
本书系统介绍了数字电子技术的基本概念、原理和分析方法。主要内容包括数字逻辑基础知识、门电路及电气特性、组合逻辑电路的分析和设计方法、触发器、时序逻辑电路的分析和设计方法、脉冲产生整形电路、存储器和可编程逻辑器件以及模拟量与数字量间的转换。本书注重基本概念,深入浅出,书中有大量例题,每章有小结、习题,绝大部分习题都附有答案,便于教学和自学。
本书可作为高等学校机械、交通、能源、化工、材料等各非电类专业数字电子技术课程的教材; 也可作为电类专业学时较少的数字电子技术课程教学参考书; 还可供有关工程技术人员参考。
为满足高等学校本科非电类各专业学生学习电工、电子技术课程的需要,国内外已经出版了不少“电工学”方面的教材。这些教材对非电类学生学习电工、电子技术起到了积极有效的作用。但是,随着科学技术的飞速发展,面对学科交叉以及电类、非电类的界限越来越模糊的现状,目前包括我校在内的不少学校在许多传统非电类专业的课程设置中都有加强电工、电子课程教学内容的要求,同时在课程学时、内容安排上也有不同的调整。然而,在国内很难找到适合这种要求的教材及参考书,为此,我们编写了《电路原理与电机控制(电工学Ⅰ)》、《模拟电子技术(电工学Ⅱ)》和《数字电子技术(电工学Ⅲ)》这套教材。
本套教材内容的安排、取舍主要有4个考虑:
(1) 参照教育部(前国家教育委员会)1995年颁发的非电类学生电工技术课程的教学基本要求。
(2) 内容要适合高等学校非电类多学科、多专业的具体情况与教学需要。
(3) 体现本学科的成果与技术发展现状。
(4) 为学生提供一本合适的参考书。
针对非电类的教学要求和学时较少的特点,在教材编写中,对传统的教材内容进行了精选,将学生最需要的基础知识和本课程的精髓部分内容都做了一定的加深或扩充,同时力求简明扼要,便于学生学习。
《电路原理与电机控制(电工学Ⅰ)》的特点为:
(1) 加强并突出了电路原理部分的内容,使学生对电路原理的内容有更多、更深的了解与掌握。另外,增加了受控源电路模型的讨论及增加了双口网络的内容。
(2) 精简了有关电机的内容,主要讨论了异步电机而略去了直流电机和控制电机等内容,突出电机传动与控制。
《模拟电子技术(电工学Ⅱ)》的特点为:
(1) 强调了基础知识,注重应用。主要体现在对于电路的定性分析和定量计算,都是从基本概念出发,避免了为此目的而做繁杂的公式推导。
(2) 加强了集成电路的内容,对集成电路的讨论强化“外部”淡化“内部”,使教材内容更符合电子技术发展的趋势。
《数字电子技术(电工学Ⅲ)》的特点为:
(1) 加强并突出了集成门电路电气特性部分的内容,使学生在实际应用门电路时对于可能出现的各种问题有更深入的理解。
(2) 加强并突出了中规模集成电路应用的内容,这部分内容也是电子技术发展的趋势。
本套教材的编写体系既是一种尝试、探索,也是作者长期教学体会、经验的总结。编写中,我们力求把教材编写成内容丰富、重点突出、适应性强、体现发展的一套教材; 既处理好重要内容、较重要内容与一般内容的关系,也处理好打好基础、面向应用与新技术介绍的关系; 立足于有利于学生建立坚实基础、增强创新意识、培养实践能力; 立足于有利于学生学以致用,为解决实际工程问题打下基础。
本套教材由华中科技大学电工学课程组编写,其中在《电路原理与电机控制(电工学Ⅰ)》中,张鄂亮编写了第1、5、8章,李群编写了第2、3章,林红编写了第6、7、10章,张浩编写了第11章,周鑫霞编写了第13章,李承担任主编并编写了第4、9、12章。在《模拟电子技术(电工学Ⅱ)》中,林红编写了第1、7章,谭丹编写了第4、5章,陈明辉编写了第6、8章,徐安静任主编并编写了第2、3章。在《数字电子技术(电工学Ⅲ)》中,李承编写了第1章,张鄂亮编写了第3章,林红编写了第4、5章,杨红权编写了第7、8章,徐安静任主编并编写了第2、6章。
由于时间仓促,编者水平有限,本套教材错误与疏漏之处在所难免,恳请读者提出宝贵意见。
编者
2008年2月于华中科技大学
第1章数字逻辑基础
1.1数字信号的特点
