数器设计
7.9.3 VHDL设计具有置数、进位输出功能的同步计数器
7.10 状态机的设计
7.10.1 概述
7.10.2 状态机
7.10.3 状态机的设计方法与步骤
7.10.4 摩尔型状态机的设计
7.10.5 状态机的自启动设计
7.10.6 米利型状态机的设计
7.11 VHDL实现状态机的设计
7.11.1 摩尔型VHDL有限状态机的设计
7.11.2 米利型VHDL有限状态机设计
7.11.3 状态机的自启动VHDL设计
本章小结
习题

第8章 半导体存储器
内容提要
8.1 概述
8.2 随机存储器（RAM）
8.2.1 静态RAM
8.2.2 动态RAM（DRAM）
8.3 只读存储器（ROM）
8.3.1 掩膜只读存储器
8.3.2 可编程只读存储器（PROM和EPROM）
8.4 快闪存储器
8.5 存储器扩展及应用
8.5.1 位扩展方式
8.5.2 字扩展方式
8.6 存储器应用设计
8.6.1 ROM存储器应用的VHDL设计
8.6.2 RAM存储器应用的VHDL设计
本章小结
习题

第9章 可编程逻辑器件
内容提要
9.1 概述
9.2 基本可编程逻辑器件
9.3 通用阵列逻辑GAL
9.3.1 GAL的结构与原理
9.3.2 GAL16V8的结构及应用
9.4 HDPLD
9.4.1 阵列扩展型CPLD
9.4.2 现场可编程门阵列（FPGA）
9.5 用PLD实现数字系统
本章小结
习题

第10章 波形发生和整形电路
内容提要
10.1 概述
10.2 施密特触发器
10.3 555多谐振荡器
10.4 单稳态多谐振荡器
本章小结
习题

第11章 模数�彩�模转换器
内容提要
11.1 概述
11.2 D/A 转换器
11.2.1 权电阻网络D/A 转换器
11.2.2 倒T形电阻网络D/A 转换器
11.2.3 双极性输出的D/A 转换器
11.2.4 D/A 转换器的转换精度和转换速度
11.3 A/D转换器
11.3.1 逐次逼近型A/D转换器
11.3.2 积分型A/D转换器
11.3.3 A/D转换器的几个主要参数
本章小结
习题

