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賈立新著 著

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121307317

商品編碼：29312266888

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2017-04-01

基本信息

書名：數字電路(第3版)

：45.00元

作者：賈立新著

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2017-04-01

ISBN：9787121307317

字數：

頁碼：

版次：3

裝幀：平裝-膠訂

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書是浙江省精品課程重點建設教材，依據電子信息科學與電氣信息類平颱課程教學基本要求編寫。全書共8章，主要內容包括：數字電路基礎知識、數製和碼製、邏輯代數基礎、集成門電路，組閤邏輯電路，鎖存器、觸發器和時序邏輯電路，半導體存儲器，脈衝信號的産生與整形電路，數模與模數轉換器，可編程邏輯器件，VHDL語言簡介，數字係統設計基礎等。每章安排瞭例題講解、自我檢測題、習題和實驗題，並配套電子課件、習題參考答案等。

目錄

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目 錄

第1章 數字邏輯基礎1
1.1 緒論1
1.1.1 模擬信號和數字信號1
1.1.2 模擬電路、數字電路和混閤信號
電路2
1.1.3 數字電路的發展曆史3
1.1.4 數字電路的優點4
1.2 數製和碼製5
1.2.1 數製5
1.2.2 碼製9
1.3 邏輯代數基礎12
1.3.1 基本邏輯運算12
1.3.2 復閤邏輯運算14
1.3.3 基本公式15
1.3.4 基本規則17
1.4 邏輯函數及其錶示方法18
1.5 邏輯函數的兩種標準形式21
1.6 邏輯函數的化簡24
1.6.1 化簡的意義24
1.6.2 公式化簡法26
1.6.3 卡諾圖化簡法26
1.7 邏輯電路分析設計舉例32
1.8 QuartusII軟件的基本操作34
1.9 例題講解44
本章小結47
自我檢測題47
習題50
實驗題52
第2章 集成門電路53
2.1 CMOS門電路53
2.1.1 MOS管的開關特性53
2.1.2 CMOS門電路的結構和工作
原理54
2.1.3 CMOS門電路的靜態特性58
2.1.4 CMOS門電路的動態特性65
2.1.5 CMOS邏輯電路係列67
2.1.6 CMOS漏極開路門68
2.1.7 CMOS三態門71
2.1.8 CMOS傳輸門73
2.2 TTL門電路74
2.2.1 二極管和三極管的開關特性74
2.2.2 分立元件門電路76
2.2.3 LSTTL與非門78
2.2.4 LSTTL門電路的電氣特性80
2.2.5 TTL集電極開路門和三態門83
2.3 BiCMOS門電路84
2.4 不同係列門電路的接口85
2.5 例題講解88
本章小結91
自我檢測題91
習題93
實驗題98
第3章 組閤邏輯電路100
3.1 編碼器100
3.2 譯碼器104
3.3 數據選擇器110
3.4 數值比較器114
3.5 加法器116
3.6 組閤邏輯電路的競爭與冒險120
3.6.1 競爭冒險及其産生原因120
3.6.2 冒險現象的識彆121
3.6.3 冒險現象的消除123
3.7 例題講解124
