模拟电路与数字电路（微课版）

1.模电与数电相结合 本书同时包含模电和数电的基础知识点，但不是简单地二者相加，而是根据其关联性交叉递进讲解。 2.突出基础内容 本书在编写过程中侧重对基础知识和基础应用的讲解，初期适当增加电路方面的基础知识，使学生学习起来简单易懂，提升学习的积极性和自信心。 3.理论与实践相结合 本书除理论知识外还讲解Verilog、Multisim仿真实验，设计了6个仿真实验，充分提高学生的实践能力和对理论知识的深入理解 4.习题丰富 每章含有填空题、选择题、简答题等练习题，其中有半数为各院校考研真题，从而满足学生不同的练习需求。 5.配套资源丰富 本书针对重难点知识、典型习题、仿真实验等内容录制了微课，同时还包含PPT、教学大纲、教案、试卷、习题答案等资源。

本书针对人工智能发展的实际需求，以培养学生逻辑思维和逻辑设计能力，以及严谨的科学态度为目标，探索性地将模拟电子技术和数字电子技术相关内容适当地融合，突破传统教学模式。本书共15章，内容包括绪论、电路基础、模拟电子元器件、分立元器件基本电路、数字电路基础、逻辑代数基础、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、逻辑电路的自动化设计、集成运算放大器、正弦波振荡电路、脉冲波形产生和变换、数模转换器与模数转换器、仿真实验等。 本书结构完整、内容丰富、涉及面广，注重系统性和实践性，配有大量例题和习题，能够帮助学生理解、掌握和应用相关知识。 本书可作为普通高等学校计算机类、电子信息类、自动化类等专业基础课程教材，也可作为相关专业工程技术人员的参考用书。

哈尔滨理工大学计算机科学与技术学科教师，硕士研究生导师，计算机学院“数字电路及逻辑”、“计算机组成原理”课程负责人

第 1章 1 绪论  1 1.1  模拟电子技术概念  2 1.1.1  模拟信号  2 1.1.2  模拟电子技术  2 1.2  数字电子技术概念  3 1.2.1  数字信号  3 1.2.2  数字电子技术  3 1.3  模拟电子技术和数字电子技术的应用及发展趋势  3 第  2章  5 电路基础  5 2.1.1  电路元件及模型  6 2.1.2  电流、电压及功率  6 2.2  电路基本元件  8 2.2.1  电阻  9 2.2.2  电感  9 2.2.3  电容  10 2.3  独立电源元件  11 2.3.1  理想电压源和电流源  11 2.3.2  实际电源的模型  11 2.4  基尔霍夫定律  13 2.4.1  基尔霍夫电流定律  13 2.4.2  基尔霍夫电压定律  13 2.4.3  支路电流法  14 2.5  叠加定理与等效电源定理  15 2.5.1  叠加定理  15 2.5.2  等效电源定理  16 本章小结  18 习  题  18 第3章  20 模拟电子元件  20 3.1  二极管  21 3.1.1  PN结  21 3.1.2  二极管的基本知识  22 3.1.3  特殊二极管  25 3.2  三极管  27 3.2.1  基本结构  28 3.2.2  电流分配与放大作用  28 3.2.3  特性曲线和主要参数  29 3.2.4  三极管的开关特性  33 3.3  场效应管  34 3.3.1  场效应管的分类、结构  34 3.3.2  场效应管的工作原理  36 3.3.3  场效应管的特性曲线和主要参数  37 3.3.4  场效应管与三极管的比较  39 本章小结  40 习  题  40 第4章  43 分立元件基本电路  43 4.1  共发射极放大电路  44 4.1.1  电路组成  44 4.1.2  静态分析  45 4.1.3  动态分析  47 4.2  共集电极放大电路  49 4.2.1  电路结构  49 4.2.2  静态分析  50 4.2.3  动态分析  51 4.3  分立元件组成的基本门电路  51 4.3.1  与门电路  52 4.3.2  或门电路  53 4.3.3  非门电路  54 本章小结  55 习  题  56 第5章  58 数字电路基础  58 5.1  数字信号与数字电路  59 5.1.1  数字信号  59 5.1.2  数字电路及其分类  59 5.2  数制  60 5.2.1  十进制  60 5.2.2  二进制  61 5.2.3  八进制  61 5.2.4  十六进制  61 5.3  数制转换  62 5.3.1  非十进制数转换为十进制数  62 5.3.2  将十进制数转换成二进制数  62 5.3.3  二进制、八进制及十六进制间的互相转换  63 5.4  带符号二进制数的代码表示及算术运算  64 5.4.1  二进制数的表示方法  64 5.4.2  二进制数算数运算  66 5.5  码制  69 5.5.1  十进制数的二进制编码  69 5.5.2  可靠性代码  70 5.5.3  字符代码  71 本章小结  71 习  题  72 第6章  74 逻辑代数基础  74 