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马明涛，邬春明 编

图书标签:

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• 数字电子
• 电路分析
• 逻辑电路
• 半导体
• 电子工程
• 计算机硬件
• 嵌入式系统
• 电子设计

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560626567

版次：1

商品编码：11665859

包装：平装

丛书名： 高等学校电子信息类“十二五”规划教材

开本：16开

出版时间：2015-02-01

用纸：胶版纸

页数：264

字数：386000

正文语种：中文

内容简介

　　《数字电子技术》由马明涛、邬春明主编，主要内容有：数字电路基础、集成逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲波形发生器与整形电路、数／模和模／数转换器、半导体存储器和可编程逻辑器件、硬件描述语言、数字电路读图练习等10章。　　《数字电子技术》可作为高等学校电子类、仪器仪表类等专业的教材或教学参考书，也可作为有关工程技术人员的参考书。

内页插图

目录

第1章数字电路基础1．1 概述1．1．1 数字信号和数字电路1．1．2 数字电路的特点1．1．3 数字电路的分类1．1．4 数字电路的应用1．2 几种常用的数制和码制1．2．1 数制1．2．2 码制1．3 逻辑函数中三种最基本的逻辑运算1．3．1 逻辑函数和逻辑变量1．3．2 三种基本逻辑关系及其表示方法1．4 复合逻辑运算1．5 逻辑函数的几种表示方法及其相互转换1．5．1 已知真值表求逻辑表达式和逻辑图1．5．2 已知逻辑函数式求真值表和逻辑图1．5．3 已知逻辑图求逻辑函数式和真值表1．6 逻辑代数1．6．1 基本公式、定律和常用规则1．6．2 逻辑函数的代数化简法1．7 逻辑函数的卡诺图化简法1．7．1 逻辑函数的最小项及最小项表达式1．7．2 逻辑函数的卡诺图表示法1．7．3 用卡诺图化简逻辑函数1．7．4 具有无关项的逻辑函数及其化简1．8 关于正逻辑和负逻辑的规定及其转换本章小结习题第2章集成逻辑门电路2．1 概述2．2 分立元件逻辑门电路2．2．1 二极管门电路2．2．2 三极管门电路2．3 TTL集成逻辑门2．3．1 TTL与非门的工作原理2．3．2 其他类型的TTL门电路2．3．3 各种系列的TTL门电路及其性能比较2．3．4 TTL与非门的外特性及其主要参数2．3．5 双极型集成逻辑门电路使用中的几个实际问题2．4 CMOS集成逻辑门2．4．1 CMOS反相器的工作原理2．4．2 CMOS反相器的电压、电流传输特性2．4．3 其他类型的CMOS逻辑门2．4．4 CMOS电路的正确使用本章小结习题第3章组合逻辑电路3．1 概述3．2 组合逻辑电路的分析和设计3．2．1 组合逻辑电路的分析方法3．2．2 组合逻辑电路的设计方法3．3 常用的组合逻辑电路3．3．1 编码器3．3．2 译码器3．3．3 加法器3．3．4 数值比较器3．3．5 数据选择器3．3．6 数据分配器3．4 基于MSI组合逻辑电路的分析3．4．1 分析步骤3．4．2 分析举例3．5 基于MSI组合逻辑电路的设计3．6 组合逻辑电路中的竞争一冒险现象3．6．1 什么是竞争一冒险现象3．6．2 竞争一冒险的识别方法3．6．3 消除竞争一冒险的方法本章小结习题第4章触发器4．1 基本概念4．2 触发器4．2．1 基本RS触发器4．2．2 时钟控制RS触发器4．2．3 时钟控制D触发器4．2．4 时钟控制触发器的触发方式及存在的问题4．