附录 AQuartusⅡ的使用方法

参考文献

前言/序言

数字电子技术基础：开启智能时代的设计之钥 在信息技术飞速发展的今天，数字世界已渗透到我们生活的方方面面。从智能手机的芯片到人工智能的算法，从通信网络的传输到物联网的连接，无一不闪耀着数字电子技术的智慧之光。掌握数字电子技术，便是掌握驱动现代科技进步的核心密码，是每一位投身电子信息领域的探索者必备的基石。 本书旨在为高等学校电子信息类专业学生提供一套系统、严谨且富有前瞻性的数字电子技术学习指南。我们将带领您深入浅出地探索数字世界的奥秘，从最基本的逻辑门电路出发，逐步构建起复杂的数字系统。这是一段充满发现与创造的旅程，我们将一同揭示电子信号如何在逻辑的殿堂中翩跹起舞，最终转化为我们赖以生存和发展的数字智能。 第一部分：数字世界的基石——二进制与逻辑运算 我们的旅程始于数字世界的语言：二进制。与我们日常熟悉的十进制计数方式不同，二进制只使用0和1两个数字来表示一切信息。本书将详细介绍二进制数的表示、运算（如加法、减法、乘法、除法）以及不同进制之间的转换。我们将理解二进制如何成为计算机内部信息处理的基础，以及它如何以其简洁高效的特性，为海量数据的存储和传输奠定根基。 接着，我们将步入逻辑运算的殿堂。在这里，逻辑门电路——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）——将成为我们手中最基本的工具。我们将深入剖析这些基本门电路的逻辑功能、真值表，以及它们在物理实现上的原理。通过对这些基本单元的理解，我们将为构建更复杂的数字电路打下坚实的基础。 第二部分：组合逻辑电路——实现复杂的逻辑功能 基于基本逻辑门，我们能够组合出功能更为强大的组合逻辑电路。本书将重点介绍两种重要的组合逻辑电路：编码器和译码器。编码器负责将输入的多种信号转换为特定的二进制代码，而译码器则相反，将二进制代码转换为特定的控制信号。我们将学习如何设计和分析这些电路，理解它们在数据选择、显示驱动等领域的广泛应用。 此外，我们还将深入探讨数据选择器（Multiplexer，MUX）和数据分配器（Demultiplexer，DEMUX）。数据选择器能够根据控制信号从多个输入中选择一个信号输出，而数据分配器则能将一个输入信号分配给多个输出中的一个。这两种电路是构建通用数据通路和控制逻辑的关键组件，其设计和分析方法是数字电路设计中不可或缺的技能。 本书还将详细介绍加法器和减法器。从半加器、全加器到多位加法器，我们将一步步掌握实现二进制算术运算的电路原理。减法器的实现则常常通过加法器结合补码运算来完成，我们将学习这种巧妙的设计思想。理解这些算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit, ALU）的设计，将为我们理解微处理器如何进行数据运算打下基础。 第三部分：时序逻辑电路——掌握时间和状态的奥秘 如果说组合逻辑电路是“即时反应”，那么时序逻辑电路则是“记忆与延时”。时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还与电路的“状态”（即过去输入序列的影响）有关。本书将从最基本的触发器（Flip-Flop）入手，如SR触发器、D触发器、JK触发器和T触发器。我们将深入理解触发器作为基本存储单元的工作原理，它们如何通过时钟信号实现状态的翻转和保持。 在此基础上，我们将进一步学习锁存器（Latch）和寄存器（Register）。锁存器是触发器的基础，而寄存器则是由多个触发器组成的存储单元，能够存储多位二进制信息，是构成计算机内存和数据缓存的关键。 接着，我们将探索计数器（Counter）。计数器能够按照一定的顺序输出特定的二进制序列，常用于定时、分频和事件计数。我们将学习同步计数器和异步计数器的工作原理，并了解如何设计各种功能的计数器，例如二进制计数器、十进制计数器以及可预置的计数器。 移位寄存器（Shift Register）是另一类重要的时序逻辑电路。移位寄存器可以将存储在其中的二进制数据进行左移或右移操作，是实现串并转换、数据延迟和数字信号处理的重要器件。本书将详细介绍各种类型的移位寄存器，如串入并出（SIPO）、并入串出（PISO）、串入串出（SISO）和并入并出（PIPO）移位寄存器，以及它们的典型应用。 第四部分：存储器与可编程逻辑器件——构建大型数字系统 随着数字电路复杂度的不断提升，高效可靠的存储器设计与应用变得尤为重要。本书将介绍不同类型的存储器，包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。我们将详细探讨静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）的工作原理、结构特点和应用场景。同时，我们也将介绍各类ROM，如掩膜ROM（MROM）、可编程只读存储器（PROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）和电可擦除可编程只读存储器（EEPROM），以及闪存（Flash Memory）的工作原理和发展趋势。 在现代数字系统设计中，可编程逻辑器件（Programmable Logic Devices, PLDs）扮演着至关重要的角色。本书将介绍现场可编程门阵列（FPGA）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）等主流PLD器件。我们将学习它们的基本结构、工作原理以及如何利用硬件描述语言（HDL），如Verilog或VHDL，来实现复杂的数字逻辑功能。PLD技术的出现极大地提高了数字电路设计的灵活性和效率，使得快速原型验证和定制化设计成为可能。 第五部分：数字电路的设计与分析方法——从理论到实践 为了更好地掌握数字电子技术的精髓，本书将系统介绍数字电路的设计与分析方法。我们将学习如何利用卡诺图（Karnaugh Map）和奎恩-麦克拉斯基（Quine-McCluskey）算法等方法，对组合逻辑电路进行最优化设计，从而简化电路结构，降低功耗，提高性能。 此外，我们还将探讨时序逻辑电路的时序分析，包括建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）等概念，以及时钟偏移（Clock Skew）和传播延迟（Propagation Delay）等对电路性能的影响。理解这些时序约束对于设计稳定可靠的时序逻辑电路至关重要。 本书还将引导读者了解逻辑综合、布局布线等EDA（Electronic Design Automation）工具的基本流程。通过对这些现代设计工具的学习，读者将能够将理论知识转化为实际可用的电路设计，并为进一步深入学习数字集成电路设计奠定坚实的基础。 展望未来 数字电子技术作为信息时代的驱动力，其发展从未止步。从微处理器的摩尔定律到人工智能的算力需求，数字电子技术的进步不断挑战着人类的认知边界。本书所涵盖的知识，是您理解和参与这一伟大变革的起点。 通过本书的学习，您将不仅仅掌握一套技术，更将培养起严谨的逻辑思维、优秀的工程实践能力和勇于探索创新的精神。我们相信，这本书将成为您在数字电子技术领域不断前进的有力伙伴，助您在未来的科技浪潮中乘风破浪，书写属于自己的辉煌篇章。

评分☆☆☆☆☆

对于我们这些即将步入嵌入式系统开发领域的学生来说，数字电子技术无疑是基石。而《数字电子技术基础》这本书，正如其名，为我们打下了坚实的地基。我最欣赏它的是其中对二进制算术运算的精辟阐述，比如补码的引入，不仅解释了负数在计算机中的表示方式，还巧妙地简化了减法运算，这对于理解计算机底层是如何进行算术操作至关重要。书中关于代数化简和卡诺图化简的对比也非常有价值，它让我们看到不同简化方法各有优劣，能够根据实际情况选择最合适的工具。我尤其喜欢书中关于组合逻辑电路设计的章节，作者从具体需求出发，一步步构建出功能电路，例如四位加法器、多路选择器等，这些都是实际应用中常见的模块，通过对这些模块的深入理解，我们能更好地掌握如何将需求转化为电路实现。此外，书中对时序逻辑电路的讲解，如JK触发器、D触发器等，也比我之前接触过的更为系统和透彻，特别是对时序约束和竞争冒险的讨论，对于避免实际电路设计中的错误非常有指导意义。

