 書單推薦 新書推薦 |
數(shù)字電子技術(shù) 
定 價：45 元
當前圖書已被 2 所學校薦購過！
查看明細
9 7 6 8 5 7 5 5 2 6 1 0 5 
本書本著“注重基礎(chǔ)，說透工作原理；兼顧傳統(tǒng)，體現(xiàn)技術(shù)進步；明確定位，服務(wù)后續(xù)課程；力求實用，面向工程實際”的原則組織、安排全書的內(nèi)容，包括緒論、邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、邏輯門電路、組合邏輯電路分析與設(shè)計、觸發(fā)器與存儲器、時序邏輯電路分析與設(shè)計、脈沖波形產(chǎn)生電路、A/D轉(zhuǎn)換與D/A轉(zhuǎn)換、接口保護與可靠性設(shè)計等基本教學內(nèi)容。
本書可作為高等學校電類本科專業(yè)“數(shù)字電子技術(shù)”課程的教材或教學參考書，亦可供電子工程技術(shù)人員閱讀。
“數(shù)字電子技術(shù)”是電子類專業(yè)五門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，其教學內(nèi)容的選取、教學效果的好壞不僅直接關(guān)系到學生對電子類專業(yè)后續(xù)課程的學習，還會影響畢業(yè)生的就業(yè)，甚至會間接影響學生的一生。在長期的教學實踐中，我們感到現(xiàn)有數(shù)字電子技術(shù)教材存在一些缺陷。
(1) 系統(tǒng)性強，而實用性不足。國內(nèi)數(shù)字電子技術(shù)教材過于強調(diào)系統(tǒng)性，舍不得放棄一些早已過時的教學內(nèi)容。例如，在數(shù)制部分依然保留八進制數(shù)的概念及八進制數(shù)與十進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換；在邏輯門電路部分，依然用很大篇幅介紹TTL電路全系列各類邏輯門電路的組成和工作原理。實際上，進入21世紀后TTL電路已全面被CMOS工藝的74HC系列、74LVA系列、74LVC系列、74AUP、74AUC系列數(shù)字IC芯片所取代。
(2) 不顧及專業(yè)培養(yǎng)目標，試圖把應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)所必須掌握的數(shù)字電子技術(shù)知識與數(shù)字IC芯片設(shè)計專業(yè)所必須掌握的數(shù)字電子技術(shù)知識簡單地疊加在一起，導致教學內(nèi)容龐雜，沒有側(cè)重點。最近十年來，一些數(shù)字電子技術(shù)教材在傳統(tǒng)教學內(nèi)容的基礎(chǔ)上增加了硬件描述語言HDL(Verilog HDL或VHDL)及PLD器件的一些基本知識，試圖打造出適用于所有電類本科專業(yè)的數(shù)字電子技術(shù)教材。然而“數(shù)字電子技術(shù)”課程一般只有48～56學時，課時非常有限，導致教師無法講授完如此多的內(nèi)容。
(3) 與后續(xù)課程脫節(jié)，存在“自娛自樂”成分。例如，在介紹補碼知識時，多以3位或4位二進制數(shù)為例，而4位單片機(MCU)芯片在20年前就已經(jīng)被淘汰，目前單片機芯片以8位、32位芯片為主；在介紹D鎖存器、D觸發(fā)器、移位寄存器芯片時，幾乎不涉及在以MCU(單片機)、DSP(數(shù)字信號處理器)或FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)為控制核心的數(shù)字電路系統(tǒng)中常用到的芯片（如74HC373、74HC573、74HC273、74HC374、74HC595等），以及對應(yīng)的功率數(shù)字IC芯片（如TPIC6237、TPIC6C595等）。