3 触发器的结构和工作原理4．3．1 主从JK触发器4．3．2 边沿触发器4．4 触发器的脉冲工作特性4．4．1 主从JK触发器的脉冲工作特性4．4．2 维持阻塞K触发器的脉冲工作特性4．5 触发器的逻辑功能及转换4．5．1 触发器的逻辑功能4．5．2 触发器之间的转换本章小结习题第5章时序逻辑电路5．1 时序电路的基本概念5．1．1 时序电路的特点5．1．2 时序电路的分类5．1．3 时序电路的状态转换表、状态转换图和时序图5．2 基于触发器时序电路的分析5．2．1 分析方法5．2．2 同步时序电路的分析5．2．3 异步时序电路的分析5．3 基于触发器时序电路的设计5．3．1 设计步骤5．3．2 同步时序电路的设计5．3．3 异步时序电路的设计5．4 集成计数器5．4．1 异步集成计数器5．4．2 同步集成计数器5．4．3 任意进制计数器的构成5．5 寄存器5．5．1 寄存器5．5．2 移位寄存器5．6 基于MSI时序逻辑电路的分析5．6．1 分析步骤5．6．2 分析举例5．7 基于MSI时序逻辑电路的设计5．7．1 时序脉冲顺序分配器5．7．2 一般时序电路的设计本章小结习题第6章脉冲波形发生器与整形电路6．1 555定时器及其应用6．1．1 555定时器的结构及工作原理6．1．2 用555定时器组成单稳态触发器电路6．1．3 用555定时器组成施密特触发器6．1．4 用555定时器组成多谐振荡器6．2 集成和其他单稳态触发器6．2．1 微分型单稳态触发器6．2．2 集成单稳态触发器6．3 集成施密特触发器6．4 其他多谐振荡器电路6．4．1 用CMOS反相器组成的多谐振荡器6．4．2 石英晶体多谐振荡器6．5 脉冲产生与整形电路的应用本章小结习题第7章数／模和模／数转换器7．1 概述7．2 D／A转换器7．2．1 R一2R倒T型电阻网络DAc基本原理7．2．2 集成D／A转换器AD7520的电路结构和应用7．2．3 D／A转换器的主要技术指标7．3 A／D转换器7．3．1 采样和保持、量化与编码7．3．2 V—T型双积分式A／D转换器7．3．3 逐次逼近型A／D转换器7．3．4 并行比较型A／D转换器7．3．5 A／D转换器的主要技术指标7．4 D／A和A／D转换器应用举例7．4．1 数控电流源7．4．2 数控波形发生器7．4．3 3 1／2位 A／D转换器ICL 7106集成数字电压表本章小结习题第8章半导体存储器和可编程逻辑器件8．1 概述8．2 只读存储器（ROM）8．2．1 固定ROM8．2．2 可编程ROM（PROM）8．2．3 可擦除可编程ROM（EPROM）8．3 随机存取存储器（RAM）8．3．1 静态随机存储器（SRAM）8．3．2 动态随机存储器（DRAM）8．3．3 存储容量的扩展方法8．4 可编程逻辑器件（PLD）8．4．1 PLD基本电路的结构、功能与习惯表示法8．4．2 可编程逻辑阵列（PLA）8．4．3 可编程阵列逻辑（PAL）8．4．4 通用阵列逻辑（GAL）8．4．5 在系统可编程逻辑器件（ISP—PLD）8．4．6 复杂可编程逻辑器件（CPLD）8．4．7 现场可编程门阵列（FPGA）8．4．8 在系统可编程通用数字开关（ispGDS）8．5 用存储器实现组合逻辑函数本章小结习题第9章硬件描述语言9．1 概述9．2 VHDL简介9．2．1 基本程序简介9．2．2 词法构成9．2．3 用VHDL描述逻辑电路的实例本章小结习题第10章数字电路读图练习10．1 读图的基本步骤10．1．1 读图的思路10．1．2 读图的基本步骤1lo．2 4÷位数字电压表10．2．1用途和主要特点10．2．2找出通路10．2．3划分单元10．2．4分析功能10．3金属带材厚度自动控制器本章小结参考文献