评分☆☆☆☆☆

作为一个非专业背景但对技术有浓厚兴趣的读者，我一直希望找到一本能让我真正理解数字世界运作原理的书籍。《数字电子技术基础》给我带来了惊喜。这本书并没有像某些专业书籍那样，上来就充斥着难以理解的术语和公式，而是从最基础的逻辑概念入手，比如“真”与“假”的判断，然后逐步引入逻辑门，再到更复杂的组合和时序逻辑。我尤其喜欢书中对“冒泡排序”逻辑实现的比喻，虽然它只是一个简化的示例，但却让我窥见了算法如何在硬件层面被实现。书中对“译码器”和“编码器”的讲解也很有趣，就像给不同的信号起了不同的名字，又或者给名字赋予了特定的含义。我跟着书中的图示，尝试用纸笔模拟一些简单的电路，虽然效率不高，但却让我对信号的传递和逻辑的变化有了更直观的感受。这本书让我觉得，数字电子技术不仅仅是电路和公式，更是一种思维方式，一种如何用简单、清晰的逻辑来解决复杂问题的能力。它让我对身边的电子产品有了新的认识，也激发了我进一步探索数字世界的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

我对数字电子技术一直抱有一种既敬畏又好奇的态度。接触过一些零散的电子知识，但总感觉像是海边捡拾的贝壳，不成体系。直到我拿到这本《数字电子技术基础》，才感觉自己真正踏入了数字世界的殿堂。这本书最吸引我的地方在于它的循序渐进。从最简单的逻辑门电路，到组合逻辑电路，再到时序逻辑电路，每一步都建立在前一步的基础上，不会让你感到突兀。我印象最深的是关于卡诺图化简的部分，以往我总是觉得这是一种繁琐的计算，但在书中，作者用清晰的步骤和图示，一步步引导我如何寻找相邻的“1”，如何合并，如何得到最简表达式。这让我不再惧怕复杂的逻辑表达式，反而觉得它是一种优雅的数学工具。书中还有很多例题，解析非常详细，涵盖了从电路分析到电路设计的各个方面，我跟着练习了很多，感觉自己的逻辑分析能力有了明显的提升。这本书真的让我觉得，数字电子技术并没有那么遥不可及，只要掌握了正确的方法和思路，每个人都能从中找到乐趣，并掌握一定的知识。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在电子工程领域摸爬滚打多年的学生，对数字电子技术的理解早已深入骨髓。然而，偶然翻阅这本《数字电子技术基础》时，还是被其严谨的逻辑体系和出色的内容组织所折服。它并非仅仅罗列知识点，而是构建了一个完整的知识框架，从最基本的逻辑运算，到复杂的集成电路设计，层层递进，逻辑清晰。我尤其欣赏书中对各种数制转换的讲解，虽然这是基础中的基础，但作者通过多种方法的对比和详细的推导，让原本枯燥的计算变得条理分明，也加深了我对不同数制之间内在联系的理解。更值得一提的是，书中对时序逻辑电路的阐述，比如触发器、寄存器、计数器等，采用了大量的时序图和状态转移图，这些图示不仅直观易懂，更能帮助读者快速把握电路的工作原理和状态变化。我记得在学习CMOS集成电路的章节时，作者深入浅出地介绍了不同门电路的实际结构和工作特性，甚至包括了功耗和速度的权衡，这些细节对于理解实际芯片的设计至关重要。这本书不仅仅是知识的堆砌，更像是一位经验丰富的工程师在传授他的心得和方法，让人受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

一本让我眼前一亮的教材，虽然我不是电子信息专业的学生，但出于对数字世界的好奇，我抱着试试看的心态翻开了它。一开始，我确实被各种图表和公式吓到，但随着阅读的深入，我惊喜地发现，作者并没有把所有东西都讲得晦涩难懂。那些看似复杂的逻辑门，在作者的耐心讲解下，就像一个个小小的开关，通过不同的组合，能够实现各种奇妙的功能。我特别喜欢书中对“与门”、“或门”等基础概念的阐述，用了很多贴近生活的比喻，比如“下雨且有风”才能启动雨刮器（与门），“或者天黑或者有车灯”就亮起大灯（或门）。这种方式让抽象的逻辑变得生动形象，也让我这个门外汉也能感受到其中蕴含的逻辑之美。而且，书中还穿插了一些小案例，展示了这些基础元件是如何构建出更复杂的数字系统的，比如简单的计数器、译码器等。虽然我对这些案例的原理还不能完全领会，但它给了我一个宏观的认识，原来我们日常接触到的很多电子设备，背后都隐藏着如此精妙的数字设计。这本书让我看到了数字电子技术并非高不可攀，而是可以通过清晰的逻辑和条理来理解的。