現代數字電子技術基礎實踐 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳龍 著

圖書標籤:

• 數字電子技術
• 電子技術
• 實踐
• 基礎
• 現代電子技術
• 電路分析
• 數字電路
• 模擬電路
• 實驗
• 教材

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111574187

版次：1

商品編碼：12230236

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： 高等院校電工電子技術規劃教材

開本：16開

齣版時間：2017-08-01

用紙：膠版紙

頁數：243

內容簡介

本書主要內容包括：數字電路實驗基本知識、數字電路與邏輯設計基本實驗、電路仿真設計軟件Multisim在數字電路實驗中的應用、組閤電路/時序電路的自動化設計、數字係統綜閤設計實驗，以及部分常用儀器、數字集成電路的引腳排列和邏輯符號等。

目錄

前言
第1章　實驗基本知識1
1.1　數字集成電路器件簡介1
1.1.1　數字集成電路發展史1
1.1.2　數字集成電路分類1
1.2　集成電路的命名規則7
1.2.1　我國集成電路的型號命名方法7
1.2.2　國外部分公司及産品代號8
1.3　數字集成電路的使用規則8
1.3.1　CMOS電路的使用規則8
1.3.2　TTL集成電路的使用規則9
1.4　數字電路中的常見故障及檢測10
1.4.1　數字電路中的常見故障10
1.4.2　數字電路中的常見故障檢測11
1.5　實驗要求13
1.5.1　課前應做的準備工作13
1.5.2　實驗注意事項13
1.5.3　實驗報告的要求14
第2章　數字電路與邏輯設計基本實驗15
2.1　TTL和CMOS集成門電路參數測試15
2.1.1　實驗目的15
2.1.2　實驗儀器與器件15
2.1.3　實驗原理15
2.1.4　實驗內容18
2.1.5　思考題21
2.2　TTL集電極開路門和三態門邏輯功能測試及應用21
2.2.1　實驗目的21
2.2.2　實驗儀器與器件21
2.2.3　實驗原理22
2.2.4　實驗內容25
2.2.5　思考題26
2.3　編碼器、譯碼器的應用26
2.3.1　實驗目的26
2.3.2　實驗儀器與器件27
2.3.3　實驗原理27
2.3.4　實驗內容32
2.3.5　思考題33
2.4　數據選擇器的應用33
2.4.1　實驗目的33
2.4.2　實驗儀器與器件33
2.4.3　實驗原理34
2.4.4　實驗內容39
2.4.5　思考題41
2.5　全加器的應用41
2.5.1　實驗目的41
2.5.2　實驗儀器與器件41
2.5.3　實驗原理42
2.5.4　實驗內容48
2.5.5　思考題50
2.6　組閤邏輯電路的設計50
2.6.1　實驗目的50
2.6.2　實驗儀器與器件51
2.6.3　實驗原理51
2.6.4　實驗內容55
2.6.5　思考題56
2.7　觸發器與計數器的應用56
2.7.1　實驗目的56
2.7.2　實驗儀器與器件56
2.7.3　實驗原理57
2.7.4　實驗內容64
2.7.5　思考題65
2.8　移位寄存器的應用65
2.8.1　實驗目的65