前言/序言

《晶体管电路设计与应用》 引言 在现代电子学的黎明时期，一项革命性的发明——晶体管，以前所未有的方式改变了科学技术的发展轨迹。它以其微小的体积、极低的功耗和卓越的性能，迅速取代了笨重的真空管，成为了构建一切电子设备的核心元件。从最基础的信号放大到复杂的逻辑运算，晶体管无处不在，是支撑起我们数字时代大厦的基石。然而，对晶体管的深刻理解和灵活运用，并非一蹴而就。它需要系统性的学习，深入探究其工作原理、特性参数，并掌握各种典型电路的设计与分析方法。《晶体管电路设计与应用》一书，正是为了引导读者跨越理论的门槛，走向实践的彼岸而精心编撰。 本书并非一本泛泛而谈的电子学通论，而是一本专注于晶体管这一核心器件的深度解析。它旨在为读者提供一套全面、系统且实用的晶体管电路设计方法论，从最基础的PN结原理出发，循序渐进地讲解双极型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）的各种型号，深入剖析它们的静态工作点设置、动态模型分析，以及在放大、开关、振荡等多种典型电路中的具体应用。通过本书的学习，读者将能够独立完成各种晶体管电路的设计，并具备分析和解决实际电路问题能力，从而在电子设计领域打下坚实的基础。 第一部分：晶体管基础理论 第一章：半导体与PN结 任何关于晶体管的讨论，都必须从半导体材料及其基本特性开始。本章将详细介绍硅和锗等常用半导体材料的能带结构，深入理解载流子的运动（电子和空穴）以及它们的导电机制。我们将探讨本征半导体和杂质半导体的概念，以及如何通过掺杂技术制造出P型和N型半导体。 接着，本章将聚焦于PN结的形成过程，解析当P型和N型半导体接触时，在界面处产生的内建电场、耗尽层以及势垒电压。我们将详细阐述PN结在外加电压作用下的正向导通和反向击穿特性，绘制其伏安特性曲线，并解释二极管这一最基础的半导体器件的工作原理。对PN结的深刻理解，是理解晶体管工作原理的先决条件。 第二章：双极型晶体管（BJT） 本章将全面介绍双极型晶体管（BJT）的结构、工作原理和各种工作状态。我们将详细讲解NPN型和PNP型晶体管的组成，以及载流子在基区、发射区和集电区之间的传输过程。通过对BJT的放大区、饱和区和截止区等工作状态的深入分析，读者将理解BJT是如何实现信号放大的。 本章还将重点讲解BJT的各种参数，如$eta$（电流放大系数）、$r_b'$（基区电阻）、$r_e'$（发射区电阻）等，并介绍它们对晶体管性能的影响。此外，我们将讨论BJT的各种封装形式和型号，以及在实际应用中需要注意的关键点。 第三章：场效应晶体管（FET） 与BJT不同，场效应晶体管（FET）是通过电场控制导电沟道的宽窄来调节电流的。本章将系统介绍JFET（结型场效应晶体管）和MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）两大类FET。我们将详细讲解它们的结构、工作原理，以及P沟道和N沟道型的区别。 对于MOSFET，我们将深入探讨其不同类型，如增强型MOSFET和耗尽型MOSFET，以及NMOS和PMOS。本章还将重点解析FET的跨导（$g_m$）这一关键参数，并讨论其在不同工作状态下的特性。通过本章的学习，读者将能够区分BJT和FET的优势，并根据实际需求选择合适的器件。 第二部分：晶体管电路设计与分析 第四章：晶体管的静态工作点设置 在实际的晶体管电路设计中，首先需要为晶体管设置一个合适的静态工作点，以保证其在信号输入时能够稳定地工作在放大区，避免失真。