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張俊濤,陝西科技大學教授,中國電子學會會員,陝西省電子學會會員。主持陝西省科技廳項目1項,教育廳項目1項。《電子技術》獲陝西省精品課程,參與三項校級教改項目,獲一等奬一項,二等奬兩項。
目    錄
第一篇  數字電路理論基礎
第1章  緒論 (3)
1.1  數字信號與數字電路 (3)
1.2  數製 (4)
1.2.1  十進製 (4)
1.2.2  二進製 (5)
1.2.3  十六進製 (5)
1.2.4  不同進製間的轉換 (6)
1.3  二進製補碼 (8)
1.4  編碼 (10)
1.4.1  BCD碼 (10)
1.4.2  循環碼 (11)
1.4.3  ASCII碼 (12)
習題 (12)
第2章  邏輯代數基礎 (14)
2.1  邏輯運算 (14)
2.1.1  與邏輯 (14)
2.1.2  或邏輯 (15)
2.1.3  非邏輯 (15)
2.1.4  兩種復閤運算 (16)
2.1.5  兩種特殊運算 (17)
2.2  邏輯代數中的公式 (18)
2.2.1  基本公式 (18)
2.2.2  常用公式 (19)
2.2.3  關於異或運算的公式 (20)
2.3  邏輯代數中的三種規則 (21)
2.3.1  代入規則 (21)
2.3.2  反演規則 (21)
2.3.3  對偶規則 (22)
2.4  邏輯函數的錶示方法 (22)
2.4.1  真值錶 (23)
2.4.2  邏輯函數錶達式 (23)
2.4.3  邏輯圖 (23)
2.5  邏輯函數錶示方法的相互轉換 (24)
2.5.1  根據函數錶達式畫齣邏輯圖 (24)
2.5.2  從邏輯圖寫齣函數錶達式 (24)
2.5.3  從函數錶達式列齣真值錶 (25)
2.5.4  從真值錶寫齣函數錶達式 (25)
2.6  邏輯函數的標準形式 (26)
2.6.1  標準與或式 (27)
2.6.2  標準或與式 (27)
2.7  邏輯函數的化簡 (28)
2.8  無關項在邏輯設計中的應用 (34)
習題 (37)
第二篇  數字集成電路
第3章  基本門電路 (41)
3.1  分立元件門電路 (42)
3.1.1  二極管與門 (43)
3.1.2  二極管或門 (43)
3.1.3  三極管非門 (44)
3.2  CMOS集成門電路 (46)
3.2.1  CMOS反相器 (46)
3.2.2  其他CMOS邏輯門 (53)
3.2.3  兩種特殊門電路 (55)
3.2.4  CMOS傳輸門 (59)
3.3  設計項目 (61)
習題 (62)
第4章  常用組閤邏輯器件 (65)
4.1  組閤邏輯電路概述 (65)
4.2  組閤邏輯電路的分析與設計方法 (66)
4.2.1  組閤邏輯電路的設計方法 (66)
4.2.2  組閤邏輯電路的分析方法 (69)
4.3  編碼器 (71)
4.4  譯碼器 (74)
4.5  數據選擇器與數據分配器 (81)
4.6  加法器 (86)
4.7  數值比較器 (91)
4.7.1  一位數值比較器 (91)
4.7.2  多位數值比較器 (92)
4.8  設計項目 (94)
習題 (95)
第5章  鎖存器與觸發器 (98)
5.1  基本鎖存器及其描述方法 (98)
5.2  鍾控鎖存器 (102)
5.3  脈衝觸發器 (104)
5.4  邊沿觸發器 (108)
5.5  觸發器的邏輯功能與動作特點 (110)
5.6  設計項目 (111)
習題 (112)
第6章  常用時序邏輯器件 (116)
6.1  時序電路的結構和分類 (116)
6.2  時序邏輯電路的功能描述 (118)
6.3  時序電路的分析與設計方法 (120)
6.3.1  同步時序電路的分析方法 (120)
6.3.2  同步時序電路的設計方法 (123)
6.4  寄存器與移位寄存器 (131)
6.4.1  寄存器 (131)
6.4.2  移位寄存器 (133)
6.5  計數器 (137)
6.5.1  同步計數器設計 (137)
6.5.2  異步計數器簡介 (148)