(4) 沒有面向工程應(yīng)用，脫離技術(shù)實際。國內(nèi)一些數(shù)字電子技術(shù)教材沒有面向工程實際，甚至把“數(shù)字電子技術(shù)”課程當成電子類專業(yè)的一門理論課程看待。例如，在涉及限流電阻取值范圍的計算過程中，依然停留在理論計算結(jié)果上，出現(xiàn)了“090 kΩ＜RL＜286 kΩ”的答案——這完全沒有考慮電阻阻值早就系列化、標準化的事實：目前除了磁性元件外，所有電子元器件參數(shù)均已系列化、標準化。在電子產(chǎn)品設(shè)計過程中，必須盡可能選擇標準元器件，極力避免使用非標元器件。同時也沒有給學生樹立元件參數(shù)存在誤差的觀念，更不要說工程設(shè)計余量的概念。在實際電路設(shè)計中，限流電阻一般選用價格低廉、誤差為5%的E24系列標準阻值電阻，在工程設(shè)計余量取10%的情況下，理論計算結(jié)果為286 kΩ的上限電阻值應(yīng)不大于286×(15%)×(110%)=245 kΩ，取標準值24 kΩ，理論計算結(jié)果為090 kΩ的下限電阻值應(yīng)不小于090×(1+5%)×(1+10%)=104 kΩ，取標準值11 kΩ。答案還沒有核算功率驅(qū)動電路中限流電阻實際消耗的功率，忽略了電阻耗散功率的概念。
又如，在涉及電流、電壓、電阻、功率等物理量單位時，沒有顧及電子行業(yè)的工程習慣及規(guī)范，依然沿用“大學物理”課程中物理量的國際單位制表示法，如用24×103 V、24×106 A、24×103 Ω等分別表示24 mV電壓、24 μA電流、24 kΩ電阻。實際上在電子行業(yè)中，很少用浮點數(shù)、國際單位制表示法，對于電壓參數(shù)來說，1～1000 V的電壓值用V表示，1 V以下的電壓值用mV或μV表示；對于電流參數(shù)來說，1～1000 A的電流值用A表示，1 A以下的電流值用mA或μA表示。
在涉及元件參數(shù)時，還忽視了有效數(shù)字的概念。例如，對于E6、E12、E24系列標準電阻、電容來說，阻值或容量大小只有兩位有效數(shù)字，于是將“1 kΩ”(實際指10 kΩ)電阻寫成“1000 Ω”既不符合電子行業(yè)的習慣，也違反了有效數(shù)字的規(guī)范。
又如提到具體器件時，沒有交代工業(yè)標準器件的分類及應(yīng)用范圍。
在邏輯門電路部分，花了大量篇幅介紹在邏輯轉(zhuǎn)換過程中電源尖峰電流的成因，甚至還給出了電源功耗數(shù)學解析式的詳細推導過程，但不介紹在工程應(yīng)用中如何避免尖峰電流對數(shù)字電路系統(tǒng)的影響，給人“為山九仞，功虧一簣”的感覺。
在涉及電平轉(zhuǎn)換的知識時，只考慮驅(qū)動門輸出電平與負載門輸入電壓之間的匹配、驅(qū)動門負載能力的要求，但在實際工程應(yīng)用中可能還需要考慮功耗及速度的限制問題。
在介紹石英晶體振蕩電路時，所選實例根本就不是實際數(shù)字電路系統(tǒng)以及IC芯片中常見的晶體振蕩電路形式。
(5) 沒有體現(xiàn)技術(shù)進步。就電子電路設(shè)計來說，在MCU、DSP、FPGA芯片普及應(yīng)用后，已很少采用通用的中小規(guī)模數(shù)字IC芯片構(gòu)建完整的數(shù)字電路系統(tǒng)，原因是通用中小規(guī)模數(shù)字IC芯片功能單一，全部使用通用數(shù)字IC芯片構(gòu)成一個功能相對完善的數(shù)字電路系統(tǒng)，將需要幾十甚至上百片不同邏輯功能的通用數(shù)字IC芯片，這在體積、成本、功耗等方面可能讓人無法接受，而MCU、FPGA芯片功能相對完善，靈活性大，一些硬件功能完全可以通過軟件方式實現(xiàn)，具有很高的性價比。因此，目前在數(shù)字電路中一般以MCU、DSP或PLD(如FPGA)器件作為系統(tǒng)的控制核心，只需用少量邏輯門電路芯片實現(xiàn)簡單的邏輯控制、電平轉(zhuǎn)換、信號驅(qū)動，以及采用常見的觸發(fā)器類芯片完成輸入/輸出數(shù)據(jù)的鎖存和I/O引腳的擴展，而更復雜的邏輯運算及控制交給MCU、DSP或PLD器件去執(zhí)行。