本章小結127
自我檢測題127
習題128
實驗題131
第4章 時序邏輯電路133
4.1 鎖存器133
4.1.1 基本SR鎖存器133
4.1.2 鍾控SR鎖存器137
4.1.3 鍾控D鎖存器138
4.2 觸發器141
4.2.1 主從D觸發器141
4.2.2 維持阻塞D觸發器143
4.2.3 其他功能的觸發器144
4.2.4 觸發器的動態參數145
4.3 計數器147
4.4 寄存器155
4.4.1 並行寄存器155
4.4.2 移位寄存器155
4.5 序列信號發生器159
4.6 時序邏輯電路的分析與設計164
4.6.1 概述164
4.6.2 同步時序邏輯電路的分析166
4.6.3 同步時序邏輯電路的設計169
4.6.4 異步時序邏輯電路的分析*177
4.7 例題講解178
本章小結181
自我測驗題182
習題185
實驗題192
第5章 半導體存儲器196
5.1 概述196
5.2 隻讀存儲器197
5.3 靜態隨機存取存儲器202
5.4 動態隨機存取存儲器205
本章小結207
自我檢測題208
習題208
第6章 脈衝波形的産生與整形210
6.1 概述210
6.2 施密特觸發器210
6.2.1 由CMOS門構成的施密特
觸發器211
6.2.2 施密特觸發器的應用213
6.3 多諧振蕩器215
6.3.1 由CMOS門構成的多諧
振蕩器215
6.3.2 CMOS石英晶體振蕩器217
6.4 單穩態觸發器218
6.4.1 由CMOS門構成的微分型
單穩態觸發器218
6.4.2 集成單穩態觸發器220
6.4.3 單穩態觸發器的應用222
6.5 555定時器及應用223
6.5.1 CMOS集成定時器7555的
電路結構和工作原理223
6.5.2 555定時器構成的施密特
觸發器224
6.5.3 555定時器構成的多諧
振蕩器225
6.5.4 555定時器構成的單穩態
觸發器227
本章小結229
自我檢測題229
習題231
實驗題235
第7章 數模與模數轉換器236
7.1 概述236
7.2 D/A轉換器236
7.2.1 D/A轉換器的基本原理236
7.2.2 權電阻型D/A轉換器237
7.2.3 R-2R網絡型D/A轉換器238
7.2.4 權電流型D/A轉換器240
7.2.5 D/A轉換器的主要技術
指標243
7.2.6 D/A轉換器的典型應用245
7.3 A/D轉換器246
7.3.1 A/D轉換器的基本原理246
7.3.2 並行比較型A/D轉換器249
7.3.3 逐次逼近型A/D轉換器252
7.3.4 雙積分型A/D轉換器256
7.3.5 型A/D轉換器*258
7.3.6 A/D轉換器的主要技術
指標260
本章小結261
自我檢測題261
習題262
實驗題265
第8章 現代數字係統設計基礎267
8.1 概述267
8.2 可編程邏輯器件268
8.2.1 可編程邏輯陣列PLA268
8.2.2 復雜可編程邏輯器件
CPLD271
8.2.3 現場可編程門陣列FPGA273
8.3 VHDL語言簡介278
8.3.1 概述278
8.3.2 VHDL的語言要素281
8.3.3 VHDL程序的基本結構284
8.3.4 VHDL程序的句法286
8.3.5 常量、變量與信號292
8.4 數字係統設計實例294
8.4.1 4位數字頻率計設計294
8.4.2 4位數字乘法器設計297
本章小結304
自我檢測題305
習題306
實驗題307
附錄A 常用集成芯片引腳排列310
附錄B EDA-3型數字數字電路學習闆312
自我檢測題答案314
參考文獻316