6.5.3  其他進製計數器 (151)
6.5.4  兩種特殊的計數器 (156)
6.6  典型時序邏輯單元電路 (159)
6.6.1  順序脈衝發生器 (160)
6.6.2  序列信號産生器 (161)
6.7  設計項目 (165)
6.7.1  交通燈控製器設計 (165)
6.7.2  簡易頻率計設計 (168)
習題 (169)
第7章  存儲器 (173)
7.1  ROM (173)
7.2  RAM (177)
7.2.1  靜態RAM (177)
7.2.2  動態RAM (178)
7.3  存儲器容量的擴展 (179)
7.4  基於ROM的組閤電路設計 (180)
7.5  設計項目 (181)
7.5.1  DDS信號源設計 (181)
7.5.2  LED點陣控製電路設計 (184)
習題 (186)
第8章  脈衝電路 (188)
8.1  描述脈衝的主要參數 (188)
8.2  555定時器 (189)
8.2.1  施密特電路 (190)
8.2.2  單穩態電路 (194)
8.2.3  多諧振蕩器 (198)
8.3  設計項目 (202)
習題 (203)
第9章  數模與模數轉換 (206)
9.1  數模轉換器 (206)
9.1.1  權電阻網絡DAC (206)
9.1.2  R-2R網絡DAC (208)
9.1.3  D/A轉換器主要描述參數 (211)
9.2  模數轉換器 (212)
9.2.1  采樣-保持電路 (212)
9.2.2  量化與編碼電路 (213)
9.2.3  並聯比較型ADC (214)
9.2.4  反饋比較型ADC (216)
9.2.5  雙積分型ADC (219)
9.2.6  A/D轉換器的性能指標 (221)
9.3  設計實踐 (222)
9.3.1  可編程增益放大器設計 (222)
9.3.2  數控直流穩壓電源設計 (223)
9.3.3  溫度測量電路設計 (225)
習題 (226)
第三篇  數字設計新技術
第10章  EDA技術簡介 (229)
10.1  PLD的發展曆史 (229)
10.2  硬件描述語言 (230)
10.2.1  Verilog HDL (230)
10.2.2  VHDL (231)
10.2.3  System Verilog和SystemC (232)
10.3  EDA工具軟件 (233)
10.3.1  集成開發環境 (233)
10.3.2  仿真軟件 (233)
10.3.3  綜閤軟件 (234)
10.4  基於EDA技術的設計方法 (234)
第11章  Verilog硬件描述語言 (236)
11.1  Verilog HDL基本結構 (236)
11.1.1  簡單示例 (236)
11.1.2  模塊的基本結構 (237)
11.2  三種描述方法 (241)
11.2.1  行為描述 (241)
11.2.2  數據流描述 (249)
11.2.3  結構描述 (249)
11.2.4  混閤描述 (252)
11.3  層次化設計方法 (253)
11.4  Verilog HDL語法 (254)
11.4.1  基本語法 (254)
11.4.2  數據類型 (257)
11.4.3  參數定義 (262)
11.4.4  運算符與錶達式 (262)
11.5  Test Bench測試程序 (268)
第12章 常用數字器件的描述 (271)
12.1  組閤邏輯電路的描述 (271)
12.1.1  基本門電路 (271)
12.1.2  編碼器 (271)
12.1.3  譯碼器 (273)
12.1.4  顯示譯碼器 (274)
12.1.5  數據選擇器 (275)
12.1.6  數值比較器 (276)
12.1.7  三態緩衝器 (276)
12.1.8  奇偶校驗器 (277)
12.2  時序邏輯電路描述 (278)
12.2.1  鎖存器與觸發器 (278)
12.2.2  計數器 (281)
12.2.3  分頻器 (283)
12.3  存儲器設計 (284)
12.4  設計項目 (285)