(6) 時效性不足。所選芯片多已過時，20年前的主流芯片隨著時間的推移、技術(shù)的進步，已被功能更加完善、功耗更低、使用更方便的芯片所取代。
為此，本書在內(nèi)容取材上力求體現(xiàn)以下原則：
(1) 明確定位，服務(wù)后續(xù)課程�！皵�(shù)字電子技術(shù)”是電子類專業(yè)五門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，開設(shè)的目的是為后續(xù)課程，如“計算機原理”“單片機原理與應(yīng)用”“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計”等服務(wù)。因此，在內(nèi)容選擇上，要考慮學習這些后續(xù)課程所必須具備的前導知識和技能。例如，第1章重點介紹了原碼、補碼、反碼的概念，以及在數(shù)字系統(tǒng)中有符號數(shù)用補碼表示的原因；第2章重點介紹了邏輯運算的基本規(guī)則；第5章講解了在單片機控制系統(tǒng)中常用的74HC373、74HC573等8套D型鎖存器芯片；第6章詳細介紹了在單片機控制系統(tǒng)中常用的74HC273、74HC374等8套D觸發(fā)器芯片，以及74HC595、74HC164、74HC165等串行移位寄存器芯片。
(2) 根據(jù)讀者對象、專業(yè)教學計劃以及本課程教學目標選擇教材的內(nèi)容。
(3) 兼顧傳統(tǒng)，體現(xiàn)技術(shù)進步，有所為有所不為�？紤]到課程學時限制和學生負擔，本著“有效、實用”的原則，緊跟技術(shù)進步，適當?shù)滩牡南到y(tǒng)性和完備性，不再介紹已過時的數(shù)字IC芯片和技術(shù)方案。例如，刪除了已經(jīng)不再使用的二十進制譯碼器芯片、BCD七段譯碼器芯片，僅介紹七段數(shù)碼管驅(qū)動方式，因為在MCU芯片普及應(yīng)用后，在數(shù)字電路系統(tǒng)中更傾向于采用靈活性高的軟件譯碼方式實現(xiàn)BCD碼的譯碼、顯示；刪除了十進制計數(shù)器、由十進制計數(shù)器構(gòu)成的n進制計數(shù)器等傳統(tǒng)“數(shù)字電子技術(shù)”課程的教學內(nèi)容，原因是8位單片機芯片內(nèi)置了多個可自動重裝初值的16位、8位計數(shù)器，32位單片機芯片內(nèi)置了多個可自動重裝初值的32位、16位及8位計數(shù)器；在“單穩(wěn)態(tài)電路”部分僅僅介紹基本單穩(wěn)態(tài)電路的工作原理及用途，不再涉及具體的單穩(wěn)態(tài)數(shù)字電路芯片。在芯片選擇上，基本不再涉及已過時的TTL系列芯片，淡化CD4000系列芯片，在應(yīng)用實例中盡可能使用74HC、74LVA、74LVC、74AUC、74AUP等系列芯片。
(4) 從第3章開始，每章盡可能給出與相應(yīng)知識點匹配的常用器件。例如，在第3章中給出了常用邏輯門電路芯片，在第4章中給出了常用組合邏輯電路芯片，在第5章中給出了常用觸發(fā)器芯片，在第6章中給出了常用時序邏輯電路芯片。常用數(shù)字IC芯片價格低廉，供應(yīng)商多，一般都有現(xiàn)貨，采購容易；而非常用數(shù)字IC芯片價格昂貴，供應(yīng)商少，甚至沒有現(xiàn)貨，采購困難。
