數字電路邏輯設計（第3版）（高等院校信息技術規劃教材） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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硃正偉，吳誌敏，陸貴榮，梁嚮紅，儲開斌 著

圖書標籤:

• 數字電路
• 邏輯設計
• 電路分析
• 計算機組成原理
• 電子技術
• 高等教育
• 教材
• 信息技術
• 數字係統
• 電路理論

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302461227

版次：3

商品編碼：12170465

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-08-01

用紙：膠版紙

頁數：310

字數：493000

正文語種：中文

編輯推薦

　　

　　本書第1版為普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材，2007年被評為江蘇省高等學校精品教材，第2版為“十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材。本書在第1、2版的基礎上，按照教育部電子電氣基礎課程教學指導委員會修訂的課程教學基本要求修訂而成。本次修訂使內容更加先進，結構更為閤理，特色更加鮮明，是高等院校電氣信息類、機電類、儀器儀錶類各專業數字電子技術基礎課程的難得的好教材，而且可作為從事電子技術工作的工程技術人員的參考書。

　　將傳統數字技術與自動化設計技術有機融閤。本教材以數字電子技術的基本理論和基本技能為引導，以EDA平颱和硬件描述語言為設計手段，將數字電子技術課程和EDA技術課程深度融閤，建立傳統數字電子技術設計和現代設計方法設計相結閤的新課程體係。

　　保持知識結構的閤理性、突顯教材的新穎性。本教材以注重基本概念、基本單元電路、基本方法和典型電路為齣發點，保證瞭數字電路知識點的完整性和閤理性，同時教材中安排瞭許多針對性強的應用實例和自主創新型綜閤實踐項目，體現瞭教材的新穎性。

　　有利於與後續課程形成良好對接。本教材在構建時兼顧瞭與後續課程的銜接，包括基本知識的銜接、設計項目的可延伸性以及對創新能力培養，盡可能為後續課程營建良好的接口。

　　

內容簡介

　　

　　本書是“十二五”江蘇省高等學校重點教材，編號:2014��1��121。

　　本書結閤應用型人纔培養目標和教學特點，將傳統數字電子技術與現代自動化數字電子技術的基礎知識和工程理論有機融閤，突破傳統教學模式的局限，將目標定位於使學生在數字電子技術的基礎理論、實踐能力和創新精神三方麵有明顯的進步。引導學生基於全新的數字技術平颱強化自己的學習效果，得以高起點地適應相關後續課程的要求。

　　全書共分10章，內容涉及數字電路基礎、邏輯門電路、組閤邏輯電路、組閤邏輯電路的自動化設計、觸發器、時序邏輯電路、時序邏輯電路的自動化設計、半導體存儲器及其應用、脈衝波形的産生與變換、D/A與A/D轉換器及其應用等。

　　本書結構完整、內容新穎、涉及麵廣，分析與設計方法靈活多樣，配有大量的例題、習題和工程應用性項目，使讀者比較容易接受、掌握和應用。

　　本書可以作為普通高等學校電類專業和機電一體化等非電類專業的技術基礎課教材，也可以作為相關專業工程技術人員的學習及參考用書。

　　

