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吴德刚 著

图书标签:

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• 吴德刚
• 教材
• 电子工程
• 通信工程
• 计算机科学
• 基础电子学
• 电路分析

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560646770

版次：1

商品编码：12273837

包装：平装

开本：16

出版时间：2017-12-01

用纸：胶版纸

内容简介

本书共包括6个项目，由浅入深地介绍了组合逻辑电路和时序逻辑电路的应用，主要内容有表决器的制作与调试、编码显示电路的制作、抢答器的制作与调试、数字时钟的设计、电子秤的制作与调试及综合设计与制作。每一个项目均配有专项理论知识和实际项目的设计与制作部分。

本书可作为普通高等院校理工科相关专业“数字电子技术”课程的教材，也可供从事电子技术工作的工程技术人员学习参考。

目录

绪论

项目一 表决器的制作与调试
任务一 数制与编码
一、数制
二、不同数制间的相互转换
三、几种常用的编码
任务二 逻辑代数及应用
一、基本逻辑关系
二、逻辑代数的基本公式和定理
三、逻辑函数及其表示方法
四、逻辑函数几种表示方法之间的转换
五、逻辑函数的化简方法
任务三 基本逻辑门电路
一、半导体二极管、三极管和MOS管的开关特性
二、分立元器件门电路
三、CMOS集成门电路
四、TTL集成门电路
任务四 组合逻辑电路
一、组合逻辑电路的分析方法
二、组合逻辑电路的设计方法
三、组合逻辑电路中的竞争冒险
任务五
项目设计
一、概述
二、设计任务和要求
三、设计方案分析
四、设计步骤
五、安装注意事项
六、表决器的调试
习题

项目二 编码显示电路的制作
任务一 常用组合逻辑器件介绍
一、编码器
二、译码器
三、数据选择器
四、数据分配器
五、加法器
六、数值比较器
任务二 编码显示电路的设计
一、概述
二、设计任务及要求
三、设计方案
四、显示电路的设计
习题

项目三 抢答器的制作与调试
任务一 触发器概述
一、分立元件触发器
二、集成基本触发器
任务二 几种触发器介绍
一、RS触发器
二、JK触发器
三、D触发器
四、集成触发器的主要参数与逻辑功能转换
五、触发器的应用
任务三
项目设计
一、数字抢答器的逻辑电路设计
二、制作
三、调试
习题

项目四 数字时钟的设计
任务一 常用时序逻辑器件
一、计数器
二、寄存器
三、移位寄存器型计数器
四、顺序脉冲发生器
五、单稳态触发器
六、施密特触发器
七、555定时器
任务二
项目设计
一、设计要求
二、方案设计
三、元器件选择
四、电路仿真
习题

项目五 电子秤的制作与调试
任务一 D/A和A/D转换器概述
一、D/A转换
二、A/D转换
任务二 D/A和A/D转换器分析
一、D/A转换器分析
二、A/D转换器分析
三、典型例题
任务三
项目设计
一、概述
二、设计任务和要求
三、设计方案分析
四、总原理图及元器件清单
五、安装与调试
习题

项目六 综合设计与制作
任务一 通信数据检测电路
一、串行输入序列脉冲检测电路设计方案的论证
二、各串行输入序列脉冲检测电路单元电路的设计
三、整体电路设计
四、电路设计总结
任务二 门铃设计
一、常见的几种实用门铃
二、电路的设计与工作原理
三、电路的调试
四、总结
任务三 温度检测电路的设计与装调
一、电路方框图
二、单元电路设计和器件选择
三、整机电路及其工作原理介绍
四、电路的组装调试
任务四 循环流水灯的制作
一、循环流水灯的逻辑电路设计
二、流水灯的各部分电路设计
三、总体电路
四、组装及调试过程
习题
参考文献