作者介紹

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賈立新，男，浙江工業大學副教授，長期從事電類基礎課程、電子設計專業課程教學，全國電子設計競賽獲奬團隊導師，齣版多部教材，教學、寫作經驗豐富。

文摘

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序言

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《數字電路（第3版）》—— 探索數字世界的基礎與精髓 一、 引言：數字時代的基石，智慧的源泉 我們生活在一個被數字技術深刻塑造的時代。從智能手機、計算機到互聯網、人工智能，數字電路作為這一切的底層支撐，其重要性不言而喻。它不僅是信息處理和存儲的物理載體，更是現代工程技術和科學研究的核心驅動力。理解數字電路，便是掌握打開數字世界大門的鑰匙，觸及到信息、通信、控製、自動化等各個領域的精髓。 本書《數字電路（第3版）》正是為瞭幫助讀者建立起對數字電路係統堅實而全麵的認知而精心編撰。它並非僅僅羅列枯燥的邏輯門和時序電路，而是緻力於從原理到應用，從基礎到前沿，層層遞進地揭示數字電路的設計、分析與實現方法。通過係統性的學習，讀者將能夠深刻理解數字信號的本質，掌握邏輯運算的奧秘，並最終能夠構建齣滿足復雜需求的數字係統。 二、 核心內容概述：構建數字電路的完整知識體係 本書內容涵蓋瞭數字電路領域的多個關鍵方麵，旨在為讀者構建一個完整而係統的知識體係。 （一） 數字信號與邏輯基礎：理解數字世界的語言 數字信號的定義與特性： 首先，我們將深入探討什麼是數字信號，以及它與模擬信號的根本區彆。理解數字信號的離散性、二值性是理解後續所有內容的前提。我們將詳細介紹數字信號的錶示方法，例如電平高低、邏輯1和0的含義，以及在實際電路中如何通過電壓範圍來區分。 數製與編碼： 數字係統內部的數據錶示是至關重要的。本書將係統介紹二進製、十進製、十六進製等常用數製及其相互轉換。在此基礎上，我們將重點講解各種編碼方式，包括格雷碼、BCD碼（二進製編碼的十進製）、ASCII碼（美國信息交換標準代碼）等，以及它們在數據傳輸、存儲和處理中的應用。理解這些編碼能夠幫助我們更有效地處理和理解數字信息。 邏輯門及其基本運算： 邏輯門是構建一切數字電路的基本單元。我們將詳細介紹最基本的邏輯門，如與門（AND）、或門（OR）、非門（NOT）。在此基礎上，深入講解更復雜的組閤邏輯門，如與非門（NAND）、或非門（NOR）、異或門（XOR）以及同或門（XNOR）。每一個邏輯門都將結閤其邏輯功能錶、邏輯符號和電路實現方式進行詳盡闡述。 布爾代數與邏輯化簡： 布爾代數是分析和設計數字電路的數學工具。本書將係統講解布爾代數的基本公理、定理和定律，例如交換律、結閤律、分配律、吸收律、德摩根定理等。在此基礎上，我們將教授各種邏輯化簡方法，包括卡諾圖（Karnaugh Map）方法和奎恩-麥剋拉斯基（Quine-McCluskey）方法，這些方法對於優化電路設計、減少器件數量、降低功耗具有至關重要的意義。 組閤邏輯電路的設計與分析： 掌握瞭邏輯門和布爾代數，我們就可以開始構建更復雜的組閤邏輯電路。本書將指導讀者如何根據給定的邏輯功能需求，設計齣相應的組閤邏輯電路，包括使用門電路實現、使用通用邏輯門（如與非門）實現。同時，我們也將學習如何分析已有的組閤邏輯電路，推導齣其邏輯功能。常見的組閤邏輯電路，如編碼器、譯碼器、多路選擇器（MUX）、數據分配器（DEMUX）、加法器（全加器、半加器）、減法器等，都將進行深入的講解和實例分析。 （二） 時序邏輯電路：電路的“記憶”與“狀態” 時序邏輯電路的基本概念： 與組閤邏輯電路不同，時序邏輯電路的輸齣不僅取決於當前的輸入，還取決於電路過去的狀態。本書將詳細介紹時序邏輯電路的核心概念，包括觸發器、狀態、時鍾信號等。 基本觸發器： 觸發器是時序邏輯電路中最基本的存儲單元。我們將詳細介紹各種類型的觸發器，如SR觸發器、D觸發器、JK觸發器、T觸發器，並深入分析它們的結構、工作原理、狀態轉移圖和特性錶。理解觸發器的工作原理是掌握時序邏輯電路的基礎。 寄存器與計數器： 寄存器是用於存儲一組二值數據的電路，通常由多個觸發器組成。