2.8.2　實驗儀器與器件65
2.8.3　實驗原理66
2.8.4　實驗內容70
2.8.5　思考題72
2.9　時序邏輯電路的設計72
2.9.1　實驗目的72
2.9.2　實驗儀器與器件72
2.9.3　實驗原理72
2.9.4　實驗內容76
2.9.5　思考題76
2.10　A/D、D/A轉換器的應用77
2.10.1　實驗目的77
2.10.2　實驗儀器與器件77
2.10.3　實驗原理77
2.10.4　實驗內容80
2.10.5　思考題82
2.11　脈衝波形的産生與整形83
2.11.1　實驗目的83
2.11.2　實驗儀器與器件83
2.11.3　實驗原理83
2.11.4　實驗內容88
2.11.5　思考題89
第3章　電路仿真設計軟件Multisim在數字電路實驗中的應用…90
3.1　Multisim 10簡介90
3.2　Multisim菜單欄90
3.3　Multisim工具欄92
3.3.1　標準工具欄93
3.3.2　仿真工具欄93
3.3.3　主要工具欄94
3.3.4　視圖工具欄94
3.3.5　虛擬（元件）工具欄…95
3.3.6　元件工具欄95
3.3.7　圖錶注釋工具欄96
3.3.8　儀器工具欄97
3.4　Multisim中常用儀器簡介98
3.4.1　數字萬用錶98
3.4.2　函數信號發生器99
3.4.3　示波器99
3.4.4　邏輯轉換儀100
3.4.5　邏輯分析儀100
3.5　用Multisim分析和設計數字邏輯電路101
3.5.1　用Multisim分析電路舉例101
3.5.2　用Multisim設計組閤電路104
3.5.3　用Multisim設計時序電路107
第4章　組閤電路的自動化設計、仿真及實現109
4.1　Quartus II簡介109
4.1.1　Quartus軟件的特點109
4.1.2　Quartus II軟件的開發流程110
4.1.3　Quartus II的用戶界麵111
4.1.4　Quartus II的文件管理體係112
4.2　組閤邏輯宏模塊的仿真及測試113
4.2.1　實驗目的113
4.2.2　實驗儀器與器件113
4.2.3　實驗原理113
4.2.4　實驗內容120
4.2.5　思考題122
4.3　組閤電路的自動化設計…122
4.3.1　實驗目的122
4.3.2　實驗儀器與器件122
4.3.3　實驗原理122
4.3.4　實驗內容125
4.3.5　思考題126
4.4　廣義譯碼器的應用126
4.4.1　實驗目的126
4.4.2　實驗儀器與器件127
4.4.3　實驗原理127
4.4.4　實驗內容130
4.4.5　思考題131
4.5　8位串行進位加法器的設計132
4.5.1　實驗目的132
4.5.2　實驗儀器與器件132
4.5.3　實驗原理132
4.5.4　實驗內容136
4.5.5　思考題137
4.6　組閤電路的硬件測試137
4.6.1　實驗目的137
4.6.2　實驗儀器與器件137
4.6.3　實驗原理137
4.6.4　實驗內容142
4.6.5　思考題143
第5章　時序電路的自動化設計、仿真及實現145
5.1　基於74宏模塊的計數器設計145
5.1.1　實驗目的145
5.1.2　實驗儀器與器件145
5.1.3　實驗原理145
……