12.4.1  100MHz頻率計的設計 (285)
12.4.2  正弦波信號源設計 (288)
12.4.3  VGA顯示控製電路設計 (291)
第13章  有限狀態機設計 (298)
13.1  有限狀態機設計方法 (298)
13.2  狀態編碼 (300)
13.3  狀態機設計示例 (300)
13.4  設計項目 (303)
13.4.1  逐次漸近式A/D轉換器的設計 (303)
13.4.2  交通燈控製器設計 (306)
13.4.3  等精度頻率計的設計 (308)
附錄A  門電路邏輯符號對照錶 (313)
附錄B  常用數字集成電路引腳速查 (314)
附錄C  常用集成電路索引 (316)
參考文獻 (331)
本教材是作者承擔的教育部、財政部《職教師資本科專業培養標準、培養方案、核心課程和特色教材開發》(電子信息工程專業,VTNE021)的成果之一,該項目以培養“專業性、師範性、職業性”三性融閤、能適應職教師資需求的復閤人纔為目標,在廣泛調研論證的基礎上,製定瞭相應的教師標準、教師培養標準、教師評價方案、核心教材和數字化資源等,在項目研究過程中,得到瞭教育部職教師資培養資源開發項目專傢指導委員會各位專傢的精心指導和項目管理辦公室的大力幫助。
在多年的教學實踐中,作者深切地感覺到必須適應社會對高等教育的要求,改變電子技術理論課程的教學方式,以提高學生應用能力為目標,能夠從係統的角度分析問題,設計電路,真正地提高實踐能力。雖然作者具有二十多年的電子技術教學經驗,又主講EDA課程十多年,同時指導大學生電子設計競賽、EDA電子設計專題、模擬及模數混閤應用電路競賽十多屆,但就如何能夠突齣職業教育的特點,在教材的架構上、內容側重點的選取和設計項目的選用方麵思考良久。考慮到“數字電子技術”課程基礎性的特點,教材還是采用較為傳統的編排方式,采用理論教學與設計項目相結閤的編排方式,在介紹器件的功能與設計原理的同時,注重器件的外特性及應用實例。為瞭突齣教材的針對性和實用性,在多數章末都附有典型的設計項目,由淺入深,舉一反三,注重係統觀點的培養和設計能力的提高。
教材分為三篇共13章。第一篇是數字電路理論基礎,分為2章,主要介紹數字電路的基本概念、數製與編碼、數字電路分析與設計的工具—邏輯代數。第二篇介紹數字集成電路,分為7章,以原理為主綫,以器件為目標,介紹基本門電路、常用組閤邏輯電路、時序邏輯電路、存儲器、整形電路和A/D、D/A轉換器,並在章末附有典型設計項目,以便能及時學以緻用。第三篇介紹數字設計新技術,分為4章,介紹EDA的概念、Verilog 硬件描述語言、常用數字器件的描述和有限狀態機設計方法,並配閤設計項目,以便能夠快速掌握數字係統設計新技術。
教材的編寫力求突齣三個特點:
(1)精簡。以職教師資專業教育特點為導嚮,以專業教學能力形成為核心,注重原理設計,簡化內部電路分析,突齣器件的功能和應用。
(2)完整。數字電路中的每種類型器件在設計中都可能要用到,因此組織教學內容時,在厘清概念、熟悉原理的基礎上,注重教材的完整性。
(3)實用。為瞭學以緻用,教材編寫時通過大量典型的設計項目,由淺入深,循序漸進,培養學生的係統思維和設計能力。
全書由張俊濤主編,陳曉莉繪製瞭教材中的多數插圖,在此錶示感謝。
本教材可采用少學時和多學時兩種教學模式,少學時隻講第一篇和第二篇,已經涵蓋瞭數字電路的經典內容;多學時再介紹第三篇—數字設計新技術,進一步提高係統設計能力,也可以作為學生自學資料,以拓展視野。
這本書帶來的最深刻感受,是它在概念的引入和理解上的獨到之處。很多同類書籍在介紹數字邏輯時,往往會直接給齣真值錶和布爾錶達式,對於初學者來說,這可能會顯得有些抽象和難以捉摸。然而,《數字電子技術基礎》則另闢蹊徑,在引入邏輯門時,大量采用瞭形象的比喻和直觀的圖示,例如將“與”門比作串聯的開關,將“或”門比作並聯的開關,這種方式極大地降低瞭理解門檻。在講解組閤邏輯電路時,作者不僅僅停留在理論層麵,還會結閤實際的開關電路和邏輯框圖,讓讀者能夠清晰地看到抽象的邏輯運算如何在物理世界中得以實現。對於時序邏輯電路,書中更是將狀態轉移的概念講解得十分透徹,通過大量的狀態圖和時序圖,讓讀者能夠直觀地把握電路的時序行為。我特彆欣賞作者在講解復雜集成電路時,會將其分解為更小的、易於理解的模塊,然後逐步分析每個模塊的功能,再將它們組閤起來,形成一個完整的係統。這種由簡到繁、層層遞進的講解方式,不僅鞏固瞭我的知識,也鍛煉瞭我分析和解決問題的能力。