本章将介绍多种晶体管（BJT和FET）的静态工作点设置方法，包括定偏置、发射极/源极负反馈偏置、集电极/漏极反馈偏置以及分压偏置等。 我们将详细分析各种偏置电路的稳定性能，并介绍如何通过计算选择合适的偏置电阻和电容，以确保工作点的稳定。此外，本章还将讲解温度对工作点的影响，以及如何设计具有良好温度稳定性的电路。 第五章：BJT单管放大电路 本章将聚焦于最基本的BJT放大电路，即单管放大电路。我们将详细分析三种基本组态：共发射极放大电路、共集电极放大电路（射极/漏极输出器）和共基极放大电路。对于每种组态，我们将推导其电压增益、电流增益、输入阻抗和输出阻抗等重要参数，并分析它们的优缺点和适用场合。 我们将使用动态模型（如混合-π模型）来分析放大电路的交流特性，并讲解如何通过外加电容实现高频和低频特性的补偿。此外，本章还将介绍多级放大电路的设计，以获得更高的电压或电流增益。 第六章：FET放大电路 与BJT类似，FET也能够构成各种放大电路。本章将介绍基于JFET和MOSFET的单管放大电路，包括共源极放大电路、共漏极放大电路（源极/漏极跟随器）和共栅极放大电路。我们将详细分析它们的输入输出阻抗、电压增益以及在不同应用场景下的表现。 本章还将重点讲解MOSFET作为开关器件的应用，以及其在数字逻辑电路中的作用。我们将探讨MOSFET的导通和截止特性，并分析其在驱动大电流负载时的能力。 第七章：晶体管振荡电路 振荡电路是产生周期性电信号的电路，在收音机、通信设备和时钟信号发生器等领域至关重要。本章将深入讲解利用晶体管构建的各种振荡电路。我们将介绍RC振荡器（如移相振荡器、文氏桥振荡器）和LC振荡器（如哈特莱振荡器、科尔皮兹振荡器），并分析它们的振荡原理、频率决定因素和稳定性。 此外，本章还将介绍晶体管作为负阻器件在振荡电路中的应用，以及如何实现正弦波、方波等不同波形的振荡。 第八章：晶体管开关电路与驱动电路 晶体管作为电子开关，是数字电路和许多功率电子应用的基础。本章将详细介绍晶体管的开关工作原理，以及如何设计能够快速、可靠地进行开关动作的电路。我们将分析晶体管的开关时间参数，如上升时间、下降时间、延迟时间和存储时间，并讲解如何通过优化电路设计来提高开关速度。 此外，本章还将重点讲解晶体管作为驱动电路的应用，例如用于驱动继电器、指示灯、电机等功率器件。我们将讨论如何根据被驱动负载的特性，设计合适的晶体管驱动电路，以确保驱动的可靠性和效率。 第九章：晶体管保护与故障排除 在实际的电路设计和应用过程中，保护晶体管免受过压、过流、过温等损坏是至关重要的。本章将介绍多种晶体管保护技术，如限流电阻、稳压二极管、散热器等。 同时，我们还将提供一套系统的晶体管电路故障排除方法。通过分析常见的故障现象，如电路无输出、输出失真、工作不稳定等，引导读者运用万用表等测量工具，结合电路原理，逐步定位和解决问题。 结论 《晶体管电路设计与应用》一书，力求以清晰的逻辑、丰富的实例和实用的技术，为读者构建起一个坚实的晶体管电路知识体系。本书涵盖了从基础理论到高级应用的各个层面，旨在培养读者的独立设计能力和问题解决能力。无论您是电子专业的学生，还是业余爱好者，亦或是寻求提升专业技能的工程师，本书都将是您掌握晶体管电路设计精髓的宝贵参考。通过深入学习本书内容，您将能够自信地运用晶体管这一神奇的电子元件，创造出更具创新性和实用性的电子产品。