前言/序言

　　為瞭適應教育事業的發展及國傢人纔培養的需要，杭州電子科技大學國傢級電工電子實驗教學示範中心的全體教師在不斷提升教學理念的同時，進行瞭卓有成效的教學改革。本書根據杭州電子科技大學的教學大綱與實踐課程設置情況，結閤編者多年的教學與科研經驗，並參考諸多相關優秀教材編寫而成。
　　本書內容十分豐富，由淺入深，逐步加大實驗難度和復雜性。既有驗證性實驗，又有設計性和應用性綜閤實驗；既有基礎實驗，又有提高實驗；既有硬件電路實驗，又有軟件仿真實驗。本教程共分6章，具體安排如下：
　　第1章介紹數字集成電路的發展史、命名規則及使用規則，給齣瞭數字電路中的常見故障及其分析方法，說明瞭要完成本書中實驗的基本要求。
　　第2章是本書的核心內容，包括11個基本實驗，每個基本實驗又分基礎實驗部分和提高實驗部分。基礎實驗部分給齣瞭具體的實驗方法及實驗電路，側重於使學生掌握課程基本知識、基本實驗技能。提高實驗部分則要求學生根據提示自己擬定實驗方案並設計實驗電路，著重培養學生對中規模及大規模數字集成電路的設計能力。
　　第3章介紹電路仿真設計軟件Multisim的基本使用方法，詳細闡述瞭如何使用該仿真軟件進行組閤電路和時序電路設計。
　　第4章基於現代數字電子技術，介紹瞭組閤電路的自動化設計、仿真及實現方法。本章包括數字係統自動化設計軟件QuartusⅡ的使用、組閤宏模塊的仿真及測試、組閤電路的自動化設計、組閤電路的硬件測試等實驗。介紹瞭基於廣義譯碼器模型設計一般組閤邏輯電路的通用錶述方法，從而給齣瞭能徹底、簡潔而高效地解決任何類型組閤電路的分析和設計方法。
　　第5章基於現代數字電子技術，介紹瞭時序電路的自動化設計、仿真及實現方法。本章包括基於74宏模塊的計數器設計、基於一般模型的計數器設計、基於LPM的時序電路設計、按鍵消抖電路設計、存儲器應用電路設計等實驗。介紹瞭數字計數器的通用模型，給齣瞭任意類型計數器設計的一般方法，為深入學習現代數字電子技術奠定良好的基礎。
　　第6章也是本書的核心內容。在完成基本的數字電子技術學習和入門後，必須迅速地學會應用基於現代數字電子設計技術的基本方法和基本理念，在學習與實踐中培養學生對數字係統設計的自主創新能力。本章通過介紹多個綜閤性數字係統的設計思路和設計方法，給齣一些對應的實驗要求，讓讀者自己去摸索掌握數字係統設計技術及其創新的途徑。本章以數字電路手工設計技術的介紹作為跨上進一步學習的颱階，以自動化設計技術的學習為能力培養手段，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，構建一個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。通過教學的啓迪和教程中大量有創意的實驗項目訓練，能動地激發學生的創新意識，培養他們的自主創新能力，從而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都有收獲，以便於提早參與大學生課外科技活動。
　　本書最後為附錄部分，匯編瞭常用儀器的使用說明、常用數字集成電路的引腳排列及邏輯符號、常用文字符號、圖形符號說明以及便攜式開發闆資料等內容，供學生在實驗、課程設計和畢業設計中查閱參考。
　　本書由陳龍、牛小燕、馬學條、楊柳編著，由張亞君主審。在本書編寫過程中，得到瞭杭州電子科技大學電子信息學院和電工電子實驗教學示範中心的領導及全體教師的關心和支持，在此錶示衷心的感謝。
　　限於編者水平，書中難免有欠妥、疏漏和錯誤之處，懇請讀者指正。
　　編者2017年5月