精彩書評

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目錄

目錄Contents第1章數字電路基礎1
1.1數字電路概述1
1.1.1模擬信號和數字信號1
1.1.2數字電路及其分類3
1.1.3數字電路的特點4
1.1.4數字電路的分析、設計與測試5
1.2數製6
1.2.1常用計數製6
1.2.2數製轉換8
1.3碼製10
1.3.1二�彩�進製編碼10
1.3.2可靠性代碼11
1.3.3字符編碼12
1.4二進製數的錶示方法及算術運算13
1.4.1二進製數的錶示方法13
1.4.2二進製數的算術運算15
1.5邏輯代數的運算16
1.5.1邏輯變量與邏輯函數16
1.5.2三種基本邏輯運算17
1.5.3復閤邏輯運算19
1.6邏輯代數的基本定律和基本運算規則20
1.6.1邏輯代數的基本定律20
1.6.2邏輯代數的基本運算規則21
1.7邏輯函數的錶示方法及標準形式22
1.7.1邏輯函數的錶示方法22
1.7.2邏輯函數的兩種標準形式24◆數字電路邏輯設計（第3版）目錄1.8邏輯函數的化簡27
1.8.1公式化簡法27
1.8.2卡諾圖化簡法29
1.8.3具有無關項的邏輯函數及其化簡34
習題136
第2章邏輯門電路39
2.1TTL集成門電路39
2.1.1TTL與非門結構與工作原理39
2.1.2TTL門的技術參數40
2.1.3TTL數字集成電路係列簡介43
2.1.4其他類型的TTL門45
2.2其他類型的雙極型集成電路48
2.2.1ECL電路49
2.2.2I2L電路49
2.3MOS集成門電路50
2.3.1MOS管的結構與工作原理50
2.3.2MOS反相器51
2.3.3其他類型的MOS門電路52
2.3.4CMOS邏輯門的技術參數54
2.3.5CMOS數字集成電路係列簡介55
2.4集成門電路的使用56
2.4.1TTL門電路的使用56
2.4.2CMOS門電路的使用57
2.4.3門電路的接口技術58
習題259
第3章組閤邏輯電路62
3.1傳統的組閤邏輯電路的分析與設計62
3.1.1傳統的組閤電路分析62
3.1.2傳統的組閤電路設計66
3.2編碼器與譯碼器70
3.2.1編碼器70
3.2.2譯碼器72
3.3數據選擇器和數據分配器78
3.3.1數據選擇器的功能及工作原理78
3.3.2常用集成數據選擇器及其應用79
3.3.3數據分配器81
3.4數值比較器84
3.4.1數值比較器的工作原理84
3.4.2集成數值比較器86
3.5算術運算電路87
3.5.1加法運算電路87
3.5.2減法運算電路89
3.6可編程邏輯器件90
3.6.1可編程邏輯器件概述90
3.6.2可編程器件的結構及工作原理92
3.6.3可編程邏輯器件的産品及開發94
3.6.4復雜可編程邏輯器件CPLD97
3.6.5現場可編程門陣列FPGA101
3.7組閤邏輯電路競爭與冒險106
3.7.1競爭冒險及産生原因106
3.7.2競爭冒險的判斷方法107
3.7.3消除競爭冒險的方法108
習題3109
第4章組閤邏輯電路的自動化設計114
4.1數字電路自動化設計與分析流程114
4.1.1傳統數字電路設計中存在的問題114
4.1.2QuartusⅡ簡介115
4.1.3自動化設計流程116
4.2原理圖輸入法組閤邏輯電路設計119
4.2.1編輯輸入圖形文件119
4.2.2功能簡要分析123
4.2.3編譯工程124
4.2.4時序仿真測試電路功能127
4.2.5引腳鎖定和編程下載130
4.3Verilog HDL語言輸入法組閤邏輯電路設計135
4.3.1Verilog HDL語法簡介135
4.3.2用Verilog進行組閤電路的設計137
4.3.3三人錶決電路的語句錶達方式140
4.3.4Verilog的其他錶達方式141
4.3.54位串行加法器綜閤設計143
習題4146
第5章觸發器148
5.1基本RS觸發器148
5.1.1電路結構148
5.1.2工作原理148
5.1.3邏輯功能及其描述149
5.2同步RS觸發器151
5.2.1電路結構151
5.2.2工作原理151
5.2.3邏輯功能及其描述151
5.2.4同步觸發器的空翻現象153
5.3主從觸發器153
5.3.1主從RS觸發器153
5.3.2主從JK觸發器154
5.4邊沿觸發器156
5.5觸發器功能的轉換158
5.6集成觸發器162
5.6.1集成觸發器舉例162
5.6.2集成觸發器的脈衝工作特性163
5.7觸發器的應用165
習題5167
第6章時序邏輯電路171
6.1時序邏輯電路概述171
6.1.1時序邏輯電路的結構及特點171
6.1.2時序邏輯電路的分類172
6.2時序邏輯電路的分析172
6.2.1時序邏輯電路一般分析步驟172
6.2.2同步時序邏輯電路分析172
6.2.3異步時序邏輯電路分析175
6.3時序邏輯電路的設計177
6.3.1同步時序邏輯電路的設計177
6.3.2異步時序邏輯電路的設計180
6.4計數器182
6.4.1二進製計數器182
6.4.2非二進製計數器188
6.4.3集成計數器的應用192
6.5寄存器201
6.5.1數碼寄存器201
6.5.2移位寄存器201
6.5.3集成移位寄存器及其應用203
習題6207
第7章時序電路的自動化設計與分析212
7.1深入瞭解時序邏輯電路性能212
7.1.1基於74LS161宏模塊的計數器設計212
7.1.2進位控製電路改進214
7.1.3通過控製同步加載構建計數器215
7.1.4利用預置數據控製計數器進位216
7.2計數器的自動化設計方案218
7.2.1基於一般模型的十進製計數器設計218
7.2.2含自啓動電路的十進製計數器設計219
7.2.3任意進製異步控製型計數器設計220
7.2.44位同步自動預置型計數器設計221
7.2.5基於LPM宏模塊的計數器設計223
7.3有限狀態機設計與應用226
7.3.1有限狀態機概述226
7.3.2步進電機控製電路設計227
7.3.3溫度控製電路設計231
習題7233
第8章半導體存儲器及其應用235
8.1概述235
8.1.1存儲器的分類235
8.1.2半導體存儲器的技術指標236
8.2隨機存取存儲器237
8.2.1RAM的分類及其結構237
8.2.2靜態存儲單元239
8.2.3動態存儲單元240
8.2.4RAM的操作與定時240
8.2.5存儲器容量擴展242
8.3隻讀存儲器244
8.3.1ROM的分類與結構244
8.3.2掩膜ROM244
8.3.3可編程PROM245
8.3.4其他類型存儲器246
8.3.5ROM存儲器的應用247
8.4常用存儲器集成芯片簡介248
8.4.16116型RAM器簡介249
8.4.22764型EPROM簡介249
8.5存儲器應用電路設計250
8.5.1多通道數字信號采集電路設計250
8.5.2DDS信號發生器設計254
習題8259
第9章脈衝波形的産生與變換261
9.1集成555定時器261
9.1.1電路組成及工作原理261
9.1.2555定時器的功能262
9.2施密特觸發器264
9.2.1由門電路組成的施密特觸發器264
9.2.2集成施密特觸發器265
9.2.3由555定時器組成的施密特觸發器266
9.2.4施密特觸發器的應用267
9.3單穩態觸發器268
9.3.1集成單穩態觸發器269
9.3.2由555定時器組成的單穩態觸發器272
9.3.3單穩態觸發器的用途273
9.4多諧振蕩器274
9.4.1由門電路構成多諧振蕩器275
9.4.2石英晶體振蕩器276
9.4.3用施密特觸發器構成多諧振蕩器276
9.4.4由555定時器構成多諧振蕩器277
9.5綜閤應用電路278
習題9279
第10章D/A與A/D轉換器及其應用282
10.1概述282
10.2D/A轉換器283
10.2.1權電阻網絡D/A轉換器284
10.2.2倒T型電阻網絡D/A轉換器285
10.2.3權電流型D/A轉換器286
10.2.4D/A轉換器的主要技術指標287
10.2.5D/A轉換器集成芯片及選擇要點288
10.2.6集成DAC器件290
10.3A/D轉換器291
10.3.1A/D轉換器的工作原理291
10.3.2並行比較型A/D轉換器293
10.3.3逐次比較型A/D轉換器295
10.3.4雙積分型轉換器297
10.3.5A/D轉換器的主要技術指標299
10.3.6A/D轉換器集成芯片及選擇要點300
10.3.7集成ADC器件302
10.4D/A與D/A的典型應用電路304
10.4.1D/A的典型應用電路304
10.4.2A/D的典型應用電路306
習題10308
參考文獻311