我們將講解寄存器的類型，如移位寄存器（左移、右移、串入並齣、並入串齣等）及其應用。計數器是用於對輸入脈衝進行計數的電路，我們將介紹同步計數器和異步計數器，以及各種模計數器（如模N計數器）的設計與應用。 時序狀態機（有限狀態機 FSM）： 時序狀態機是描述復雜時序邏輯電路行為的重要模型。本書將詳細介紹兩種類型的時序狀態機：摩爾（Moore）型和米利（Mealy）型。我們將學習如何從係統需求齣發，設計狀態圖和狀態錶，並將其轉換為實際的時序邏輯電路。時序狀態機在控製係統、通信協議、嵌入式係統設計中有著廣泛的應用。 時序邏輯電路的設計與分析： 掌握瞭觸發器、寄存器、計數器和狀態機，我們就可以進行復雜時序邏輯電路的設計與分析。本書將通過實例指導讀者如何根據係統功能要求，選擇閤適的時序邏輯元件，設計齣滿足要求的時序電路。同時，也將學習如何分析現有的時序邏輯電路，理解其工作流程和功能。 （三） 存儲器與接口：信息的“倉庫”與“橋梁” 存儲器的類型與原理： 存儲器是數字係統的關鍵組成部分，用於保存數據和程序。本書將介紹各種類型的存儲器，包括隨機存取存儲器（RAM）、隻讀存儲器（ROM）。重點講解RAM的讀寫操作原理，以及ROM的不同類型（如PROM、EPROM、EEPROM、Flash Memory）及其特點和應用。 接口電路： 數字係統往往需要與外部世界進行信息交互，這就需要接口電路。我們將介紹常用的接口標準和電路，例如串行通信接口（如UART）和並行通信接口。理解接口電路的設計有助於我們實現不同設備之間的數據交換。 （四） 集成電路（IC）基礎：現代數字係統的實現 集成電路的基本概念： 現代數字電路絕大多數是以集成電路的形式實現的。本書將簡要介紹集成電路的發展曆程，以及集成電路的分類（如TTL、CMOS等）和基本工作原理。 可編程邏輯器件（PLD）： 可編程邏輯器件（PLD）是現代數字電路設計的重要工具。我們將介紹PLD的基本概念，以及常見的PLD類型，如PLA、GAL、CPLD和FPGA。重點講解FPGA（現場可編程門陣列）的結構、工作原理和設計流程，使其成為實現復雜數字邏輯功能的可行方案。 （五） 數字電路的應用：從理論走嚮實踐 典型應用實例分析： 為瞭幫助讀者更好地理解理論知識在實際中的應用，本書將提供一係列典型應用實例。例如，如何利用數字電路實現一個簡單的計算器、一個電子時鍾、一個數據采集係統、一個簡單的微處理器架構等。通過這些實例，讀者可以直觀地感受到數字電路設計的魅力和力量。 硬件描述語言（HDL）簡介（可選，但強烈推薦）： 盡管本書側重於基本原理，但對於有誌於從事現代數字係統設計的讀者，瞭解硬件描述語言（HDL）如Verilog或VHDL至關重要。我們將簡要介紹HDL在數字電路設計中的作用，以及它如何輔助我們實現復雜的數字邏輯。 三、 學習方法與建議：成為數字電路的駕馭者 理論與實踐相結閤： 閱讀本書，務必理論與實踐相結閤。在理解每一個概念後，嘗試在仿真軟件（如Logisim, Multisim等）中搭建相應的電路進行驗證。如果條件允許，還可以使用FPGA開發闆等硬件平颱進行實際操作。 深入理解基本原理： 盡管現代設計工具越來越強大，但紮實的理論基礎仍然是不可或缺的。請務必深入理解每一個邏輯門的工作原理，每一個觸發器的狀態轉移，每一個狀態機的設計邏輯。 善用圖錶與示例： 本書將大量使用邏輯圖、時序圖、狀態圖等可視化工具來輔助講解。請仔細觀察和理解這些圖錶所傳達的信息。同時，書中的例題和習題是鞏固知識、提升能力的絕佳途徑，務必認真練習。 循序漸進，不斷探索： 數字電路的知識體係龐大而精密，學習過程需要耐心和毅力。請按照本書的章節順序，循序漸進地學習，遇到難點時不要氣餒，多思考，多查閱資料，與同學或老師交流。 四、 結語：開啓您的數字探索之旅 《數字電路（第3版）》不僅僅是一本教材，更是一扇通往廣闊數字世界的窗口。它將帶您領略邏輯的優雅，感受電路的智慧，激發您在數字技術領域不斷探索的熱情。無論您是初學者，還是希望鞏固和深化數字電路知識的工程師，本書都將是您不可多得的良師益友。 掌握數字電路，就是掌握瞭現代科技的脈搏。我們期待您通過本書的學習，能夠建立起對數字電路的深刻理解，並在此基礎上，設計和創造齣更多具有創新意義的數字係統，為推動社會進步貢獻您的力量。讓我們一同踏上這場激動人心的數字探索之旅！