《數字世界漫遊指南：從邏輯門到微處理器》 我們生活在一個由“0”和“1”編織而成的數字洪流中，從掌中的智能手機到天邊的衛星，無不遵循著這套簡潔而強大的語言。然而，隱藏在日常科技便利之下的，是一套精巧絕倫的邏輯運算體係和不斷演進的集成電路設計。本書將帶領讀者踏上一段探索數字電子技術核心原理的旅程，揭示構成現代數字世界的基石，以及驅動這一切運轉的智慧之光。 第一章：數字信號的誕生——為何是“0”和“1”？ 在深入探討數字電路的奧秘之前，我們首先需要理解為何選擇“0”和“1”作為數字信息的基本載體。模擬信號，如聲音的波形或溫度的連續變化，可以取無限多的值，這使得它們在傳輸和處理過程中容易受到噪聲的乾擾，導緻信息失真。相比之下，數字信號則將信息離散化，隻用兩種明確的狀態來錶示：高電平（通常代錶“1”）和低電平（通常代錶“0”）。 這種二值化的處理帶來瞭巨大的優勢。首先，它極大地提高瞭信號的抗乾擾能力。即使信號在傳輸過程中受到一定程度的衰減或噪聲影響，接收端仍然能夠清晰地區分高低電平，從而準確還原原始信息。其次，數字信號便於存儲和復製，數據可以被精確地備份和傳輸，而不會發生任何質量損失。最後，數字邏輯電路的設計和實現相對簡單，便於集成和小型化，為後來的微電子革命奠定瞭基礎。 本章將通過生動的類比和圖示，解釋模擬信號與數字信號的區彆，闡述二進製係統的優勢，並為讀者建立起對數字世界的第一印象。我們將探討數字信號的采樣、量化和編碼過程，理解信息如何在數字領域被轉化為可處理的形式。 第二章：邏輯的基石——門電路的智慧 數字電路的核心在於邏輯門，它們是執行基本邏輯運算的基本單元。最基礎的邏輯門包括“與門”（AND）、“或門”（OR）和“非門”（NOT）。一個與門輸齣高電平僅當所有輸入均為高電平時；一個或門隻要有一個輸入為高電平，輸齣就為高電平；一個非門則輸齣與輸入相反的狀態。 然而，僅僅依靠這三種基本門，我們就能構建齣幾乎所有復雜的數字邏輯功能。通過組閤這些基本門，我們可以得到“與非門”（NAND）、“或非門”（NOR）和“異或門”（XOR）等更強大的邏輯單元。“與非門”因其能夠實現所有基本邏輯功能，通常被認為是“通用門”，在實際電路設計中應用極其廣泛。 本章將深入剖析各種邏輯門的工作原理，通過真值錶和邏輯圖清晰地展示它們的輸入輸齣關係。我們將學習如何使用布爾代數來描述和簡化邏輯電路，理解“與”、“或”、“非”等基本邏輯運算在物理電路中的具體實現。同時，我們將初步接觸組閤邏輯電路的概念，例如加法器和譯碼器，它們是更復雜數字係統的基礎構件。 第三章：構建數字計算的骨架——組閤邏輯電路 組閤邏輯電路的特點是，其輸齣僅取決於當前的輸入狀態，沒有記憶功能。也就是說，對於相同的輸入，輸齣永遠是相同的。在本章中，我們將係統地學習如何設計和分析這類電路。 我們會從簡單的組閤邏輯電路開始，例如邏輯門構成的電路，然後逐步過渡到更復雜的電路。加法器作為最基本的算術運算單元，將是重點介紹的對象。我們將學習半加器、全加器的工作原理，以及如何構建多位二進製加法器，實現任意長度二進製數的加法運算。 接著，我們將探討譯碼器和編碼器。譯碼器可以將一個二進製輸入信號轉換為唯一的輸齣信號，廣泛應用於地址解碼、數據顯示等領域。編碼器則執行相反的功能，將多個輸入信號壓縮成一個二進製碼。 多路選擇器（Multiplexer，簡稱 MUX）是另一類重要的組閤邏輯電路。它允許我們根據一個選擇信號，從多個數據輸入中選擇一個輸齣。這在數據路由、信號選擇等場景中非常有用。相反，分路器（Demultiplexer，簡稱 DEMUX）則可以將一個輸入信號分配到多個輸齣中的一個。 此外，我們還將學習比較器，用於比較兩個二進製數的大小，以及冒險（Hazard）現象在組閤邏輯電路中的産生原因和消除方法。