精彩書摘

　　第3章chapter3

　　組閤邏輯電路1.1微型計算機簡介引言數字係統中常用的邏輯電路，就其結構和工作原理可分為兩類:一類叫組閤邏輯電路，簡稱組閤電路；圖3.1組閤邏輯電路

　　一類叫時序邏輯電路，簡稱時序電路。組閤邏輯電路的基本組成單元是邏輯門電路。這種電路在任一時刻輸齣狀態隻取決於該時刻的輸入狀態，而與輸入信號作用前電路所處的狀態無關；在時序邏輯電路中，任意時刻的輸齣狀態不僅取決於該時刻的輸入狀態，而且取決於從前電路的狀態。本章討論組閤邏輯電路，組閤電路的一般結構可用方框圖3.1錶示，其輸齣與輸入之間的邏輯關係是:Z1=f1(X1,X2,…,Xn)，Z2=f2(X1,X2,…,Xn)，…,Zm=fm(X1,X2,…,Xn)

　　從電路結構看，它具有如下特徵:

　　（1）信號是單嚮傳輸的，輸齣輸入之間沒有反饋通道；

　　（2）隻由邏輯門組成，電路中不含記憶單元。

　　組閤電路可以單獨完成各種復雜的邏輯功能，而且還是時序邏輯電路的組成部分，在數字係統中應用十分廣泛。本章首先介紹小規模組閤邏輯電路的分析與設計方法，然後討論典型的中規模集成組閤邏輯電路的功能和應用，最後闡述競爭冒險産生的原因及消除方法。

　　3.1傳統的組閤邏輯電路的分析與設計

　　小規模集成(SSI)電路中的門，如與門、或門、與非門、或非門、與或非門、異或門等都是獨立的。本節主要介紹以這些門電路為基本組成單元的組閤電路的分析與設計。

　　3.1.1傳統的組閤電路分析

　　所謂組閤電路的分析，是指已知邏輯電路，尋找輸齣與輸入之間邏輯關係，確定電路功能的過程。其步驟大緻如下:

　　（1）由給定的邏輯圖寫齣所有用來描述輸齣輸入關係的邏輯錶達式；

　　（2）將已得到的邏輯函數錶達式簡化成最簡與或錶達式，或視具體情況變換成其他適當的形式；

　　（3）根據邏輯函數錶達式列真值錶；

　　（4）根據真值錶，進行分析並概括齣給定組閤邏輯電路的邏輯功能。

　　例3.1分析圖3.2所示電路的功能。

　　圖3.2例3.1邏輯電路和符號

　　解:（1）寫齣邏輯錶達式。

　　D=AB，E=AD，F=DB，S=EF

　　（2）化簡邏輯錶達式。

　　S=AD·DB=AD+DB=AAB+ABB=A�軧

　　◆數字電路邏輯設計（第3版）第◆3章組閤邏輯電路（3）列真值錶，如錶3.1所示。錶3.1例3.1真值錶輸入輸齣ABS000011101110（4）對真值錶中的數值進行分析可以看齣，該電路完成瞭邏輯上的異或運算，異或邏輯符號見圖3.2（b）,它同時還可以實現二進製運算。

　　例3.2分析圖3.3（a）所示電路的功能。

　　圖3.3例3.2圖解:（1）寫齣邏輯錶達式。

　　S=AAB·BAB

　　C=AB

　　（2）化簡邏輯錶達式。

　　S=B+A

　　C=AB

　　（3）列真值錶，如錶3.2所示。錶3.2例3.2真值錶輸入輸齣ABSC0000011010101101（4）根據圖3.3和錶3.2分析，可以將此電路看成是一個異或門（輸齣S:同例3.1）和一個與門（輸齣C）的閤成，若A、B分彆作為一位二進製數，則S就是A與B相加和的本位，C就是A與B相加和的進位。這種電路被稱為半加器，圖3.3（b）為它的邏輯符號，其特點是不考慮從低位的進位。若要考慮從低位來的進位，則電路可以將半加器作為單元電路經過一定的組閤設計得到。

　　在分析復雜一些的組閤邏輯電路時，除瞭上述按照邏輯門逐級分析的辦法外，還可以將電路進行模塊劃分。若熟悉一些重要的基本單元電路（如例3.2的半加器），則可以直接從單元電路入手，分析單元電路在新建電路中的作用，最終得齣復雜電路的邏輯功能。

　　例3.3分析圖3.4（a）所示電路的功能。

　　圖3.4例3.3電路圖

　　如圖3.4（a）所示，其中，Ai、Bi和Ci-1分彆錶示加數、被加數和從低位的進位，Si和Ci分彆錶示和的本位和進位。這樣一個包括低位來的進位輸入在內的二進製加法電路，稱之為全加器，邏輯符號如圖3.4（b）所示。全加器的真值錶如錶3.3所示。錶3.3例3.3真值錶輸入輸齣輸入輸齣AiBiCi-1SiCiAiBiCi-1SiCi0000000110010100110110010101011100111111（1）用兩個半加器（虛綫框）和一個或門實現瞭全加器:先求兩個加數的半加和，再與低位的進位作第二次半加，所得結果即全加器的和。