电气工程基础：原理与应用 本书系统地阐述了电气工程领域的核心概念、基本原理及其广泛的应用。内容涵盖了从直流电路到交流电路，再到半导体器件和数字逻辑电路等关键主题，旨在为读者构建坚实的电气工程知识体系。 第一部分：电路分析基础 本部分深入探讨了电路分析的基本理论和方法。 直流电路分析： 电路元件: 详细介绍了电阻、电容、电感等基本无源元件的特性、符号表示及其在电路中的作用。理解这些元件的伏安特性是掌握电路分析的基础。例如，电阻遵循欧姆定律，电压与电流成正比；电容储存电荷，其电压变化受到电流的积分影响；电感储存磁场能量，其电压变化与电流的变化率成正比。 电路定律: 详尽讲解了基尔霍夫电压定律（KVL）和基尔霍夫电流定律（KCL）在分析复杂直流电路中的应用。KVL指出，沿着任何闭合回路的电压升之和等于电压降之和。KCL则指出，任何一个节点上流入的总电流等于流出该节点的所有电流之和。 分析方法: 介绍了节点电压法、网孔电流法等系统性的电路分析技术，并提供了大量的例题，引导读者逐步掌握如何构建和求解电路方程。节点电压法通过定义节点电压作为未知量，列出节点电流方程来求解。网孔电流法则通过定义网孔电流作为未知量，列出网孔电压方程来求解。 电路定理: 阐述了叠加定理、戴维宁定理、诺顿定理等简化复杂电路分析的强大工具。叠加定理适用于线性电路，指出总响应等于各独立信号源单独作用时响应的代数和。戴维宁定理和诺顿定理可以将一个复杂的线性二端网络等效为一个简单的电压源与电阻串联（戴维宁等效电路）或一个电流源与电阻并联（诺顿等效电路），极大地简化了电路的分析。 瞬态分析: 探讨了含电容和电感元件电路在直流信号作用下的暂态响应，包括充电和放电过程，并引入了时间常数的概念来描述响应的快慢。例如，RC电路的时间常数是电阻R乘以电容C，它决定了电容电压或电流达到最终值的63.2%所需的时间。RL电路的时间常数是电感L除以电阻R，它决定了电感电流达到最终值的63.2%所需的时间。 交流电路分析： 正弦稳态分析: 介绍了相量法、阻抗和导纳的概念，使得交流电路的分析方法与直流电路类似。正弦稳态分析是处理周期性交流信号的关键。相量法将时间和幅值信息压缩到一个复数中，极大地简化了计算。阻抗（Z）是交流电路中电阻、电感和电容对电流的阻碍作用的综合表示，它是复数。导纳（Y）是阻抗的倒数，代表电导、感纳和容纳。 RLC串联与并联电路: 深入分析了RLC串联和并联电路的谐振现象，包括谐振频率、品质因数和带宽等重要参数。谐振是指电路在某一特定频率下，感抗与容抗相互抵消，电路呈现纯电阻性，此时电流最大（串联）或最小（并联）。品质因数（Q）反映了电路的储能能力和选择性，带宽（BW）描述了电路在谐振频率附近对不同频率信号的响应范围。 功率分析: 讲解了交流电路中的有功功率、无功功率和视在功率，以及功率因数及其提高方法。有功功率是实际消耗的功率，单位是瓦特（W）。无功功率是在电感或电容元件中往复交换的功率，单位是乏（var）。视在功率是电压和电流的乘积，单位是伏安（VA）。功率因数是功率三角形中，有功功率与视在功率之比，它反映了电能利用的效率。 第二部分：半导体器件与电路 本部分介绍了现代电子技术中不可或缺的半导体器件及其应用。 半导体基础: 本征半导体与杂质半导体: 详细解释了硅（Si）和锗（Ge）等本征半导体的导电机制，以及通过掺杂引入施主或受主杂质形成N型和P型半导体的过程。本征半导体载流子浓度较低，导电性较差。N型半导体中电子为多数载流子，P型半导体中空穴为多数载流子。 PN结: 深入剖析了PN结的形成、特性和在正向偏压、反向偏压以及击穿状态下的工作原理。PN结的单向导电性是实现电子器件功能的基础。正向偏压时，PN结导通；反向偏压时，PN结截止。 二极管: 二极管特性与模型: 介绍了理想二极管模型、恒压源模型和指数模型，以及二极管在正向和反向偏置下的伏安特性曲线。 二极管应用: 重点讲解了二极管在整流（半波整流、全波整流、桥式整流）、稳压（齐纳二极管）和信号耦合等方面的典型应用。整流电路将交流电转换为脉动的直流电。稳压电路利用齐纳二极管的击穿特性来维持输出电压的稳定。 晶体管: 双极结型晶体管（BJT）: 结构与工作原理: 详细阐述了NPN型和PNP型BJT的结构、电流放大作用以及在放大区、饱和区和截止区的工作特性。BJT的核心是电流放大作用，即基极微小的电流变化能够引起集电极较大的电流变化。 BJT放大电路: 介绍了BJT的基本放大电路组态（共发射极、共集电极、共基极）的静态和动态分析，包括偏置电路的设计和增益的计算。静态分析关注直流工作点，动态分析关注交流信号的放大。 BJT开关电路: 讲解了BJT作为开关在数字电路中的应用，以及开关速度和饱和压降等关键参数。 场效应晶体管（FET）: JFET和MOSFET: 介绍了结型场效应晶体管（JFET）和金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）的结构、工作原理和特性。MOSFET是现代集成电路中最常用的晶体管类型。 FET放大电路: 讨论了FET作为放大器的工作特性和基本放大电路。FET的特点是输入阻抗高，不易受负载影响。 FET开关电路: 讲解了FET在开关应用中的优势。 第三部分：数字逻辑电路基础 本部分为理解现代数字系统奠定了理论基础。 