6.1  逻辑代数基本概念  75 6.1.1  逻辑变量与逻辑函数  75 6.1.2  逻辑运算  75 6.2  逻辑代数的基本定律和运算规则  77 6.2.1  逻辑代数的基本定律和常用公式  77 6.2.2  逻辑代数运算规则  78 6.3  逻辑函数的表示方法及转换  79 6.3.1  逻辑函数表示方法  79 6.3.2  逻辑函数表达式的基本形式  80 6.3.3  逻辑函数表达式的标准形式  80 6.3.4  逻辑函数表达式的转换  82 6.4  逻辑函数化简  84 6.4.1  公式化简法  84 6.4.2  卡诺图化简法  85 6.4.3  具有无关项的逻辑函数及其化简  89 本章小结  90 习  题  90 第7章  92 组合逻辑电路  92 7.1.1  组合逻辑电路分析步骤  93 7.1.2  组合逻辑电路的分析举例  93 7.2  组合逻辑电路设计  95 7.2.1  组合逻辑电路设计步骤  95 7.2.2  组合逻辑电路的设计举例  96 7.3  加法器  99 7.3.1  半加器  99 7.3.2  一位全加器  99 7.3.3  逐位进位加法器（串行进位加法器）  99 7.3.4  超前进位加法器（并行进位加法器）  100 7.4  编码器  100 7.4.1  二进制编码器  101 7.4.2  二-十进制编码器  103 7.5  译码器  105 7.5.1  二进制译码器  105 7.5.2  二-十进制译码器  109 7.5.3  显示译码器  110 7.6  数据选择器和数据分配器  113 7.6.1  数据选择器  113 7.6.2  数据分配器  116 7.7  组合逻辑电路的竞争与冒险  117 7.7.1  竞争冒险及产生原因  117 7.7.2  竞争冒险现象判断方法  117 7.7.3  消除竞争冒险的方法  118 本章小结  119 习  题  120 第8章  123 触发器  123 8.1  基本RS触发器  124 8.1.1  基本RS触发器的结构  124 8.1.2  基本RS触发器工作原理  124 8.1.3  基本RS触发器功能的描述方法  125 8.2  同步RS触发器  127 8.2.1  同步RS触发器的结构  128 8.2.2  同步RS触发器工作原理  128 8.2.3  同步RS触发器功能的描述方法  129 8.3  JK触发器  130 8.3.1  JK触发器的结构  131 8.3.2  JK触发器工作原理  131 8.3.3  JK触发器功能的描述方法  132 8.4  D触发器  133 8.4.1  D触发器的结构  133 8.4.2  D触发器工作原理  133 8.4.3  D触发器功能的描述方法  134 8.5  T触发器和T′触发器  135 8.5.1  T触发器和T′触发器的结构  135 8.5.2  T触发器工作原理  135 8.5.3  T触发器功能的描述方法  136 8.6  触发器的功能转换  137 8.6.1  JK触发器构成D、T和T′触发器  137 8.6.2  D触发器转换成JK、T触发器和T′触发器  138 8.7  集成触发器  138 8.7.1  常用集成触发器  139 8.7.2  集成触发器应用  140 本章小结  142 习  题  143 第9章  145 时序逻辑电路  145 9.1  时序逻辑电路概述  146 9.1.1  时序逻辑电路结构及特点  146 9.1.2  时序逻辑电路的分类  147 9.1.3  时序逻辑电路的描述  147 9.2  时序逻辑电路的分析  148 9.2.1  同步时序逻辑电路分析  149 9.2.2  异步时序逻辑电路分析  152 9.3  时序逻辑电路的设计  154 9.3.1  同步时序逻辑电路的设计  154 9.3.2  同步时序逻辑电路设计举例  160 7.3.3  异步时序逻辑电路的设计  167 9.4  计数器  170 9.4.1  二进制计数器  170 9.4.2  十进制计数器  179 9.4.3  任意进制计数器  181 9.5  寄存器  183 9.5.1  数码寄存器  184 9.5.2  移位寄存器  184 本章小结  187 习  题  188 第  10章  190 逻辑电路的自动化设计  190 10.1  逻辑电路自动化设计流程  191 10.1.1  Quartus Ⅱ 简介  191 10.1.2  自动化设计流程  191 10.2  原理图输入法组合逻辑电路设计  193 10.2.1  编辑输入图形文件  193 10.2.2  编译设计文件  197 10.2.3  时序仿真测试电路  201 10.2.4  引脚锁定  204 10.2.5  编程下载设计文件  205 10.3  Verilog HDL语言  206 10.3.1  Verilog HDL语言基本要素  206 