　　（2）兩個半加器的進位作邏輯加，即得全加器的進位。

　　例3.4分析圖3.5所示電路的功能。

　　圖3.5例3.4圖

　　解:由圖3.5寫齣邏輯錶達式F=(10)D0+(1A0)D1+(A10)D2+(A1A0)D3根據錶達式列齣真值錶，如錶3.4所示。由錶可以看齣，當A1A0賦予不同的代碼值時，輸齣F將獲取相應的輸入Di（i=0，1，2，3）。故電路相當於一個四路選擇開關，對輸入具有選擇並輸齣的功能。

　　錶3.4例3.4真值錶輸入輸齣A1A0F00D001D110D211D3由以上例題可以看齣，在組閤電路的分析過程中，寫齣邏輯錶達式、列齣真值錶並不難，而由真值錶說明電路的功能對初學者來講就比較難，它需要一定的知識積纍。

　　3.1.2傳統的組閤電路設計

　　所謂組閤電路的設計，是指根據所要求實現的邏輯功能，設計齣相應的邏輯電路的過程，在某些場閤組閤電路的設計也被稱為邏輯綜閤。設計通常以電路簡單、所用器件最少為目標。用代數法和卡諾圖法化簡邏輯函數，就是為瞭獲得最簡的形式，以便能用最少的門電路來組成邏輯電路。

　　組閤電路的設計步驟大緻如下:

　　（1）根據命題，分析輸齣輸入關係，列齣真值錶；

　　（2）由真值錶，寫齣有關邏輯錶達式或畫卡諾圖；

　　（3）運用卡諾圖或其他化簡方法化簡輸齣邏輯，注意化簡的結果必須符閤原來問題的要求，如:邏輯門類型的限製，輸入端是否允許齣現反變量等；

　　（4）根據輸齣邏輯錶達式，畫齣邏輯電路圖。

　　在進行組閤邏輯電路的設計時，可以用多種邏輯電路實現同一邏輯函數。例如用邏輯電路來實現邏輯函數F=A·AB+B·AB。

　　（1）直接用與非門、與門、或非門實現，參見圖3.6（a）。

　　圖3.6邏輯函數的代數變換

　　（2）邏輯代數變換後，用與非門實現F=ABA+B=AB··參見圖3.6（b）。

　　（3）代數變換後，用同或門實現F=A++B+=A+B=+AB參見圖3.6（c）。

　　結論:以上均為同或門的邏輯電路和錶達式，可見，一個邏輯問題對應的真值錶是唯一的，但實現它的邏輯電路是多樣的，可根據不同器件，通過邏輯錶達式的變換來實現。

　　例3.5試設計一個3人多數錶決電路。

　　解:（1）設3人A、B、C為輸入，同意為1，不同意為0；錶決結果F為輸齣，F始終同輸入的大多數狀態一緻，即輸入A、B、C之中有2個或3個為1時，輸齣為1；其餘情況，輸齣為0。由此可列真值錶，如錶3.5所示。錶3.5例3.5真值錶輸入輸齣ABCF00000010010001111000101111011111（2）畫齣卡諾圖如圖3.7所示。

　　圖3.7卡諾圖

　　（3）卡諾圖化簡（也可先寫齣邏輯錶達式，再根據邏輯代數運算法則化簡）得最簡與或錶達式F=AB+BC+AC（4）得齣相應的邏輯圖如圖3.8（a）所示。若要求用與非門實現，則還需將上述錶達式變換成如下形式F=AB·BC·AC再畫齣相應的邏輯圖，如圖3.8（b）所示。讀者可進一步思考，若全部用兩輸入端與非門，怎麼辦？

　　圖3.83人錶決器

　　例3.6試用兩輸入與非門和反相器設計一個四捨五入的邏輯電路。用以判彆一位8421碼是否大於等於5，大於等於5時，電路輸齣為1，否則為0。

　　解:（1）根據題意列真值錶。

　　假設輸入的8421碼用A、B、C、D錶示，輸齣用F錶示，則可得真值錶如錶3.6所示。當ABCD=0000~0100時，F=0；當ABCD=0101~1001時，F=1；需要說明的是:輸入ABCD不可能取值1010~1111，這在邏輯電路設計中被稱為約束條件，既然這些輸入組閤不會齣現，也就不必要求對應的輸齣是什麼，或者說輸齣可以是1，也可以是0，所以稱其為任意項或無關項，一般在錶達式中用d（真值錶中用×）錶示。錶3.6例3.6真值錶輸入輸齣輸入輸齣ABCDFABCDF00000100010001010011001001010×001101011×010001100×010111101×011011110×011111111×（2）求最簡與或錶達式。

　　根據錶3.6中最後6個最小項作無關項處理，可以寫齣函數的最小項錶達式F=∑(m5,m6,m7,m8,m9)+∑d(m10,m11,m12,m13,m14,m15)直接填入卡諾圖，如圖3.9所示。由此可得最簡與或錶達式F=A+BC+BD（3）若要求用兩輸入與非門和反相器實現，則還需將上述錶達式變換成如下形式F=A+BC+BD=·BC·BD=·BC·BD=·BC+BD=·BC·BD（4）畫齣邏輯圖，如圖3.10所示。

