数字电路与逻辑设计基础/项华珍

本书是依据国家教育部高等学校电子信息类与电气信息类基础教育指导委员会制定的“数字电路与逻辑设计课程教学基本要求”而编写的。适应对象为高等工程本科电子信息与通信类、电气工程及自动化类、自动控制类、仪器仪表类以及计算机应用类等专业。全书共9章，主要内容有：逻辑代数、集成门电路、组合逻辑电路、双稳态触发器、时序逻辑电路、半导体存储器、脉冲波形的产生和整形、模数转换和数模转换及实验。本书简明扼要、深入浅出、偏重实践、便于自学。

目录 前言 第1章半导体器件基础1 11半导体1 111半导体及其特性1 112本征半导体2 113杂质半导体3 12PN结及其单向导电性4 121PN结的形成4 122PN结的单向导电性5 13半导体二极管6 131二极管的表示符号、外形及结构6 132二极管的伏安特性6 133二极管的主要性能参数8 134二极管的等效模型10 14特殊二极管12 141稳压管12 142发光二极管13 143光敏二极管14 15二极管的应用示例14 151钳位电路14 152限幅电路15 153继电器驱动管保护电路15 16晶体管16 161晶体管的分类及结构16 162晶体管的工作原理16 163晶体管的特性曲线18 164晶体管的主要参数21 17场效应晶体管22 171结型场效应晶体管23 172绝缘栅场效应晶体管26 18场效应晶体管的主要参数及特点30 181场效应晶体管的主要参数30 182场效应晶体管的特点31 判一判32 选一选32 做一做33 第2章数字逻辑基础36 21数制和码制36 211几种常见的数制36 212不同数制之间的转换38 213二进制算术运算40 214带符号位数的表示方法与减法运算40 215二进制编码41 [TPMY.tif,+8mm。148mm〗〖1〗目录22逻辑代数的基本运算44 2213种最基本的逻辑运算和门电路44 222复合逻辑运算（复合门）45 23逻辑函数的表示方法及其相互转换46 231由真值表求函数式和逻辑图46 232由函数表达式求真值表47 233已知逻辑图写逻辑表达式48 234由真值表画波形图48 235由波形图求函数的真值表48 24逻辑代数的公式和运算规则49 241基本公式49 242常用公式50 243逻辑代数的基本运算规则50 25逻辑函数的公式法化简51 251逻辑函数表达式的标准形式和最简式含义51 252常用的公式法化简方法52 26逻辑函数的卡诺图化简54 261逻辑函数的最小项表达式54 262逻辑函数的卡诺图表示55 263用卡诺图化简逻辑函数57 264具有无关项的逻辑函数及其化简59 判一判61 选一选62 做一做62 第3章集成门电路66 31晶体管反相器66 311晶体管的开关特性67 312晶体管反相器的工作原理67 313晶体管的开关时间68 314晶体管反相器的带负载能力69 32TTL集成反相器70 321TTL反相器的工作原理70 322TTL反相器的外特性及主要电气参数71 323其他类型的TTL门77 324TTL数字集成电路的各种系列81 325其他双极性集成电路84 33CMOS集成门电路84 331MOS管的开关特性84 332CMOS反相器的结构及工作原理85 333CMOS反相器的外特性及主要电气参数86 334其他类型的CMOS集成门电路89 34TTL和CMOS集成电路的使用及接口92 341两类数字集成门电路的使用92 342两类数字集成门电路的接口94 35门电路应用实例97 判一判98 选一选98 做一做99 第4章组合逻辑电路104 41组合逻辑电路的描述104 42组合逻辑电路的分析105 43组合逻辑电路的设计107 44常用中规模组合逻辑电路集成器件111 441加法器111 442数值比较器113 443编码器116 444译码器119 445数据选择器126 45常用中规模组合逻辑电路集成器件的应用128 451利用译码器实现逻辑函数128 452利用数据选择器实现逻辑函数130 46组合逻辑电路的竞争与冒险133 判一判135 选一选135 做一做136 第5章双稳态触发器140 51基本RS触发器140 511电路结构140 512工作原理141 513特性表及动作特点142 52同步RS触发器143 521电路结构143 522工作原理143 523特性表、动作特点及特性方程144 53主从触发器145 531主从RS触发器145 532主从JK触发器146 54边沿触发器149 541边沿JK触发器149 542边沿D触发器151 543T触发器及T′触发器154 55触发器的应用155 判一判157 选一选157 做一做158 第6章时序逻辑电路161 61时序逻辑电路的描述161 62时序逻辑电路的分析163 621同步时序逻辑电路的分析163 622*异步时序逻辑电路的分析166 63同步时序逻辑电路的设计168 64寄存器及计数器173 641寄存器173 642计数器179 65时序逻辑电路的应用196 651环形计数器196 652顺序脉冲发生器197 653序列信号发生器198 判一判199 选一选199 做一做200 第7章半导体存储器205 71概述205 72存储器的分类206 721ROM的分类207 722RAM的分类207 73ROM存储器的工作原理208 731电路结构208 732工作原理208 74存储器容量的扩展210 741位扩展210 742字扩展211 743字和位复合扩展213 75存储器的应用214 751存储芯片与单片机联合应用214 752存储芯片与A/D或D/A芯片配合应用215 判一判217 选一选217 做一做218 第8章脉冲波形的产生和整形220 81概述220 82集成门电路组成的脉冲单元电路221 821由门电路组成的施密特触发器及集成的施密特触发器221 822由门电路组成的单稳态触发器及集成的单稳态触发器226 823由门电路组成的多谐振荡器233 83555定时器及应用239 831555定时器的电路结构与功能239 832由555定时器组成的施密特触发器241 833由555定时器组成的单稳态触发器242 834由555定时器组成的多谐振荡器245 84应用实例248 判一判251 选一选251 做一做252 第9章D/A转换和A/D转换257 91概述257 92D/A转换258 921权电阻网络D/A转换器的构成和基本原理259 922倒T形D/A转换器的构成和基本原理261 923权电流型D/A转换器的构成和基本原理263 924具有双极性输出的D/A转换器的构成和基本原理265 925集成D/A转换器芯片266 926D/A转换器的主要技术指标275 93A/D转换276 931A/D转换的基本原理276 932几种不同的A/D转换器278 933不同类型A/D转换器的特点283 934集成A/D转换器芯片284 935A/D转换器的主要技术指标292 94A/D转换和D/A转换的典型应用——数字录音机292 判一判294 选一选295 做一做296 第10章实验300 实验一TTL门电路参数测试及逻辑功能测试300 实验二组合逻辑电路设计与竞争冒险304 实验三二进制译码器及数据选择器的应用306 实验四触发器的功能测试及时序电路的分析309 实验五MSI计数器及七段数码管的应用313 实验六A/D转换器及D/A转换器的应用315 实验七存储器的应用319 实验八555定时器的功能及应用322 实验九多路巡回显示数据采集系统的设计325 部分习题参考答案329 参考文献340

