数字电子技术 第2版

本书为“十三五”江苏省高等学校重点教材，也是新形态教材。全书以数字电路功能模块及HDL分析设计为教学主线，结合教育部电工电子基础课程相关教学委员会提出的数字电子技术基础教学内容要求，以集成电路的综合运用能力、工程实践能力的培养和提高为目标，与时俱进地反映数字电路的电子设计自动化（EDA）技术。全书共分9章，包括数字逻辑基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲波形的产生与整形、半导体存储器和可编程逻辑器件、数/模（D/A）和模/数（A/D）转换电路及数字系统设计等。本书叙述清楚、重点突出、注重工程应用，可作为应用型本科院校电气类、电子信息类、自动化类等专业的基础课教材，也可供高等院校或有关从事电子技术的工程技术人员参考。

第2版前言
第1版前言
本书常用符号说明
绪论1
第1章数字逻辑基础3
1.1数制3
1.1.1常用的进位制3
1.1.2不同数制间的转换4
1.1.3二进制数的算术运算7
1.2码制9
1.2.1二进制码9
1.2.2二十进制（BCD）码9
1.2.3字符、数字代码11
1.3逻辑运算12
1.3.1基本逻辑运算12
1.3.2几种常用的复合逻辑运算13
1.3.3逻辑运算公式16
1.3.4逻辑运算法则17
1.4逻辑函数及描述方法18
1.4.1逻辑函数的基本概念18
1.4.2表达式描述逻辑函数18
1.4.3真值表描述逻辑函数18
1.4.4逻辑图描述逻辑函数19
1.4.5逻辑函数描述方法间的转换19
1.5公式法化简逻辑函数20
1.6卡诺图法化简逻辑函数21
1.6.1逻辑函数的最小项21
1.6.2逻辑函数的卡诺图表示22
1.6.3卡诺图化简逻辑函数的规则和步骤24
1.6.4含无关项的逻辑函数化简26
1.7硬件描述语言（HDL）26
1.7.1VHDL简介26
1.7.2VHDL结构27
1.7.3VHDL文字规则30
1.7.4VHDL数据对象30
1.7.5VHDL操作符32
1.7.6VHDL常用语句34
本章小结38
习题38
第2章逻辑门电路41
2.1TTL集成门电路41
2.1.1晶体管的开关特性42
2.1.2TTL与非门电路的结构与工作原理43
2.1.3TTL与非门电路的主要外部特性及参数44
2.1.4其他类型的TTL门电路50
2.1.5TTL集成逻辑门电路系列55
2.2其他类型的双极型集成电路56
2.3CMOS集成门电路56
2.3.1MOS管的开关特性56
2.3.2CMOS反相器（非门）的结构与工作原理57
2.3.3CMOS反相器的主要外部特性及参数57
2.3.4其他类型的CMOS门电路61
2.3.5CMOS逻辑门电路系列64
2.4逻辑门电路使用中的几个实际问题65
2.4.1集成门电路使用注意事项65
2.4.2门电路之间的接口66
2.4.3门电路带其他负载时的接口67
2.4.4抗干扰措施68
2.5正负逻辑问题69
2.6门级VHDL程序设计69
2.6.1非门的VHDL设计69
2.6.2与门的VHDL设计70
2.6.3异或门的VHDL设计71
2.6.4三态门的VHDL设计71
本章小结72
习题73
第3章组合逻辑电路76
3.1组合逻辑电路的基本概念76
3.2组合逻辑电路的分析77
3.3组合逻辑电路的设计78
3.4常用的组合逻辑器件81
3.4.1加法器及其应用81
3.4.2编码器及其应用87
3.4.3译码器及其应用93
3.4.4数据选择器及其应用102
3.4.5数值比较器及其应用109
3.5组合逻辑电路中的竞争冒险113
3.5.1产生竞争、冒险的原因113
*3.5.2竞争冒险的判别方法114
3.5.3消去冒险的方法115
3.6常用组合逻辑器件的VHDL设计116
3.6.1加法器的VHDL设计116
3.6.2译码器的VHDL设计117
3.6.3数据选择器的VHDL设计118
3.6.4数据比较器的VHDL设计119
本章小结120
实践案例121
习题123
第4章触发器128
4.1触发器的基本概念128
4.1.1触发器的基本性质128
4.1.2触发器的现态和次态128
4.1.3触发器的分类129
4.2基本RS触发器129
4.2.1电路结构与工作原理129
4.2.2逻辑功能的描述130
4.3电平触发的触发器131
4.3.1电路结构与工作原理131
4.3.2逻辑功能的描述132
4.4脉冲触发的触发器133
4.4.1电路结构与工作原理133
4.4.2逻辑功能的描述134
4.5边沿触发的触发器135
4.5.1维持阻塞上升沿D触发器135
4.5.2下降沿触发的JK触发器136
4.6集成触发器及功能转换137
4.6.1常用的集成触发器137
4.6.2触发器的功能转换138
4.7触发器的VHDL设计140
4.7.1基本RS触发器的VHDL设计140
4.7.2D触发器的VHDL设计141
4.7.3JK触发器的VHDL设计142
本章小结143
实践案例144
习题145
第5章时序逻辑电路148
5.1时序逻辑电路的基本概念148