　　圖3.9例3.6卡諾圖圖3.10例3.6邏輯圖從以上例題可以看齣，由命題列齣真值錶是電路設計的關鍵。而邏輯錶達式的不同形式決定瞭邏輯電路的結構組成，所以要得到一個符閤實際要求的邏輯電路，邏輯錶達式的化簡和變換同樣非常重要。

　　例3.7試用兩輸入與非門和反相器設計一個優先排隊電路。火車有高鐵、動車和普通客車。它們進齣站的優先次序是:高鐵、動車和普通客車，同一時刻隻能有一列車進齣。

　　解:（1）由題意進行邏輯抽象。火車用輸入變量高鐵A、動車B、普通客車C，輸齣信號為FA、FB、FC，當高鐵A=1時，無論動車B、普通客車C為何值，FA=1，FB=FC=0；當動車B=1，且A=0時，無論C為何值，FB=1，FA=FC=0；當普通客車C=1，且A=B=0時，FC=1，FA=FB=0。

　　（2）經過邏輯抽象，可列真值錶，如錶3.7所示。錶3.7例3.7真值錶輸入輸齣ABCFAFBFC0000001XX10001X010001001（3）寫齣邏輯錶達式。FA=A，FB=B，FC=C根據題意，變換成與非形式FA=A，FB=B，FC=C=·C（4）畫齣邏輯電路圖，如圖3.11所示。

　　圖3.11例3.7邏輯圖

　　該邏輯電路可用一片內含4個兩輸入端的與非門74LS00和另一片內含6個反相器74LS04的集成電路組成，也可用兩片內含4個兩輸入端的與非門74LS00的集成電路組成。注意:原邏輯錶達式雖然是最簡形式，但它需要一片反相器和一片三輸入端的與門纔能實現，器件數和種類都不能節省。由此可見最簡的邏輯錶達式用一定規格的集成器件實現時，其電路結構不一定是最簡單和經濟的。設計邏輯電路時應以集成器件為基本單元，而不應以單個門為單元，這是工程設計與理論分析的不同之處。

　　3.2編碼器與譯碼器〖��4/5〗3.2.1編碼器所謂編碼，即將某一信息（輸入）變換為某一特定的代碼（輸齣），如把二進製碼按一定規律編排，使每組代碼都具有各自特定的含義。常見的編碼器是將m個輸入狀態信息變換成一個n位二進製碼，其中m、n滿足2n≥m，例如m=8，n=3，就稱8綫��3綫編碼器。編碼器通常分為普通編碼器和優先編碼器兩種，以下分彆以4綫��2綫編碼器和74LS148為例予以介紹。

　　1.普通編碼器

　　普通編碼器的特點是隻允許在一個輸入端加有效信號，否則輸齣將會齣現混亂。

　　普通4綫��2綫編碼器真值錶如錶3.8（a）所示。錶3.84綫��2綫編碼器真值錶

　　(a)普通4綫��2綫編碼器真值錶輸入輸齣I0I1I2I3Y1Y0100000010001001010000111(b)加控製端的普通4綫��2綫編碼器真值錶輸入輸齣狀態指示I0I1I2I3Y1Y0YS0000××01000001010001100101010001111編碼器的輸入為高電平有效。由真值錶可得輸齣編碼的邏輯錶達式為Y1=0·1·I2·3+0·1·2·I3

　　Y0=0·I1·2·3+0·1·2·I3該電路存在的問題是當所有的輸入都為0時，電路的輸齣為Y1Y0=00，和真值錶中第一行的編碼一樣，無法區分，所以，提齣一種解決方案，就是在輸齣端引入狀態指示端子YS來區分有編碼輸入和無編碼輸入的情況，參見錶3.8（b）。

……

前言/序言

　　前言Foreword本書第1版為國傢普通高等教育“十一五”規劃教材，2007年被評為江蘇省高等學校精品教材，本書第2版為“十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材。本書列入“十二五”江蘇省高等學校重點教材，編號:2014��1��121。

　　本書在前兩版的基礎上，針對傳統教材和教學中存在的問題，按照教育部電子電氣基礎課程教學指導委員會修訂的課程教學基本要求,總結提高、修改增刪而成。第3版教材在編寫時突齣瞭以下特點:

　　1.將傳統數字技術與現代數字技術有機融閤

　　本教材以數字電子基本理論和基本技能為引導，以EDA平颱和硬件描述語言為設計手段，將數字電子技術課程和EDA技術課程深度融閤，建立傳統數字電子技術設計和現代數字電子設計方法相結閤的新課程體係。

　　2.保持知識結構的閤理性和新穎性

　　本教材以注重基本概念、基本單元電路、基本方法和典型電路為齣發點，保證瞭數字電路知識點的完整性和閤理性，同時教材中安排瞭許多針對性強的應用實例和自主創新型綜閤實踐項目，體現瞭教材的新穎性。

　　3.有利於與後續課程構成創新能力教學課程體係

　　本教材在構建時兼顧瞭與後續課程的銜接，包括基本知識的銜接、設計項目的可延伸性以及對創新能力培養的鋪墊等,盡可能為後續課程創建良好的接口，由此可將數字電路、單片機技術、EDA技術、SoC、嵌入式係統等具有較大相關性的課程構建一個創新課程係列有機體。這可以優化相關專業的課程設置，讓學生提前進入理論與工程實踐相結閤的高效學習和訓練階段，提前激發創造欲望，提前具備進入自主設計性空間的能力，提前為未來的學習和實踐打開充裕的時間空間、自主學習空間和就業準備空間。4.注重創新能力的培養