1.1.1模拟信号与数字信号
1.1.2脉冲信号的主要参数
1.1.3数字电路
1.2数制与码制
1.2.1几种常用的进位记数制
1.2.2不同数制间的相互转换
1.3二进制编码
1.3.1二十进制编码
1.3.2字符编码
1.4基本逻辑运算
1.4.1逻辑变量与逻辑函数
1.4.2基本逻辑运算
1.5逻辑代数的公式和规则
1.5.1基本公式
1.5.2常用公式
1.5.3逻辑代数的3个规则
1.6逻辑函数的代数化简法
1.6.1逻辑表达式的类型及最简与或表达式
1.6.2公式化简法
1.6.3卡诺图化简法
1.6.4具有约束项的逻辑函数的化简
1.6.5逻辑函数表示方法之间的转换
本章小结
习题
第2章门电路
2.1半导体器件的开关特性
2.1.1二极管的开关特性
2.1.2三极管的开关特性
2.1.3MOS管的开关特性
2.2分立元件门电路
2.2.1二极管与门
2.2.2二极管或门
2.2.3三极管非门(反相器)
2.3TTL集成门电路
2.3.1TTL反相器
2.3.2其他逻辑功能的门电路
2.3.3TTL集电极开路门和三态门
2.4CMOS集成门电路
2.4.1CMOS反相器
2.4.2其他逻辑功能的CMOS门电路
2.4.3CMOS传输门、三态门和漏极开路门
2.4.4门电路在使用中应注意的若干问题
本章小结
习题
第3章组合逻辑电路
3.1组合逻辑电路的分析方法
3.2组合逻辑电路的设计方法
3.3常用的集成组合逻辑电路及其应用
3.3.1加法器
3.3.2编码器
3.3.3译码器
3.3.4数据分配器
3.3.5数据选择器
3.3.6数值比较器
3.4组合逻辑电路中的竞争冒险
3.4.1产生竞争冒险的原因
3.4.2检查竞争冒险的方法
3.4.3消除竞争冒险的方法
本章小结
习题
第4章触发器
4.1触发器的特点
4.2RS触发器
4.2.1基本RS触发器
4.2.2同步RS触发器
4.2.3主从RS触发器
4.2.4集成RS触发器
4.3JK触发器
4.3.1主从JK触发器
4.3.2边沿JK触发器
4.4D触发器
4.5T触发器和T′触发器
4.6触发器逻辑功能的转换
本章小结
习题
第5章时序逻辑电路
5.1时序逻辑电路的特点和分析方法
5.1.1时序逻辑电路的特点
5.1.2时序电路逻辑功能的一般分析方法
5.2计数器
5.2.1异步计数器
5.2.2同步计数器
5.2.3用触发器设计同步计数器
5.2.4用中规模集成计数器设计N进制计数器
5.3寄存器和移位寄存器型计数器
5.3.1数据寄存器
5.3.2移位寄存器
5.3.3移位寄存器型计数器
本章小结
习题
第6章脉冲产生与整形电路
6.1555定时器
6.1.1555定时器的电路组成
6.1.2555定时器的工作原理
6.2施密特触发器
6.2.1用555定时器接成施密特触发器
6.2.2其他形式的施密特触发器
6.2.3施密特触发器的应用
6.3单稳态触发器
6.3.1用555定时器接成单稳态触发器
6.3.2其他形式的单稳态触发器
6.3.3单稳态触发器的应用
6.4多谐振荡器
6.4.1用555定时器接成多谐振荡器
6.4.2其他形式的多谐振荡器
本章小结
习题
第7章存储器和可编程逻辑器件
7.1只读存储器
7.1.1掩模只读存储器
7.1.2可编程只读存储器(PROM)
7.1.3可擦除的可编程只读存储器(EPROM)
7.1.4存储器应用举例
7.2随机存储器
7.2.1静态随机存储器的结构、原理
7.2.2RAM的应用
7.3可编程逻辑器件
7.3.1可编程只读存储器
7.3.2可编程逻辑阵列
7.3.3通用阵列逻辑
本章小结
习题
第8章模拟量和数字量的转换
8.1D/A转换器
8.1.1权电阻网络D/A转换器
8.1.2T型电阻网络D/A转换器
8.1.3D/A转换器的主要技术指标
8.2A/D转换器
8.2.1逐次逼近型A/D转换器
8.2.2双积分型A/D转换器
8.2.3A/D转换器的主要技术指标
本章小结
习题
附录部分习题参考答案
参考文献