5.1.1时序逻辑电路的结构和特点148
5.1.2时序逻辑电路的一般表示方法149
5.1.3时序逻辑电路的分类151
5.2时序逻辑电路的分析151
5.2.1同步时序逻辑电路的分析151
5.2.2异步时序逻辑电路的分析155
5.3计数器及其应用159
5.3.1计数器概述159
5.3.2集成同步二进制加计数器159
5.3.3集成同步十进制加计数器167
5.3.4集成异步十进制加计数器171
5.3.5集成可逆计数器177
5.4寄存器和移位寄存器181
5.4.1寄存器181
5.4.2移位寄存器182
5.5序列信号发生器187
5.5.1计数型序列信号发生器187
5.5.2移存型序列信号发生器189
5.6同步时序逻辑电路设计191
5.6.1同步时序逻辑电路的设计方法191
5.6.2同步时序逻辑电路设计举例192
5.7常用时序逻辑器件的VHDL设计199
5.7.1同步二进制加计数器的VHDL设计199
5.7.2同步十进制加计数器的VHDL设计201
5.7.3异步十进制加计数器的VHDL设计202
5.7.4可逆计数器的VHDL设计204
5.7.5移位寄存器的VHDL设计206
5.7.6有限状态机的VHDL设计207
本章小结211
实践案例212
习题214
第6章脉冲波形的产生与整形219
6.1脉冲信号219
6.1.1脉冲信号的概念219
6.1.2矩形脉冲的获取及其主要参数219
6.2555集成定时器220
6.2.1555定时器的电路组成220
6.2.2555定时器的基本功能221
6.3施密特触发器222
6.3.1555定时器组成的施密特触发器223
6.3.2门电路组成的施密特触发器224
6.3.3集成施密特触发器225
6.3.4施密特触发器的应用226
6.4单稳态触发器226
6.4.1555定时器组成的单稳态触发器226
6.4.2门电路组成的单稳态触发器228
6.4.3集成单稳态触发器228
6.4.4单稳态触发器的应用229
6.5多谐振荡器229
6.5.1555定时器组成的多谐振荡器230
6.5.2门电路组成的多谐振荡器231
6.5.3石英晶体多谐振荡器234
6.6555定时器的实际应用电路235
6.6.1延时报警器235
6.6.2双音门铃236
6.6.3简易电子琴电路236
6.6.4555触摸定时开关237
6.6.5照明灯自动亮灭装置237
6.6.6电热毯温度控制器238
6.7分频器的VHDL设计238
6.7.1二进制分频器的VHDL设计239
6.7.2偶数分频器的VHDL设计240
6.7.3奇数分频器的VHDL设计241
本章小结243
习题243
第7章半导体存储器和可编程逻辑器件246
7.1半导体存储器246
7.1.1半导体存储器的基本概念246
7.1.2只读存储器（ROM）248
7.1.3随机存取存储器（RAM）256
7.1.4存储器容量的扩展258
7.2可编程逻辑器件（PLD）260
7.2.1可编程逻辑器件的分类261
7.2.2简单可编程逻辑器件261
7.2.3复杂的可编程逻辑器件（CPLD）270
7.2.4现场可编程门阵列（FPGA）273
7.2.5可编程逻辑器件的编程274
7.3存储器的VHDL设计275
7.3.1ROM的VHDL设计275
7.3.2RAM的VHDL设计276
7.3.3利用LPM进行存储器设计278
本章小结281
习题282
第8章数/模（D/A）和模/数（A/D）转换电路284
8.1D/A转换器284
8.1.1权电阻网络的D/A转换器284
8.1.2倒T形电阻网络的D/A转换器286
8.1.3权电流型D/A转换器288
8.1.4D/A转换器的主要技术指标290
8.2A/D转换器291
8.2.1A/D转换器的工作原理291
8.2.2并联比较型A/D转换器295
8.2.3反馈比较型A/D转换器296
8.2.4双积分型A/D转换器298
8.2.5VF变换型A/D转换器300
8.2.6A/D转换器的主要技术指标304
8.3典型集成D/A和A/D转换器简介305
8.3.1典型集成D/A转换器305
8.3.2典型集成A/D转换器308
8.4D/A和A/D的接口电路及VHDL设计311
8.4.1DAC0832接口电路及VHDL设计311
8.4.2ADC0809接口电路及VHDL设计313
本章小结317
实践案例318
习题319
第9章数字系统设计321
9.1数字系统的基本概念321
9.2数字系统的结构与设计方法322
9.2.1数字系统的结构322
9.2.2数字系统的设计方法322
9.2.3数字系统设计的一般步骤323
9.3数字系统的实现方法324
9.3.1用中、小规模集成器件实现324
9.3.2用可编程器件实现324
9.4数字系统设计实例324
9.4.1基于中、小规模集成器件的数字钟设计324
9.4.2基于FPGA的数字钟设计328
9.4.3信号发生器设计334
本章小结338
实践案例339
习题340
部分习题参考答案341
参考文献350