　　本教材通過教材的啓迪和教材中大量的有創意啓發性的項目的訓練，能動地激發創新意識，培養自主創新能力，從而使學生在數字電子技術的基本理論、實踐能力和創新精神3方麵能得到同步收獲，有能力提早進入大學生課外科技活動。本教材以數字電路傳統技術的介紹為基礎，以自動化設計技術的學習為能力培養的手段，注重現代數字技術基本知識、理論和方法的介紹，注重工程能力、分析能力和實踐能力的培養，全書構建瞭從介紹基礎知識嚮創新能力培養逐級遞進的學習和實踐的階梯。

　　參加本書第3版編寫工作的有吳誌敏（第1、2章）、梁嚮紅（第3、4章）、陸貴榮（第5、6、7章）、硃正偉（第8章）、何寶祥（第9章）、儲開斌（第10章），硃正偉負責全書的策劃、組織和定稿。

　　作者雖然力求完美，但由於水平有限，錯誤和疏漏之處難免，懇請關心本教材的師生和其他讀者不吝指正。

　　編者2017年4月◆數字電路邏輯設計（第3版）

《電路與係統：理論、分析與設計》（第3版） 內容簡介 《電路與係統：理論、分析與設計》（第3版）是一部全麵深入的電路學經典教材，旨在為讀者打下堅實的電路與係統基礎，培養嚴謹的分析能力和創造性的設計思維。本書在繼承前兩版嚴謹學術風格的基礎上，結閤最新的教學理念和技術發展，對內容進行瞭係統性的更新與完善，力求全麵覆蓋現代電路與係統領域的關鍵理論、分析方法和設計技術。本書適閤於高等院校電子信息類、自動化類、計算機類等專業的本科生和研究生，以及從事相關領域研發的工程師和研究人員。 全書結構與內容概述 本書共分為十八章，層層遞進，從基礎概念到復雜係統，條理清晰，邏輯嚴謹。 第一部分：電路基礎與分析（第1章-第6章） 第一章：緒論 本章首先介紹瞭電路在現代科技和日常生活中的重要性，闡述瞭電路作為信息處理和能量轉換的基石的地位。 隨後，對電路的基本概念進行瞭定義，包括電荷、電流、電壓、功率和能量等基本物理量，並給齣瞭它們的單位和數學錶示。 強調瞭電路分析中常用的基本元（如電阻、電容、電感、獨立電源和受控電源）的特性和模型，為後續的分析奠定基礎。 引入瞭集膚效應、趨膚效應等與高頻電路相關的初步概念，為後續深入學習埋下伏筆。 第二章：電路的基本定律 本章詳細講解瞭電路分析中最基本、最重要的基爾霍夫電壓定律（KVL）和基爾霍夫電流定律（KCL）。通過具體的例子，展示瞭如何運用這些定律列齣電路方程，並分析瞭迴路法和節點法等基本分析方法。 介紹瞭歐姆定律，闡述瞭電阻與電壓、電流之間的綫性關係，並引齣瞭電導的概念。 對電阻的串聯和並聯進行瞭深入分析，推導瞭等效電阻的計算公式，展示瞭如何簡化復雜電路。 引入瞭電位、電勢差和參考點等概念，為電勢分析提供瞭工具。 第三章：簡單電路的分析 本章將前麵學習的基本定律應用於更復雜的電路分析。 詳細闡述瞭電阻分壓和分流電路的工作原理，並提供瞭計算方法。 重點講解瞭戴維南定理和諾頓定理，這兩個強大的等效電路定理可以將任意綫性含源二端網絡簡化為一個等效電阻和等效電壓源（戴維南）或等效電流源（諾頓），極大地簡化瞭復雜電路的分析。 引入瞭最大功率傳輸定理，解釋瞭如何使負載獲得最大功率，這在實際電路設計中具有重要的指導意義。 對含有受控電源的電路進行瞭分析，介紹瞭如何處理這類電路的獨特性。 第四章：RL和RC電路的瞬態分析 本章將分析的重點從穩態電路轉嚮包含電容和電感元件的動態電路。 引入瞭電容和電感元件的電壓-電流關係，揭示瞭它們在存儲能量和對電壓、電流變化産生響應方麵的作用。 詳細講解瞭RL和RC一階電路的零輸入響應和零狀態響應，推導瞭它們在直流激勵下的電壓和電流隨時間變化的數學模型，並引入瞭時間常數 $ au$ 的概念，揭示瞭電路響應的快慢。 通過圖示和實例，直觀地展示瞭電路響應的衰減過程。 第五章：RLC電路的瞬態分析 本章將瞬態分析的範圍擴展到包含電阻、電感和電容三者的RLC電路。 詳細分析瞭RLC串聯和並聯電路的二階微分方程，並推導瞭其特徵方程。 根據特徵方程的根，詳細講解瞭過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼三種阻尼狀態下電路的響應特性，並給齣瞭相應的數學錶達式。 強調瞭阻尼係數和自然振蕩頻率等參數對電路瞬態響應的影響。 第六章：穩態正弦電路分析 本章將分析方法從直流電路擴展到交流電路，重點研究穩態正弦信號下的電路行為。 介紹瞭正弦電壓和電流的錶示方法，以及它們的幅值、頻率、相位等參數。 引入瞭相量（phasor）的概念，將時域的正弦信號轉化為復數域的相量，從而將微分方程的求解轉化為代數方程的求解，極大地簡化瞭交流電路的分析。 定義瞭復阻抗（impedance）和復導納（admittance），將電阻、電容和電感元件在交流電路中的特性統一在復數域中進行描述。 推導瞭交流電路中的KVL和KCL，並討論瞭交流電路中的功率（瞬時功率、平均功率、無功功率、視在功率和功率因數）等概念。 介紹瞭交流電路的戴維南定理和諾頓定理的應用。 第二部分：電路的更高級分析與設計（第7章-第11章） 第七章：三相電路 本章專注於實際應用中廣泛存在的三相電路。 介紹瞭三相電源的産生及其性質，以及三相負荷的連接方式（星形連接和三角形連接）。 推導瞭星形連接和三角形連接下的電壓、電流關係，並引入瞭相電壓、綫電壓、相電流和綫電流等概念。 詳細分析瞭平衡三相電路和非平衡三相電路的功率計算。 探討瞭三相電路在電力係統中的應用和重要性。 第八章：耦閤電感與理想變壓器 本章研究瞭電感元件之間相互影響的情況，即耦閤電感。 介紹瞭互感、耦閤係數和漏感等概念，並給齣瞭耦閤電感的電壓-電流關係。 詳細講解瞭理想變壓器模型，包括其變壓作用、隔離作用和阻抗變換作用，並推導瞭理想變壓器的電壓、電流和功率關係。 探討瞭變壓器在實際應用中的各種用途，如升壓、降壓和阻抗匹配。 第九章：拉普拉斯變換在電路分析中的應用 本章引入瞭一種更為強大的數學工具——拉普拉斯變換，用於分析更復雜的動態電路。 詳細介紹瞭拉普拉斯變換和拉普拉斯反變換的定義和性質。 推導瞭電容、電感元件在s域（復頻率域）的阻抗錶示。 將微分方程轉化為代數方程（s域電路方程），利用s域的節點法、迴路法、戴維南/諾頓定理等方法求解電路的瞬態響應，並進行拉普拉斯反變換得到時域解。 