评分☆☆☆☆☆

我是一名业余爱好者，平时喜欢捣鼓一些小电子项目，特别是那些涉及到逻辑控制的。这本书对我来说，简直就是一本“神作”。它没有用过于晦涩的语言，而是用一种非常接地气的方式，讲解了数字电路的设计和实现。我非常欣赏书中对于各种集成逻辑芯片的介绍，比如74系列TTL和CMOS系列芯片，以及它们的功能和应用。通过阅读这些章节，我不仅了解了市面上常见的逻辑器件，还学会了如何根据实际需求选择合适的芯片来搭建电路。书中的例子非常贴近实际，比如用逻辑门构建一个简单的报警系统，或者用计数器制作一个定时器。这些例子都非常有启发性，让我跃跃欲试。我尤其喜欢书中关于时序逻辑电路设计的讲解，比如如何使用D触发器和JK触发器来设计状态机，这对于我实现一些需要按部就班执行的任务的设备非常有帮助。书中的一些电路图都非常详细，并且配有清晰的元器件列表，这对我这样的DIY爱好者来说，是极其宝贵的资源。它让我从理论的学习者，变成了一个能够动手实践的创造者。

评分☆☆☆☆☆

作为一名电子工程专业的学生，我一直对数字电路的世界充满好奇。这本《数字电子技术》确实为我打开了一扇新世界的大门。书中的概念讲解非常清晰，从最基础的逻辑门，比如与门、或门、非门，到更复杂的触发器、计数器和寄存器，作者都循序渐进地进行了介绍。我尤其喜欢书中对这些基本单元是如何构建更高级数字系统的阐述，这让我能够理解从简单的开关组合到复杂的微处理器之间的联系。书中大量的图示和表格也极大地帮助我理解抽象的逻辑关系。比如，在解释全加器时，书中不仅给出了逻辑图，还提供了真值表，并用非常直观的方式解释了进位和和的产生过程。我曾经在理解时序逻辑时感到困惑，但这本书通过对状态转移图的详细解释，让我豁然开朗。书中的每一个概念都紧密联系，没有跳跃式的讲解，这对于初学者来说是极其宝贵的。即使是一些稍微复杂的内容，比如PLA和FPGA的介绍，作者也用通俗易懂的语言加以说明，让我对现代数字集成电路的实现有了初步的认识。总而言之，这本书在理论知识的传达上做得非常到位，为我打下了坚实的数字电子技术基础，让我对未来的学习充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

从一个完全非电子专业的角度来看，这本书确实是我对“数字世界”的一个重要入门。我之前一直以为数字电路就是一些复杂的芯片堆砌，但读了这本书之后，我才了解到其背后的严谨逻辑和精妙设计。书中对于布尔代数和逻辑代数的部分，虽然一开始让我有些头疼，但作者通过大量的例子和化简技巧的讲解，让我逐渐掌握了用数学工具来分析和优化数字电路的方法。特别是卡诺图（Karnaugh map）的讲解，简直就是化简复杂逻辑表达式的神器，让我能够轻松地找到最简化的逻辑电路。书中对组合逻辑和时序逻辑的区分，也让我对不同类型的数字电路有了清晰的认识。我一直以为所有逻辑电路都是瞬时响应的，但时序逻辑的引入，让我明白了“状态”和“时钟”在数字电路中的重要性。书中的一些关于时序逻辑的分析方法，比如时序图的绘制，帮助我理解了电路在不同时钟周期下的行为。总而言之，这本书在理论深度和实践广度上都做得很好，让我从一个门外汉，逐渐建立起对数字电子技术的基本认知，也激发了我对这个领域更深入探索的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我当初选择这本书，更多是出于对数字信号处理的兴趣，想了解数字信号是如何被存储、处理和传输的。这本书在这一方面确实给了我不少启发。它让我明白，我们日常生活中接触到的各种数字信息，背后都是由一系列二元状态（0和1）组成的。书中关于编码和解码的章节，详细介绍了各种常用的编码方式，比如二进制编码、BCD码、格雷码等等，以及它们在数据表示和传输中的作用。特别是对ASCII码和Unicode的讲解，让我更直观地理解了字符是如何转化为数字信号的。此外，书中对存储器单元的介绍，如SRAM和DRAM的原理，也让我对数据的持久化存储有了更深入的理解。我曾经对RAM和ROM的区别感到模糊，通过书中的对比分析，我清楚地认识到它们各自的特点和应用场景。书中还触及了一些关于逻辑电平、噪声容限等实际应用中的重要概念，这让我意识到理论知识与实际电路实现之间的紧密联系。虽然这本书侧重于数字电路的逻辑层面，但它也为我理解更高级的数字信号处理应用提供了必要的背景知识。

评分☆☆☆☆☆

作为一名正在学习数字信号处理的研究生，我需要一个扎实的数字电路基础来支撑我的研究。这本书在这一点上恰好满足了我的需求。它不仅涵盖了数字电子技术的基础知识，还深入探讨了一些更高级的主题，为我后续的学习提供了很好的铺垫。书中对于半导体器件在数字电路中的应用，比如MOSFET的开关特性，以及它们如何构成基本逻辑门，都进行了详细的分析。这让我明白，我们看到的逻辑功能背后，实际上是基于物理器件的精妙设计。书中对组合逻辑和时序逻辑的深入讲解，特别是对状态机的设计和分析，对我理解一些复杂的数字系统，如微处理器和数字信号处理器，至关重要。我印象深刻的是书中对寄存器组、算术逻辑单元（ALU）等核心逻辑模块的介绍，这让我能够窥探到计算机内部是如何进行数据运算和处理的。此外，书中还涉及了一些关于集成电路设计和制造的基本概念，虽然不是重点，但足以让我对整个数字电子产业链有一个初步的认识。这本书的严谨性和系统性，对于我这样的进阶学习者来说，是非常有价值的。