(5) 面向工程應(yīng)用�！皵�(shù)字電子技術(shù)”課程屬于工程技術(shù)類專業(yè)基礎(chǔ)課，應(yīng)盡可能在教學各環(huán)節(jié)向?qū)W生灌輸工程設(shè)計理念、方法、規(guī)則。例如，在涉及物理量單位時充分顧及電子行業(yè)的規(guī)范和習慣；在涉及元件參數(shù)選擇時，引導學生注意元件參數(shù)標準化、系列化的現(xiàn)實，以及工程設(shè)計余量的觀念；在涉及計算步驟時，按工程設(shè)計規(guī)范分步列出各參數(shù)的計算式；核算功率驅(qū)動電路中限流電阻實際消耗的功率，引導學生理解選擇同阻值不同耗散功率電阻的依據(jù)，進一步強化電阻耗散功率的概念；在石英晶體振蕩電路中，以數(shù)字IC芯片內(nèi)嵌的基于克拉潑電容反饋式石英晶體振蕩電路為例進行講解。
本書第1～8章由潘永雄編寫，明緯(廣州)電子有限公司資深高工胡敏強主持了本書內(nèi)容的規(guī)劃工作，并編寫了本書第9章。
德州儀器半導體技術(shù)(上海)有限公司亞太區(qū)大學計劃總監(jiān)王承寧博士及鐘舒陽工程師在本書內(nèi)容規(guī)劃、編寫過程中給予了熱心幫助、鼓勵和具體指導，提出了許多寶貴意見和建議，陳靜、朱燕秋老師等參與了本書內(nèi)容的規(guī)劃工作，提出了許多有益的意見和建議，鄧穎宇、朱燕秋老師校對了全書內(nèi)容，在此一并表示感謝。
盡管在編寫過程中，我們力求盡善盡美，但由于水平有限，書中疏漏在所難免，懇請讀者批評指正。
第1章 緒論 1
1.1 數(shù)字信號與數(shù)字電路的概念 1
1.1.1 數(shù)字信號 1
1.1.2 數(shù)字信號的種類及參數(shù) 3
1.2 數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)制 5
1.2.1 數(shù)字信號與二進制數(shù) 6
1.2.2 二進制數(shù)與十六進制數(shù)的關(guān)系 7
1.2.3 二進制數(shù)、十六進制數(shù)的四則運算 8
1.3 數(shù)字系統(tǒng)中的代碼表示法 9
1.3.1 原碼、反碼及補碼 9
1.3.2 十進制數(shù)編碼及ASCII碼 13
1.4 電子技術(shù)數(shù)字化的必然性 15
1.5 “數(shù)字電子技術(shù)”課程的教學內(nèi)容 16
習題1 16
第2章 邏輯代數(shù)基礎(chǔ) 18
2.1 邏輯函數(shù)及邏輯運算 18
2.1.1 邏輯函數(shù)的概念 18
2.1.2 邏輯運算 18
2.2 邏輯代數(shù)運算規(guī)則 23
2.2.1 邏輯代數(shù)式中邏輯運算符的優(yōu)先級 24
2.2.2 基本邏輯代數(shù)恒等式 24
2.2.3 代入定理 25
2.2.4 反演定理 26
2.2.5 對偶式及對偶定理 26
2.3 邏輯函數(shù)的表示方式及相互轉(zhuǎn)換 26
2.3.1 邏輯代數(shù)式與真值表 27
2.3.2 邏輯代數(shù)式與邏輯圖 28
2.3.3 波形圖與真值表 28
2.4 邏輯代數(shù)式的形式及其相互轉(zhuǎn)換 29
2.4.1 與或式 29
2.4.2 與非與非式 30
2.4.3 或非或非式 31
2.4.4 與或非式 32
2.4.5 常見邏輯代數(shù)式的相互轉(zhuǎn)換 33
2.4.6 邏輯函數(shù)的最小項及最小項和形式 33
2.4.7 邏輯函數(shù)的最大項及最大項積形式 35
2.5 邏輯函數(shù)的化簡 35
2.5.1 代數(shù)法 36
2.5.2 卡諾圖法 36
2.6 具有約束項的邏輯函數(shù)的化簡 40
習題2 41
第3章 邏輯門電路 43
3.1 分立元件DTL門電路 44
3.1.1 二極管或門 44
3.1.2 二極管與門 44
3.1.3 三極管反相器(非門電路) 44
3.1.4 與非門電路 45
3.2 CMOS反相器 48
3.2.1 CMOS反相器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 48