強調瞭拉普拉斯變換在處理各種激勵（包括衝激函數）和復雜初始條件下的電路分析中的優勢。 第十章：傅裏葉級數與傅裏葉變換 本章研究周期信號和非周期信號在電路中的分析方法。 詳細介紹瞭傅裏葉級數，用於將周期信號分解為一係列正弦和餘弦分量的疊加。 推導瞭傅裏葉級數的係數計算公式，並給齣瞭常見周期信號的傅裏葉級數展開。 引入瞭傅裏葉變換，將非周期信號分解為連續的頻譜，用於分析非周期信號的頻率成分。 探討瞭傅裏葉變換在電路分析中的應用，如計算周期非正弦信號激勵下的電路響應，以及分析信號的頻率特性。 第十一章：二端口網絡分析 本章將分析對象從單端口網絡擴展到二端口網絡。 介紹瞭二端口網絡的定義和端口參數，包括阻抗參數（z參數）、導納參數（y參數）和混閤參數（h參數）。 推導瞭不同參數之間的轉換關係。 講解瞭二端口網絡的級聯、串聯和並聯等組閤方式，以及其等效參數的計算。 探討瞭二端口網絡在信號傳輸、匹配和濾波等方麵的應用。 第三部分：現代電路理論與設計（第12章-第18章） 第十二章：二極管及其基本應用 本章開始進入半導體器件領域，首先介紹半導體二極管。 詳細講解瞭PN結的形成、正嚮導通和反嚮擊穿特性。 介紹瞭理想二極管模型和實際二極管模型，以及二極管的伏安特性麯綫。 重點講解瞭二極管在整流（半波整流、全波整流）、限幅、鉗位和穩壓（穩壓二極管）等基本電路中的應用。 第十三章：晶體管及其基本放大電路 本章介紹另一類重要的半導體器件——雙極結型晶體管（BJT）。 詳細講解瞭NPN型和PNP型BJT的結構、工作原理、工作區域（截止區、放大區、飽和區）以及輸齣特性麯綫。 介紹瞭BJT的幾種基本放大電路組態：共發射極放大電路、共集電極放大電路和共基極放大電路，並分析瞭它們的電壓增益、電流增益、輸入阻抗和輸齣阻抗等參數。 探討瞭BJT在放大和開關電路中的基本應用。 第十四章：場效應晶體管及其基本應用 本章介紹另一種重要的半導體器件——場效應晶體管（FET），包括結型場效應晶體管（JFET）和MOS型場效應晶體管（MOSFET）。 詳細講解瞭JFET和MOSFET的結構、工作原理、柵控漏極電流的特性。 介紹瞭MOSFET的N溝道和P溝道增強型以及耗盡型器件。 分析瞭FET作為放大器和開關的基本應用。 第十五章：運算放大器及其應用 本章重點研究集成電路中的核心器件——運算放大器（Op-Amp）。 詳細講解瞭理想運算放大器的特性，包括無窮大的開環增益、無窮大的輸入阻抗和零的輸齣阻抗。 介紹瞭運算放大器作為理想元件的兩個重要特性：虛短和虛斷。 詳細講解瞭運算放大器在多種經典電路中的應用，如同相放大器、反相放大器、電壓跟隨器、加法器、減法器、積分器、微分器、比較器等。 探討瞭運算放大器在信號處理、濾波和振蕩器等領域的廣泛應用。 第十六章：濾波器設計 本章聚焦於電路設計中的重要組成部分——濾波器。 介紹瞭濾波器的基本類型，包括低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器，以及它們的幅頻特性和相頻特性。 講解瞭無源濾波器（由電阻、電容、電感構成）和有源濾波器（利用運算放大器等有源器件構成）的設計方法。 介紹瞭巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和貝塞爾（Bessel）等幾種經典的濾波器逼近類型，並給齣瞭它們的設計流程和公式。 探討瞭濾波器的實際應用，如信號去噪、頻率選擇等。 第十七章：振蕩器與波形發生器 本章研究能夠産生周期性信號的振蕩器電路。 介紹瞭振蕩器的基本原理，包括正反饋和 Barkhausen 判據。 詳細講解瞭幾種重要的振蕩器電路，如RC相移振蕩器、LC振蕩器（如哈特利振蕩器、科勒皮茲振蕩器）和石英晶體振蕩器。 介紹瞭函數發生器和波形發生器，能夠産生多種標準波形，如正弦波、方波、三角波和鋸齒波。 第十八章：電路設計的實踐與趨勢 本章將理論知識與實際設計相結閤，探討現代電路設計的實踐方法和發展趨勢。 討論瞭電路設計中的一些關鍵考慮因素，如性能、功耗、成本、尺寸和可靠性。 介紹瞭仿真工具（如SPICE）在電路設計中的作用，以及如何利用仿真來驗證設計和優化性能。 對模擬電路設計、數字電路設計和混閤信號電路設計進行瞭概述。 展望瞭電路與係統領域未來的發展方嚮，如超大規模集成電路（VLSI）、嵌入式係統、物聯網（IoT）以及人工智能（AI）在電路設計中的應用。 本書特色 理論體係完善： 全麵而係統地涵蓋瞭電路與係統領域的基礎理論、分析方法和設計技術，為讀者構建完整的知識框架。 分析方法多樣： 結閤瞭時域分析、頻域分析（相量法、傅裏葉分析）、復頻域分析（拉普拉斯變換）和網絡參數等多種分析工具，培養讀者解決不同問題的能力。 設計導嚮突齣： 在介紹理論的同時，融入瞭大量的實際電路設計案例和應用，強調理論與實踐相結閤。 例題豐富詳實： 每章都配有大量精心設計的例題，覆蓋瞭各種類型的電路問題，並提供瞭詳細的解題過程，幫助讀者理解和掌握知識。 圖文並茂： 大量精美的電路圖和波形圖，直觀地展示瞭電路的工作原理和信號特性，提高瞭學習效率。 語言嚴謹清晰： 采用嚴謹的數學推導和清晰的語言錶達，確保概念的準確性和邏輯的連貫性。 緊跟時代發展： 融入瞭最新的電路技術和設計理念，使教材內容具有較強的時效性和前瞻性。 通過研讀《電路與係統：理論、分析與設計》（第3版），讀者將能夠深刻理解電路的基本規律，熟練掌握各種電路分析和設計方法，為後續深入學習更復雜的電子係統和進行工程實踐打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，《數字電路邏輯設計（第3版）》在內容組織上似乎沒有考慮到不同背景讀者的學習麯綫。對於初學者來說，一些章節的跳躍性可能較大，前後的知識銜接不夠緊密，導緻在理解某些深入概念時會感到吃力。例如，在介紹完基本的邏輯門之後，直接跳到較為復雜的FPGA設計原理，中間缺乏足夠過渡性的內容，比如如何從基礎的邏輯門組閤逐步構建齣更復雜的模塊，再到對FPGA架構的理解。這種“斷層感”讓我在學習過程中，總需要不斷地往返翻閱前麵的內容，或者尋求外部的輔助材料，希望能找到更清晰的脈絡。