10.3.2  Verilog HDL 基本语句  212 10.3.3  Verilog HDL语言其他结构  217 10.4  Verilog HDL语言输入法逻辑电路设计  220 10.4.1  Verilog HDL语言实现组合逻辑电路设计  221 10.4.2  Verilog HDL语言实现时序逻辑电路设计  223 10.4.3  有限状态机设计  224 本章小结  225 习  题  226 第  11章  227 集成运算放大器  227 11.1  集成运算放大器的基本组成  228 11.1.1  基本组成  228 11.1.2  集成运放的图形符号和信号输入方式  229 11.1.3  集成运放的分类  230 11.2  差分放大电路  231 11.2.1  基本差分放大电路  231 11.2.2  输入信号类型及电压放大倍数  232 11.2.3  差分放大电路的输入、输出  234 11.2.4  差分放大器的改进  236 11.3  集成运算放大器的基本特征  237 11.3.1  集成运放的主要参数  237 11.3.2  集成运放的理想化条件  238 11.3.3  理想集成运放的电压传输特性  238 11.4  负反馈放大电路  239 11.4.1  反馈的基本概念  240 11.4.2  反馈的类型判断  241 11.4.3  负反馈对放大电路性能的影响  243 11.5  集成运放线性运算方面的应用  245 11.5.1  比例运算电路  245 11.5.2  加、减运算电路  247 11.6  集成运放非线性运算方面的应用  249 11.6.1  单门限电压比较器  249 11.6.2  过零电压比较器  250 11.6.3  采取限幅的电压比较器  251 11.6.4  应用举例  251 本章小结  252 习  题  252 第  12章  255 信号发生电路  255 12.1  正弦波振荡电路  256 12.1.1  自激振荡电路的基本组成  256 12.1.2  自激振荡的条件  256 12.1.3  自激振荡的建立与稳幅  257 12.2  RC正弦波振荡电路  258 12.2.1  RC桥式正弦波振荡电路的组  258 12.2.2  RC串并联选频网络  259 12.2.3  振荡频率和稳幅措施  259 12.3  LC振荡电路  260 12.3.1  LC桥式正弦波振荡电路  260 12.3.2  三点式LC正弦波振荡电路  262 12.4  石英晶体振荡电路  264 12.4.1  石英晶体振荡电路  265 12.4.2  石英晶体振荡电路分析  265 本章小结  267 习  题  267 第  13章  269 脉冲波形产生和变换  269 13.1  555定时器  270 13.2  多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器  272 13.2.1  多谐振荡器  272 13.2.2  单稳态触发器  274 13.2.3  施密特触发器  276 本章小结  277 习  题  278 第  14章  280 模-数（A/D）与数-模（D/A）转换器  280 14.1  数-模（D/A）转换器  281 14.1.1  T形电阻D/A转换器  281 14.1.2  CC7520D/A转换器  282 14.2  模-数（A/D）转换器  283 14.2.1  逐次逼近型A/D转换器  283 14.2.2  双积分型A/D转换器  286 本章小结  288 习  题  288 第  15章  289 仿真实验  289 15.1  Multisim仿真软件练习  290 15.1.1  实验目的  290 15.1.2  Multisim工作界面  290 15.1.3  实验内容  290 15.1.4  实验报告  291 15.2  单管共发射极放大电路仿真实验  291 15.2.1  实验目的  291 15.2.2  实验内容  291 15.2.3  实验报告  292 15.3  译码器功能仿真实验  292 15.3.1  实验目的  292 15.3.2  实验内容  292 15.3.3  实验报告  292 15.4  计数器功能仿真实验  293 15.4.1  实验目的  293 15.4.2  实验内容  293 15.4.3  实验报告  293 15.5  555定时器仿真实验  294 15.5.1  实验目的  294 15.5.2  实验内容  294 15.5.3  实验报告  294 15.6  脉冲发生器仿真实验  295 15.6.1  实验目的  295 15.6.2  实验内容  295 15.6.3  实验报告  295 15.7  8位移位寄存器仿真实验  296 15.7.1  实验目的  296 15.7.2  实验内容  296 15.7.3  实验报告  297