数字信号与逻辑门: 数字信号的特点: 阐述了数字信号与模拟信号的区别，以及数字信号的离散性和编码表示。 基本逻辑门: 详细介绍了AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR等基本逻辑门的功能、逻辑符号、真值表和布尔表达式。 布尔代数: 引入布尔代数的基本公理、定理和代数化简方法，用于分析和设计数字逻辑电路。 组合逻辑电路: 逻辑函数的设计与化简: 讲解了如何根据逻辑功能要求设计组合逻辑电路，并使用卡诺图（Karnaugh map）等方法对逻辑函数进行化简，以获得最简电路。 基本组合逻辑模块: 介绍了编码器、译码器、多路选择器（MUX）、数据分配器（DEMUX）、加法器（半加器、全加器）、减法器等常用组合逻辑电路的功能和实现。 编码器: 将一组输入信号转换成二进制代码。 译码器: 将二进制代码转换为指定的输出信号。 多路选择器: 从多个输入信号中选择一个输出。 数据分配器: 将一个输入信号路由到多个输出中的一个。 加法器: 实现二进制数的加法运算。 减法器: 实现二进制数的减法运算。 时序逻辑电路: 触发器: 讲解了RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器等基本时序逻辑单元的结构、工作原理和状态转换图。触发器是构建存储电路和时序控制电路的基本单元。 寄存器: 介绍了寄存器的作用，以及移位寄存器和并行寄存器的基本结构和功能。寄存器用于存储一组二进制数。 计数器: 讲解了异步计数器和同步计数器的设计与工作原理，包括行波计数器、二进制计数器、十进制计数器等。计数器用于对脉冲信号进行计数。 时序逻辑电路的设计: 阐述了状态转换图和状态表在设计复杂时序逻辑电路中的应用。 第四部分：信号与系统基础 本部分介绍了描述和分析信号与系统行为的基本工具。 信号的分类与表示: 连续时间信号与离散时间信号: 区分了两种主要的信号类型。 周期信号与非周期信号: 讨论了信号的周期性特征。 能量信号与功率信号: 定义了信号能量和功率的概念。 傅里叶级数与傅里叶变换: 介绍了傅里叶级数用于表示周期信号的频谱，傅里叶变换用于分析非周期信号的频谱。这对于理解信号的频率特性至关重要。 系统的基本性质: 线性: 分析系统是否满足叠加原理。 时不变: 分析系统特性是否随时间变化。 因果性: 分析系统的输出是否仅取决于当前和过去的输入。 稳定性: 分析系统在有界输入下是否有界输出。 卷积: 连续时间系统的卷积: 讲解了卷积积分在描述线性时不变系统输出与输入之间关系中的作用。 离散时间系统的卷积: 介绍了卷积和在离散系统中的应用。 第五部分：电磁场与电磁波基础 本部分初步介绍了电磁场的基本概念以及电磁波的传播。 静电场: 库仑定律与高斯定律: 介绍了电荷之间的相互作用以及电场强度与电荷分布的关系。 电势: 讲解了电场能量的概念以及电势的定义。 静磁场: 安培环路定理与毕奥-萨伐尔定律: 介绍了电流在周围产生的磁场及其计算方法。 磁场强度与磁感应强度: 定义了描述磁场强弱的物理量。 电磁波: 麦克斯韦方程组: 简要介绍了描述电磁场行为的统一方程组。 电磁波的产生与传播: 阐述了电磁波的形成机理和在不同介质中的传播特性，为后续的通信和信号传输打下基础。 本书力求理论与实践相结合，通过丰富的图示、清晰的逻辑和详细的解析，帮助读者深刻理解电气工程的精髓，并为进一步学习更高级的电气工程课程打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书是一次非常愉快的阅读体验。作者吴德刚先生的文字功底非常扎实，他能够用清晰、简洁、富有逻辑的语言来阐述复杂的数字电子概念。我尤其欣赏他在介绍逻辑运算和基本门电路时所采用的方法，他从最基础的布尔代数开始，逐步引入AND、OR、NOT等基本门电路，然后通过组合这些基本门电路来构建更复杂的逻辑功能。这种由浅入深、层层递进的讲解方式，让我感觉学习过程非常顺畅，毫不费力。书中对于一些经典电路的分析，例如译码器、编码器、多路选择器和多路分配器，都做得非常到位，每一个细节都考虑到了，并且提供了多种实现方式的比较，让我能够根据不同的应用场景选择最优的方案。这本书的严谨性和全面性，让我在学习过程中几乎没有遇到任何理解上的障碍，感觉就像在与一位博学的老师进行深入的交流。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字电子技术》绝对是我近年来看过的最优秀的技术书籍之一，它完全颠覆了我过去对这类教材的刻板印象。作者吴德刚先生在内容组织上非常用心，他并没有拘泥于传统的章节划分，而是巧妙地将理论与实践紧密结合。我印象最深刻的是书中关于时序逻辑电路的部分，他通过对各种常用寄存器、计数器以及状态机的详细讲解，让我深刻体会到了它们在实际系统中的重要作用。不仅仅是理论的堆砌，书中还提供了许多精心设计的实验电路，并配有详细的分析和调试步骤，这对于我这样的实践者来说，简直是无价之宝。我尝试着按照书中的例子动手搭建了一些简单的电路，惊喜地发现，通过理论指导下的实践，我能够更深刻地理解书本上的知识，并且能够快速定位和解决问题。这种“边学边做”的学习模式，极大地提升了我的学习效率和动手能力，让我对数字电路的设计和应用充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