3.2.2 CMOS反相器的電壓傳輸特性與電流傳輸特性 49
3.2.3 CMOS反相器的輸入與輸出特性 51
3.2.4 CMOS反相器的輸入噪聲容限與負載能力 54
3.2.5 CMOS反相器的動態(tài)特性 55
3.3 CMOS門電路 59
3.3.1 CMOS邏輯門電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 59
3.3.2 漏極開路(OD)輸出邏輯電路 62
3.3.3 三態(tài)輸出邏輯電路 65
3.3.4 CMOS傳輸門電路 67
3.3.5 CMOS邏輯電路系列 70
3.3.6 常用邏輯門電路芯片 73
3.3.7 CMOS門電路的正確使用 74
3.4 CMOS數(shù)字電路新技術(shù)簡介 78
3.4.1 輸入過壓保護技術(shù) 78
3.4.2 掉電關(guān)斷技術(shù) 79
3.4.3 總線保持技術(shù) 81
3.5 TTL電路簡介 82
3.5.1 標準TTL反相器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 83
3.5.2 標準TTL反相器的工作原理及電壓傳輸特性曲線 83
3.5.3 標準TTL反相器的負載能力 86
3.5.4 其他TTL邏輯門電路 87
3.6 BiCMOS電路簡介 90
3.7 施密特輸入門電路 91
3.7.1 由通用反相器構(gòu)成的施密特輸入電路 91
3.7.2 施密特輸入電路應(yīng)用 93
3.7.3 集成施密特輸入電路 95
3.8 電平轉(zhuǎn)換電路 98
3.8.1 驅(qū)動門與負載門之間的連接條件 98
3.8.2 CMOS與TTL電路的接口 100
3.8.3 不同電源電壓CD4000及74HC系列CMOS器件之間連接存在的問題 101
3.8.4 利用特定系列CMOS器件的輸入特性實現(xiàn)不同電源電壓芯片的連接 102
3.8.5 借助OD輸出結(jié)構(gòu)實現(xiàn)不同電源電壓芯片之間的連接 103
3.8.6 借助緩沖門或總線驅(qū)動器實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換 105
習題3 108
第4章 組合邏輯電路分析與設(shè)計 110
4.1 組合邏輯電路分析 110
4.2 組合邏輯電路設(shè)計 112
4.3 常用組合邏輯電路芯片 116
4.3.1 可配置邏輯的門電路 116
4.3.2 編碼器 118
4.3.3 譯碼器 121
4.3.4 數(shù)字選擇器 131
4.3.5 加法器 136
4.3.6 數(shù)值比較器 139
4.4 組合邏輯電路的競爭冒險 140
4.4.1 組合邏輯電路的競爭冒險現(xiàn)象 140
4.4.2 組合邏輯電路的內(nèi)部缺陷檢查及消除方法 142
4.4.3 組合邏輯電路的競爭冒險的一般消除方法 144
習題4 145
第5章 觸發(fā)器與存儲器 146
5.1 基本SR觸發(fā)器 146
5.2 電平觸發(fā)的觸發(fā)器 148
5.2.1 電平觸發(fā)的SR觸發(fā)器 149
5.2.2 電平觸發(fā)的D觸發(fā)器(D型鎖存器) 151
5.3 脈沖觸發(fā)器與邊沿觸發(fā)器 154
5.3.1 主從結(jié)構(gòu)的SR觸發(fā)器 154
5.3.2 主從結(jié)構(gòu)的JK觸發(fā)器 156
5.3.3 邊沿觸發(fā)器 157
5.4 觸發(fā)器的種類及其相互轉(zhuǎn)換 163
5.5 觸發(fā)器的動態(tài)特性 165
5.6 存儲器 166
5.6.1 只讀存儲器(ROM) 167
5.6.2 隨機讀寫存儲器(RAM) 172
5.6.3 存儲器芯片連接 175
5.6.4 存儲器在組合邏輯電路中的應(yīng)用 177
