数字电子技术及应用

本书主要是针对应用型本科院校和高等职业院校的电子类学生编写的，在内容的编排上结合应用型人才的特点，做到基础理论适当，对公式、定理的推导及证明从简，知识深入浅出，原理简洁易懂。本书以能力培养为主线，以应用为目的，着重介绍电子电路的适用范围及分析、设计、调试方法，更加注重理论应用于实践的特色。全书叙述简明，概念清楚，知识结构合理，重点突出。学生通过本门课程的学习，可以提高实践应用能力，为今后的学习打下良好的基础。

全书共分10章。理论内容主要包括逻辑代数、集成门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲信号的产生与整形、模拟量和数字量的转换、半导体存储器和可编程逻辑器件。在每一章中，都结合相应内容设有实际应用电路举例。本书第9章为可编辑逻辑器件的应用，第10章为数字电路应用设计举例，其中列举了三个数字系统设计实例，使理论与实践互相依托，紧密结合，构成该教材的优选特点。

郭宏，哈尔滨华德学院教师，主要讲授数字电子技术等课程，多年来在教学第一线，出版多本教材，深受广大师生的喜爱。

第1章 逻辑代数基础知识 1 1.1  数字电路概述  1 1.1.1  数字信号与数字电路  1 1.1.2  数字电路的特点  1 1.1.3  数字电路的优点  2 1.1.4  数字电路的分类  2 1.1.5  数字电路的典型应用  3 1.2  数制与编码  4 1.2.1  数制  4 1.2.2  不同进制数之间的相互转换  6 1.2.3  编码  8 1.3  逻辑代数基础  11 1.3.1  逻辑代数的基本概念与基本 运算  11 1.3.2  几种常用的复合逻辑运算  14 1.3.3  逻辑函数的相等  17 1.4  逻辑代数中的基本公式、定律和 规则  17 1.4.1  基本公式和定律  17 1.4.2  逻辑代数中的基本规则  20 1.5  逻辑函数的化简  21 1.5.1  逻辑函数的标准与或式和最简 表达式  21 1.5.2  逻辑函数的公式化简法  24 1.5.3  逻辑函数的图形化简法  26 1.5.4  具有约束的逻辑函数的化简  29 1.6  逻辑函数的表示方法及其相互 之间的转换  32 1.6.1  逻辑函数的几种表示方法  32 1.6.2  5种表示方法的转换  33 本章小结  34 习题  34 第2章  集成门电路  39 2.1  概述  39 2.1.1  逻辑门电路的概念  39 2.1.2  正逻辑与负逻辑  39 2.1.3  分立门电路和集成门电路  40 2.2  半导体器件的开关特性  40 2.2.1  二极管的开关特性  40 2.2.2  三极管的开关特性  41 2.2.3  场效应管的开关特性  43 2.3  分立元器件门电路  45 2.3.1  二极管与门和或门  45 2.3.2  三极管非门  47 2.4  TTL集成门电路  48 2.4.1  TTL与非门  48 2.4.2  TTL与非门电路的主要外部 特性  49 2.4.3  TTL反相器、或非门、与门、 或门、与或非门和异或门  54 2.4.4  TTL集电极开路门和三态门  56 2.4.5  其他双极型集成电路  58 2.4.6  TTL电路产品系列和主要 参数  59 2.5  CMOS集成门电路  59 2.5.1  CMOS集成门电路的构成  59 2.5.2  CMOS漏极开路门、三态门和 传输门  61 2.5.3  CMOS集成门电路的主要外部 特性  62 2.5.4  CMOS电路产品系列和主要 参数  64 2.6  集成电路使用中应注意的几个 问题  65 本章小结  67 习题  67 第3章  组合逻辑电路  72 3.1  概述  72 3.2  组合逻辑电路的分析方法  72 3.3  组合逻辑电路的设计方法  74 3.4  加法器和数值比较器  77 3.4.1  加法器  77 3.4.2  数值比较器  80 3.5  编码器和译码器  82 3.5.1  编码器  82 3.5.2  译码器  85 3.6  数据选择器和分配器  90 3.6.1  数据选择器  90 3.6.2  数据分配器  91 3.7  组合逻辑电路的竞争与冒险  92 3.7.1  竞争-冒险的概念及产生的 原因  92 3.7.2  竞争-冒险的判断方法  93 3.7.3  消除竞争-冒险的方法  93 3.8  组合逻辑电路的应用举例  95 本章小结  97 习题  97 第4章  触发器  102 4.1  概述  102 4.2  基本RS触发器  103 4.2.1  电路结构及功能特点  103 4.2.2  应用实例  105 4.2.3  集成基本RS触发器  106 4.3  同步触发器  108 4.3.1  同步RS触发器  108 4.3.2  同步JK触发器  110 4.3.3  同步D触发器  111 4.3.4  同步触发器存在的问题  114 4.4  无空翻触发器  114 4.4.1  主从触发器  114 4.4.2  边沿D触发器  117 4.4.3  