評分這本書的語言風格和錶達方式,真的是讓我耳目一新。我之前讀過不少技術書籍,有些實在是太枯燥乏味瞭,讀瞭幾頁就想放棄。但是這本《數字電子技術基礎》完全沒有這種問題,作者用一種非常輕鬆、幽默的語言來講解本來可能有些晦澀的知識點,讀起來一點都不費勁,反而覺得很有趣。比如,在講解邏輯運算的時候,作者會用一些生活中的場景來類比,讓人立刻就能理解。而且,書中還穿插瞭一些作者自己的學習心得和體會,感覺就像在和一位經驗豐富的朋友聊天一樣,讓人覺得很親切,也更容易産生共鳴。這本書的結構設計也很有意思,不是那種死闆的章節劃分,而是將一些相關的概念融會貫通,讓讀者在學習的過程中能夠建立更全麵的認知。我最喜歡的是作者在每章的結尾都會留一些思考題,這些題目不會太難,但又能引導我們去深入思考,鞏固所學內容。總而言之,這本書讓我覺得學習數字電子技術不再是一件苦差事,而是一種充滿樂趣的探索過程。
評分我對於《數字電子技術基礎》這本書的編排和內容的層次性,感到非常滿意。從最基礎的邏輯門電路開始,作者循序漸進地引入瞭更復雜的組閤邏輯電路,例如譯碼器、多路選擇器等,並且都給齣瞭非常詳盡的原理分析和應用示例。隨後,對於時序邏輯電路的講解,如觸發器、寄存器、計數器等,也同樣做到瞭深入淺齣。最讓我驚喜的是,本書並沒有止步於基本的邏輯電路,而是進一步延伸到瞭更高級的主題,例如狀態機設計,以及一些基本的微處理器結構的概念。這樣的編排方式,為我們這些初學者提供瞭一個非常清晰的學習路徑,能夠讓我們在掌握瞭基礎知識之後,自然而然地過渡到更復雜的領域。而且,書中對於不同電路模塊之間的聯係和協同工作方式的解釋,也做得非常到位,讓我們能夠從整體上理解數字係統的運作原理,而不僅僅是孤立地學習各個組件。我感覺這本書不僅僅是教授技術知識,更是在培養我們構建和分析復雜數字係統的能力,這對於未來的學習和職業發展都非常有幫助。
評分我必須說,這本書的實際應用案例分析做得真是太齣色瞭!我之前看過的很多電子技術書籍,雖然理論講得很透徹,但是總感覺離實際應用有點遠,看完之後還是不知道怎麼把這些知識用到現實世界中。但是這本《數字電子技術基礎》完全不一樣,它在講解完每個章節的基本理論之後,都會緊接著給齣一些非常貼近實際應用的例子,比如如何設計一個簡單的數字時鍾、一個電子計數器,甚至是更復雜的交通信號燈控製係統。這些例子不僅讓我們鞏固瞭書本上的知識,更重要的是,讓我們看到瞭這些理論是如何轉化為實際産品的。書裏提供的電路圖清晰明瞭,而且還附帶瞭詳細的設計步驟和解釋,我試著跟著書中的例子自己動手畫瞭一些電路圖,感覺非常有成就感。作者在講解過程中,還會時不時地穿插一些工程實踐中的注意事項和經驗分享,這對於像我這樣想要將理論與實踐結閤起來的學習者來說,實在是太寶貴瞭。我感覺自己不僅僅是在學習書本上的知識,更是在學習一種解決問題的思路和方法,這為我日後深入學習和工作打下瞭堅實的基礎。
評分這本書真的是讓我眼前一亮!我一直對電子技術充滿好奇,但又覺得它很高深莫測,不敢輕易下手。直到我偶然翻到這本《數字電子技術基礎》,簡直就像找到瞭開啓數字世界大門的鑰匙。書中對基本概念的講解非常到位,從最簡單的邏輯門,到組閤邏輯電路、時序邏輯電路,再到存儲器和微處理器,循序漸進,完全沒有那種讓人望而生畏的感覺。我特彆喜歡作者用瞭很多生動形象的比喻來解釋復雜的電路原理,比如把觸發器比作一個“記憶開關”,把寄存器比作一排排“小盒子”,這些比喻一下子就把抽象的概念具象化瞭,我聽著聽著就明白瞭。而且,書中的圖示也非常清晰,配閤文字解釋,簡直是學習的絕佳輔助。我平時是個比較粗心的人,有時候看書容易走神,但是這本書的內容組織得特彆好,每一章的內容都承上啓下,邏輯性很強,讓我能一氣嗬成地讀下去,根本停不下來。我感覺自己不再是那個對電子技術一竅不通的小白瞭,已經開始對那些復雜的電路圖産生瞭一點點“看懂”的感覺,這對我來說是個巨大的進步!
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