評分☆☆☆☆☆

這本書的例題和練習題部分，雖然數量不少，但其難度分布和質量參差不齊，給我的學習帶來瞭不少睏擾。有些題目過於簡單，隻能幫助鞏固最基礎的概念，而另一些題目則難度陡增，甚至超齣瞭教材前文所講解的知識範圍，讓人懷疑是否是題目印錯瞭，或者遺漏瞭關鍵的解題思路。更令人沮喪的是，部分題目的答案並不提供，或者提供的答案過於簡略，無法讓我理解其推導過程，這就使得我無法通過練習來檢驗自己的學習成果，也無法從中吸取經驗教訓。

評分☆☆☆☆☆

閱讀《數字電路邏輯設計（第3版）》的過程中，我注意到書中對一些前沿技術的提及顯得有些滯後。雖然書名為“第3版”，但其對當前數字電路設計領域的熱點，例如更先進的EDA工具的使用技巧、新興的硬件描述語言特性，或者最新的集成電路設計流程等方麵，涉獵不足。這些是實際工作中非常重要且普遍應用的知識，而書中卻未能給齣足夠的篇幅和深度來介紹。這使得我感覺這本書的內容更偏嚮於理論知識的陳述，而非對實際工程應用能力的培養。

評分☆☆☆☆☆

在排版和圖示方麵，這本書的錶現也未能達到我的預期。一些重要的電路圖不夠清晰，關鍵的節點和信號綫標記模糊，導緻在分析電路功能時需要仔細辨認，甚至有時會産生誤解。部分錶格的格式也顯得混亂，信息提取不夠直觀。在電子技術學習中，清晰的圖示和規整的錶格是至關重要的輔助工具，而這本書在這方麵留下的印象並不算好，這在一定程度上影響瞭我的閱讀效率和理解的準確性。

評分☆☆☆☆☆

這本《數字電路邏輯設計（第3版）》雖然號稱是高等院校的規劃教材，但實際閱讀體驗卻有些令人睏惑。書中的理論部分闡述得相對中規中矩，對於一些基礎概念，如布爾代數、邏輯門、組閤邏輯和時序邏輯等，都進行瞭比較詳細的介紹。然而，在實際的案例分析和設計實例方麵，個人感覺有所欠缺。例如，當涉及到復雜邏輯電路的設計時，書中提供的例子往往過於簡化，或者隻是給齣瞭一個框圖，並未深入講解具體的實現步驟和可能遇到的實際問題。這使得我這個讀者在嘗試自己動手實踐時，常常感到無從下手，需要花費大量額外的時間去查閱其他資料，或者依賴於網絡上的社區討論來解決遇到的難題。