前言本书依据教育部高等学校电工电子基础课程教学指导委员会制定的《数字电路与逻辑设计课程教学基本要求》编写。适用对象为本科电子信息工程、通信工程、电气工程及其自动化、自动化、测控技术与仪器以及计算机科学与技术等各专业。“数字电路与逻辑设计”是这些专业的一门重要的技术基础课，使学生建立对数字系统的基本概念，熟悉常用的基本器件，掌握基本的分析方法，从而解决实际数字系统的分析和设计问题。当今，电子技术的应用越来越广泛，特别是单片机技术已经渗透到生产、生活的各个领域。很多学校为便于学生从入学开始进入自主研发训练，拟将单片机课程提前，这也需要将数字电子技术课程提前。所以，本书将本应在模拟电子技术中讲授的半导体器件放在本书的第1章。为贯彻落实《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》精神，必须全面加强技术型、应用型人才的培养，以服务为宗旨，以就业为导向，改革课程体系，改革学科型教学方式，重点突出教学要与实际工程应用相结合。为此，我们提出本书的编写计划。在目前教学学时少、新技术更新快的情况下，本书未编入那些非基础理论知识，以及和实际应用关系不密切的内容，并编入很多工程应用实例和一些常用芯片的介绍和应用讲解。在编写上采取了以下一些做法。（1）在讲授基础理论时，以“够用”和“必需”为尺度，删除了与器件应用无直接关系的内容，同时又保持了课程体系的完整性。（2）在讲授集成电路时，重点介绍外部特性和正确的使用方法，对电路内部仅做简单的定性分析。（3）在处理传统内容和新型技术关系时，削减了过时的内容，增加了新型器件及应用的内容。（4）在处理理论和实际的关系时，加强了工程实例的分析和设计，并增加了综合性设计实践的内容。（5）为加强工程实践，便于学生实验，将实验内容也作为本书的最后一章编入。目录中画*部分为选学内容。本书由五邑大学信息工程学院的多位老师合作完成。其中，项华珍任主编，负责全书的统稿和组织，并编写第1~3章；张京玲编写第4、7章；何文丰编写第5章；徐秀平编写第6章；王玉青编写第8、9章；黄培先编写第10章；相应章的编者编写附录部分的习题参考答案。在本书的编写过程中，得到了五邑大学主管领导和信息工程学院领导的大力支持，周开利、曾军英、胡一丁等老师提出了许多宝贵的意见和建议，在此表示感谢。由于编者水平有限，书中存在的不妥之处，敬请广大读者批评指正，编者不胜感激。 编者