評分☆☆☆☆☆

這本書的印刷質量真的沒得說，紙張厚實，墨跡清晰，拿在手裏沉甸甸的，很有質感。封麵設計也很簡潔大氣，一看就是用心之作。我是一名電子工程專業的學生，平時接觸各種教材，這本書的裝幀絕對是數一數二的。翻開書頁，裏麵的排版也相當舒服，字體大小適中，行間距閤理，長時間閱讀也不會覺得疲勞。我尤其喜歡它在插圖和公式的呈現上，綫條流暢，標注清晰，一點也不含糊。有時候一些比較抽象的概念，通過書裏的圖示就能很快理解。而且，我拿到的是正版現貨，不用擔心盜版書那種模糊不清的印刷，或者缺頁少頁的煩惱。這種踏實的感覺，對於我們這種需要反復鑽研教材的學生來說，太重要瞭。我之前買過一些電子類的書籍，印刷差到讓人懷疑人生，但這本《數字電路(第3版)》完全打消瞭我的顧慮。細節決定成敗，這本書在細節上的用心，真的讓我感受到瞭齣版方的專業和對讀者的尊重。

評分☆☆☆☆☆

我是一名硬件工程師，經常需要評估和選擇不同的數字芯片。我一直覺得，要做好這方麵的工作，必須對數字電路的底層原理有深刻的理解。《數字電路(第3版)》這本書，正好滿足瞭我的需求。它不僅僅是講解瞭基礎的邏輯門和組閤邏輯，還深入探討瞭時序邏輯、狀態機設計、時鍾同步等高級主題。我尤其欣賞它在講解這些復雜概念時，能夠清晰地闡述其背後的物理意義和工程實現。例如，在解釋亞穩態問題時，它不僅給齣瞭定義，還詳細分析瞭産生原因和規避方法，這對於我設計高可靠性的數字係統至關重要。這本書就像一本寶典，每次翻閱都能有所收獲。它幫助我更深入地理解瞭各種數字電路模塊的工作原理，從而能夠更有效地進行芯片選型和係統設計。

評分☆☆☆☆☆

我是一名初學者，之前對數字電路的瞭解幾乎為零。在選擇教材的時候，我非常糾結，擔心會選到過於晦澀難懂的書。但《數字電路(第3版)》完全超齣瞭我的預期。這本書的語言非常通俗易懂，即使是沒有基礎的讀者，也能很快跟上作者的思路。每講解一個新概念，都會輔以生動形象的比喻，或者簡單的例子，幫助我們理解。我特彆喜歡它在引入復雜概念時，會先從最基礎的部分講起，然後逐步遞進，一點點地構建起完整的知識體係。就像搭積木一樣，從最底層的一塊一塊壘起來，直到形成一座宏偉的大廈。而且，書中的習題設計也非常人性化，從基礎的選擇題到應用題，覆蓋瞭各個難度層次。我每天都會做一些習題來鞏固當天學到的知識，感覺進步非常明顯。這本書讓我覺得數字電路並沒有那麼可怕，反而充滿樂趣。

評分☆☆☆☆☆

這本書在實際應用方麵的講解，真是讓我眼前一亮。我平時做一些嵌入式開發，經常會遇到需要處理數字信號的場景。但很多時候，我們隻是照著datasheet操作，對底層的邏輯原理並不清楚。《數字電路(第3版)》這本書，恰恰彌補瞭我在這方麵的知識盲區。它不僅講理論，更講實踐。例如，在講解觸發器的時候，它會結閤實際的電路設計，說明如何在FPGA或者ASIC中實現。它還提供瞭很多經典的數字電路設計案例，並且對每個案例都進行瞭詳細的分析，包括設計思路、電路圖以及性能評估。這讓我能夠更好地理解這些理論知識是如何轉化為實際産品的。讀這本書，我感覺自己不再隻是一個“碼農”，而是真正理解瞭電子世界的奧秘。這種理論與實踐相結閤的教學方式，是我在其他教材中很少見到的。

評分☆☆☆☆☆

作為一名多年在電子行業摸爬滾打的工程師，我最近重新拾起瞭數字電路的學習，一是為瞭溫故知新，二是想瞭解一下新版教材在教學理念和內容更新上的變化。《數字電路(第3版)》這本書，我最欣賞它的是它的邏輯嚴謹性和理論深度。雖然書名是“數字電路”，但它並非流於錶麵，而是深入剖析瞭每一個基本邏輯門的工作原理，以及如何組閤這些基本門來實現更復雜的邏輯功能。它不僅僅是列齣公式和圖錶，而是著重於講解“為什麼”。比如，在介紹組閤邏輯和時序邏輯時，作者並沒有急於給齣大量例題，而是先搭建起概念框架，解釋清楚它們的本質區彆和應用場景。這種由淺入深、循序漸進的學習路徑，對於像我這樣希望構建紮實理論基礎的人來說，非常有幫助。我讀瞭很多關於數字電路的書，但這本書在邏輯思維的訓練上，給我留下瞭深刻印象。它不隻是教你“怎麼做”，更教你“為什麼這麼做”，這是區分工程師和普通技術人員的關鍵。