通過本章的學習，讀者將掌握分析和設計各種功能性組閤邏輯電路的能力。 第四章：賦予數字電路記憶——時序邏輯電路 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，還與電路過去的狀態有關。這意味著時序邏輯電路具有“記憶”功能，它們能夠存儲信息。這種記憶能力是構建計數器、寄存器以及微處理器等復雜數字係統的關鍵。 本章將從觸發器（Flip-Flop）開始介紹。觸發器是構成時序邏輯電路的最基本單元，它能夠存儲一位二進製信息。我們將深入瞭解各種類型的觸發器，如SR觸發器、JK觸發器、D觸發器和T觸發器，理解它們的觸發方式（邊沿觸發或電平觸發）以及不同的邏輯功能。 在此基礎上，我們將學習如何構建寄存器（Register），用於並行存儲多位二進製數據，以及移位寄存器（Shift Register），能夠將存儲的數據進行左移或右移操作，這在數據傳輸和轉換中扮演著重要角色。 計數器（Counter）是時序邏輯電路中最具代錶性的應用之一。我們將學習如何構建同步計數器和異步計數器，實現對輸入時鍾脈衝進行計數的功能。這包括加計數器、減計數器、可預置計數器以及進製計數器等。 我們還將探討狀態機（State Machine）的概念，它是一種用於描述和設計具有有限個狀態的係統的模型。狀態機在控製邏輯、序列發生器等方麵有著廣泛的應用。本章的學習將使讀者深刻理解數字電路如何具備記憶能力，並能設計齣能夠按照特定時序進行操作的電路。 第五章：集成電路的演進——從門到芯片 從最初的分立元件到如今的超大規模集成電路（VLSI），數字電子技術經曆瞭令人驚嘆的演進。本章將簡要迴顧集成電路的發展曆程，並重點介紹現代數字集成電路的幾個關鍵方麵。 我們將探討數字集成電路的製造工藝，如半導體材料（矽）的特性、晶體管（MOSFET）的工作原理以及集成電路的製造流程。我們將理解微電子技術是如何將數百萬甚至數十億個晶體管集成在一塊小小的芯片上，實現前所未有的計算能力和功能。 數字邏輯器件的封裝與接口也是本章的重要內容。我們將瞭解不同類型的封裝（如DIP、SOP、QFP、BGA等）如何保護芯片並提供與外部電路的連接。同時，我們將學習數字集成電路的輸入輸齣接口規範，以及如何進行硬件連接和信號匹配。 此外，本章還將簡要介紹可編程邏輯器件（PLD），如可編程邏輯陣列（PLA）、通用可編程邏輯器件（CPLD）和現場可編程門陣列（FPGA）。這些器件允許用戶在齣廠後根據需求進行邏輯功能的編程，極大地提高瞭設計的靈活性和效率。 第六章：數字電路在實際中的應用 理論的學習最終需要與實際應用相結閤。本章將通過一係列典型的應用案例，展示數字電子技術在各個領域的廣泛應用。 我們將深入探討微處理器（Microprocessor）和微控製器（Microcontroller）的工作原理。理解CPU如何執行指令、存儲器如何組織數據，以及微控製器如何將CPU、存儲器和外圍接口集成在一起，形成一個功能強大的嵌入式係統。 數字信號處理（DSP）是數字電子技術在信息處理領域的核心應用。我們將瞭解數字濾波器、A/D轉換器和D/A轉換器等如何在音頻、視頻、通信等領域實現高質量的信息處理。 存儲器技術也是數字電子係統的關鍵組成部分。我們將瞭解不同類型的存儲器，如RAM（隨機存取存儲器）和ROM（隻讀存儲器），以及它們在計算機係統中的作用。 最後，我們將展望數字電子技術的未來發展趨勢，如人工智能芯片、量子計算等前沿領域，揭示數字技術如何持續驅動著科技的進步和社會的發展。 通過對本書內容的學習，讀者將不僅能夠理解數字電子技術的基本原理，更能體會到其強大的力量和無限的可能性。這不僅是一本技術教程，更是一次探索數字世界奧秘的奇妙旅程。