边沿JK触发器  121 4.5  不同类型触发器间的相互转换  124 4.5.1  将JK触发器转换为RS触发 器、D触发器、T触发器和 T'  触发器  125 4.5.2  将D触发器转换为JK触发 器、T触发器、T'触发器和 RS触发器  127 4.6  触发器电气特性  129 4.7  常用集成触发器及其应用举例  130 本章小结  132 习题  132 第5章  时序逻辑电路  136 5.1  概述  136 5.1.1  时序逻辑电路的特点  136 5.1.2  时序逻辑电路的分类  137 5.2  时序逻辑电路的基本分析和 设计方法  137 5.2.1  时序逻辑电路的基本分析 方法  137 5.2.2  时序逻辑电路的基本设计 方法  142 5.3  计数器  148 5.3.1  计数器的特点和分类  148 5.3.2  二进制计数器  149 5.3.3  十进制计数器  158 5.3.4  N进制计数器  161 5.4  寄存器  165 5.4.1  寄存器的特点和分类  165 5.4.2  基本寄存器  166 5.4.3  移位寄存器  167 5.5  顺序脉冲发生器  174 5.5.1  计数型顺序脉冲发生器  174 5.5.2  移位型顺序脉冲发生器  175 5.6  时序逻辑电路的应用举例  178 本章小结  181 习题  182 第6章  脉冲产生与整形电路  188 6.1  概述  188 6.2  施密特触发器  188 6.2.1  555定时器的电路结构及 工作原理  188 6.2.2  由555定时器构成的施密 特触发器  190 6.2.3  由逻辑门电路构成的施密 特触发器  192 6.2.4  集成施密特触发器  193 6.2.5  施密特触发器的应用  194 6.3  多谐振荡器  195 6.3.1  由555定时器构成的多谐 振荡器  196 6.3.2  由逻辑门电路构成的多谐 振荡器  198 6.3.3  石英晶体多谐振荡器  199 6.3.4  多谐振荡器的应用举例  200 6.4  单稳态触发器  202 6.4.1  由555定时器构成的单稳态 触发器  202 6.4.2  由逻辑门电路构成的单稳态 触发器  204 6.4.3  集成单稳态触发器  206 6.4.4  单稳态触发器的应用举例  208 本章小结  209 习题  210 第7章  数模与模数转换电路  214 7.1  概述  214 7.2  D/A转换器  215 7.2.1  D/A转换器的基本原理及 电路组成  215 7.2.2  权电阻网络D/A转换器  216 7.2.3  倒T型电阻网络D/A 转换器  217 7.2.4  D/A转换器的转换精度、 速度和主要参数  218 7.2.5  D/A转换器及其应用举例  219 7.3  A/D转换器  220 7.3.1  A/D转换的一般步骤和 取样定理  220 7.3.2  并联比较型A/D转换器  222 7.3.3  逐次渐近型A/D转换器  223 7.3.4  双积分型A/D转换器  225 7.3.5  A/D转换器的转换精度和 转换速度  227 7.3.6  集成A/D转换器的应用 举例  227 本章小结  229 习题  229 第8章  半导体存储器和可编程 逻辑器件  232 8.1  概述  232 8.2  只读存储器  232 8.2.1  ROM的结构及工作原理  233 8.2.2  ROM应用举例及容量扩展  235 8.3  随机存取存储器  238 8.3.1  RAM的结构及存储单元  238 8.3.2  RAM存储容量的扩展  240 8.4  可编程逻辑器件简介  241 8.4.1  可编程阵列逻辑器件  243 8.4.2  可编程通用阵列逻辑器件  244 8.4.3  复杂的可编程逻辑器件  247 8.4.4  现场可编程门阵列  248 本章小结  250 习题  251 第9章  可编程逻辑器件的应用  253 9.1  概述  253 9.1.1  现代数字系统设计方法 简介  253 9.1.2  现代数字系统的设计步骤  254 9.2  可编程逻辑器件的基础知识  254 9.2.1  Quartus II软件的使用  254 9.2.2  VHDL语言的基础知识  262 9.3  组合逻辑电路的设计  266 9.3.1  译码器  266 9.3.2  选择器和加法器  268 9.4  时序逻辑电路的设计  270 9.4.1  触发器  270 9.4.2  计数器、分频器  272 9.4.3  寄存器、顺序脉冲发生器  274 9.5  数字钟的应用举例  276 本章小结  278 习题  278 第10章  数字电路的设计  281 10.1  设计电子电路的一般方法与 步骤  281 10.2  数字电路的应用举例  284 本章小结  298 习题  298 部分习题参考答案  300 附录A  数字集成电路命名方法  309 附录B  常用集成电路外引脚排列图 及功能表  311 参考文献  314