習題5 178
第6章 時序邏輯電路分析與設(shè)計 180
6.1 時序邏輯電路概述 180
6.2 時序邏輯電路分析 182
6.3 常用時序邏輯電路 185
6.3.1 寄存器 185
6.3.2 移位寄存器 188
6.3.3 二進制計數(shù)器 195
6.3.4 常用集成計數(shù)器芯片及應(yīng)用 200
6.3.5 任意進制計數(shù)器 203
6.3.6 移位寄存器型計數(shù)器 205
6.4 時序邏輯電路設(shè)計 209
6.4.1 時序邏輯電路傳統(tǒng)設(shè)計方法 209
6.4.2 基于MCU芯片的時序邏輯電路解決方案 217
習題6 220
第7章 脈沖波形產(chǎn)生電路 222
7.1 單穩(wěn)態(tài)電路 222
7.2 多諧振蕩電路 226
7.2.1 對稱多諧振蕩電路 226
7.2.2 非對稱多諧振蕩電路 230
7.2.3 環(huán)形振蕩電路 234
7.2.4 由施密特輸入反相器構(gòu)成的振蕩電路 235
7.2.5 石英晶體振蕩電路 238
7.3 555時基電路及其應(yīng)用 240
7.3.1 由555時基芯片構(gòu)成的施密特輸入電路 241
7.3.2 由555時基芯片構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路 244
7.3.3 由555時基芯片構(gòu)成的多諧振蕩電路 246
習題7 249
第8章 A/D轉(zhuǎn)換與D/A轉(zhuǎn)換 250
8.1 D/A轉(zhuǎn)換器 250
8.1.1 權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器 251
8.1.2 雙級權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò) 252
8.1.3 倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器 253
8.1.4 權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器 256
8.1.5 開關(guān)樹型D/A轉(zhuǎn)換器 257
8.1.6 電阻串架構(gòu)的D/A轉(zhuǎn)換器 258
8.1.7 具有雙極性輸出的D/A轉(zhuǎn)換器 261
8.1.8 D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標 263
8.2 A/D轉(zhuǎn)換器 264
8.2.1 A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理 265
8.2.2 采樣保持電路 268
8.2.3 并聯(lián)比較型ADC 269
8.2.4 基于并聯(lián)比較型的衍生ADC 274
8.2.5 逐次逼近型ADC 278
8.2.6 雙積分型ADC 281
8.2.7 ΣΔ型ADC 283
8.2.8 A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標 287
習題8 287
第9章 接口保護與可靠性設(shè)計 289
9.1 機械觸點接口 289
9.1.1 機械觸點固有的彈跳現(xiàn)象 289
9.1.2 消除彈跳現(xiàn)象電路 290
9.2 接口保護 291
9.2.1 靜電與靜電放電(ESD)的概念 292
9.2.2 ESD作用機理與危害 292
9.2.3 ESD保護器件與選型 293
9.3 接口隔離 300
9.3.1 光電耦合隔離 301
9.3.2 電感耦合隔離 303
9.3.3 電容耦合隔離 305
習題9 306
你還可能感興趣
我要評論
|