評分☆☆☆☆☆

這本書確實在數字電路的基礎理論方麵做得相當紮實，但老實說，關於微控製器（MCU）在數字係統中的嵌入式應用，我感覺還有一些可以挖掘的空間。書中對MCU的基本工作原理和指令集有很好的介紹，但對於如何在復雜的數字係統中，高效地集成和調用MCU來完成特定的控製任務，以及如何優化MCU與FPGA之間的通信接口，例如SPI、I2C等協議的具體實現細節和性能考量，這部分內容我還在摸索中。書中一些關於實時操作係統（RTOS）在嵌入式數字係統中的應用，雖然提到瞭其重要性，但對於如何在實際項目中選擇閤適的RTOS，以及如何根據應用需求進行RTOS的移植和配置，這塊的實踐指導顯得有些初步。我希望書中能包含更多關於實際嵌入式項目開發的案例，涵蓋從硬件選型到軟件編程，再到係統調試的完整流程，這樣對於像我這樣希望將理論知識轉化為實際工程能力的讀者來說，會非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容確實相當豐富，涵蓋瞭數字電子技術的方方麵麵，但其中關於係統級驗證（System-Level Verification）的深入探討，我感覺還隻是觸及瞭皮毛。書中對一些基本的測試平颱搭建和驗證方法有提及，但對於當前業界廣泛使用的UVM（Universal Verification Methodology）等高級驗證框架，其在復雜數字芯片設計中的應用，以及如何構建高效、可重用的驗證環境，這方麵的內容相對較少。書中對激勵生成、覆蓋率收集、斷言檢查等驗證關鍵環節的講解，雖然有，但對於如何根據設計復雜度選擇閤適的驗證策略，以及如何進行高效的調試和問題定位，這部分需要更詳盡的指導。我期待看到更多關於如何利用仿真和形式驗證技術，來確保數字係統設計的正確性和可靠性，尤其是在高速、低功耗等復雜設計場景下，這方麵的實踐經驗對於我來說彌足珍貴。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書之後，我對其中的一些章節，特彆是關於低功耗數字電路設計的部分，還在進一步的學習和理解中。書中介紹瞭靜態功耗和動態功耗的概念，以及一些基本的低功耗設計技術，比如時鍾門控、電源門控等，但對於如何根據具體應用場景，如移動設備、物聯網傳感器等，來係統地評估和優化數字電路的功耗，這方麵的內容還不夠深入。書中對功耗分析工具的使用指導也相對簡略，沒有詳細介紹如何利用這些工具來精確地測量和預測功耗，以及如何根據分析結果來調整設計。此外，關於新型低功耗設計技術，例如多閾值電壓（Multi-Vt）設計、動態電壓和頻率調整（DVFS）等，書中隻是簡單提及，而沒有深入講解其原理和在實際設計中的應用案例。我希望後續能有更多關於這些高級低功耗技術在不同應用場景下的實踐指南，能夠幫助我更好地掌握如何設計齣滿足嚴苛功耗要求的數字係統。

評分☆☆☆☆☆

這本書在數字集成電路上確實提供瞭很好的基礎知識，但關於模擬前端（Analog Front-End）與數字後端（Digital Back-End）的接口設計與協同工作，我感覺還有一些值得深挖的地方。書中對數字信號處理的部分講得很透徹，但對於如何將來自傳感器或ADC的模擬信號進行有效地前端處理，比如放大、濾波、采樣等，這部分內容的詳細介紹相對有限。書中對ADC和DAC的選擇、配置以及性能指標的解讀，雖然有，但如何根據具體的數字信號處理需求，來匹配最優的ADC/DAC，以及如何解決兩者之間可能存在的匹配問題和噪聲耦閤，這方麵的內容我還在探索。此外，關於混閤信號設計的驗證挑戰，以及如何構建有效的混閤信號測試平颱，來確保模擬和數字部分的協同工作，這部分內容書中涉及不多，我希望未來能看到更多關於這方麵的實踐經驗分享，以幫助我更好地理解和應對混閤信號設計的復雜性。

評分☆☆☆☆☆

最近入手一本關於現代數字電子技術基礎實踐的書，雖然書中涉及的內容很多，但有些方麵我確實還沒來得及深入研究，比如書中對於各種FPGA開發闆的詳細硬件配置和時序約束的講解，這部分內容對我來說還有點抽象，我需要更多的時間去消化和實踐。書中也提到瞭不同廠商的FPGA芯片架構差異，例如Xilinx和Altera（現在是Intel FPGA）在內部邏輯單元、布綫資源以及時鍾管理等方麵的不同之處，但具體到每個係列芯片的細分特點，以及在實際設計中如何根據具體應用場景選擇最優的芯片型號，書中提供的案例還不夠詳盡。另外，關於高級的數字信號處理算法在FPGA上的實現，書中雖然有涉及，但對於一些復雜的算法，比如FFT、DCT等，其在FPGA上的並行化實現策略和優化技巧，我感覺還有待更深入的探討，希望後續有機會能看到更多相關的實踐指導，讓理論與實踐結閤得更緊密。