当我翻开这本书时，我期待的是一本能够帮助我快速建立起数字电子技术知识体系的教材。而《数字电子技术》这本书，完全超出了我的预期。作者吴德刚先生的写作风格非常具有个人特色，他不仅传递了知识，更传递了一种思考方式。他对电路的分析，不仅仅停留在“输入什么，输出什么”的层面，而是深入到“为什么是这样”的层面。他会引导读者去思考每个设计选择背后的原因，以及不同的设计方案可能带来的优缺点。在学习一些复杂电路，比如移位寄存器和各种类型的计数器时，他会从最基础的状态转移图入手，一步步推导出电路结构，这种严谨的逻辑推理过程，让我对数字电路的内在机制有了更深的认识。更让我惊喜的是，书中对于反馈、振荡以及其他一些高级概念的讲解，都做得非常清晰易懂，让我第一次感觉到，原来这些看似困难的概念，在透彻的讲解下，也能够变得如此有趣和有吸引力。这本书为我打开了数字电子技术的一扇新大门，让我对这个领域充满了探索的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书真的太实用、太有启发性了！作为一名初次接触数字电子领域的研究生，我之前一直觉得这门学科高深莫测，概念繁多，学习起来非常吃力。但当我拿到这本《数字电子技术》后，一切都改变了。作者吴德刚先生的讲解方式简直是化繁为简，他能够用最直观、最生动的方式解释那些抽象的逻辑门、时序电路原理。我尤其喜欢书中大量的图示和实例，每一个概念都配有清晰的电路图和工作波形，让我能够一目了然地理解其工作过程。他不是简单地罗列公式和定义，而是深入浅出地剖析了数字电路的设计思路和实现方法，让我不仅知其然，更知其所以然。特别是关于组合逻辑和时序逻辑的章节，他循序渐进地引导我构建起对这些核心概念的深刻理解，让我第一次感觉到，原来数字电路的设计并没有那么遥不可及，我也可以通过扎实的理论学习，逐步掌握这项技能。这本书就像一位经验丰富的引路人，在我迷茫的时刻，为我指明了方向，点燃了我对数字电子技术的热情。

评分☆☆☆☆☆

对于我这种长期在硬件开发一线工作的工程师来说，一本真正解决问题的技术书籍是极其宝贵的。而《数字电子技术》这本书，恰恰是这样一本值得反复研读的工具书。作者吴德刚先生的视角非常贴近实际工程应用，他并没有回避那些在实际项目中可能会遇到的挑战和难点。例如，在讲解集成电路及其应用时，他不仅介绍了各种主流的逻辑芯片系列，还详细分析了它们在实际电路设计中的选型、布局布线以及功耗管理等关键问题，这些都是我们在实际工作中经常会遇到的。书中对于时序问题、竞争冒险等容易被新手忽略但却至关重要的方面，都有着深刻的剖析和有效的解决方法。我曾经在调试一个高速数字电路时遇到了棘手的时序问题，恰巧在书中找到了类似的案例分析和解决方案，这让我茅塞顿开，迅速解决了问题，极大地节省了项目时间。这本书真正做到了“理论指导实践，实践验证理论”，是一本不可多得的工程技术指南。