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贾立新著 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121307317

商品编码：29312266888

包装：平装-胶订

出版时间：2017-04-01

基本信息

书名：数字电路(第3版)

：45.00元

作者：贾立新著

出版社：电子工业出版社

出版日期：2017-04-01

ISBN：9787121307317

字数：

页码：

版次：3

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书是浙江省精品课程重点建设教材，依据电子信息科学与电气信息类平台课程教学基本要求编写。全书共8章，主要内容包括：数字电路基础知识、数制和码制、逻辑代数基础、集成门电路，组合逻辑电路，锁存器、触发器和时序逻辑电路，半导体存储器，脉冲信号的产生与整形电路，数模与模数转换器，可编程逻辑器件，VHDL语言简介，数字系统设计基础等。每章安排了例题讲解、自我检测题、习题和实验题，并配套电子课件、习题参考答案等。

目录

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目 录

第1章 数字逻辑基础1
1.1 绪论1
1.1.1 模拟信号和数字信号1
1.1.2 模拟电路、数字电路和混合信号
电路2
1.1.3 数字电路的发展历史3
1.1.4 数字电路的优点4
1.2 数制和码制5
1.2.1 数制5
1.2.2 码制9
1.3 逻辑代数基础12
1.3.1 基本逻辑运算12
1.3.2 复合逻辑运算14
1.3.3 基本公式15
1.3.4 基本规则17
1.4 逻辑函数及其表示方法18
1.5 逻辑函数的两种标准形式21
1.6 逻辑函数的化简24
1.6.1 化简的意义24
1.6.2 公式化简法26
1.6.3 卡诺图化简法26
1.7 逻辑电路分析设计举例32
1.8 QuartusII软件的基本操作34
1.9 例题讲解44
本章小结47
自我检测题47
习题50
实验题52
第2章 集成门电路53
2.1 CMOS门电路53
2.1.1 MOS管的开关特性53
2.1.2 CMOS门电路的结构和工作
原理54
2.1.3 CMOS门电路的静态特性58
2.1.4 CMOS门电路的动态特性65
2.1.5 CMOS逻辑电路系列67
2.1.6 CMOS漏极开路门68
2.1.7 CMOS三态门71
2.1.8 CMOS传输门73
2.2 TTL门电路74
2.2.1 二极管和三极管的开关特性74
2.2.2 分立元件门电路76
2.2.3 LSTTL与非门78
2.2.4 LSTTL门电路的电气特性80
2.2.5 TTL集电极开路门和三态门83
2.3 BiCMOS门电路84
2.4 不同系列门电路的接口85
2.5 例题讲解88
本章小结91
自我检测题91
习题93
实验题98
第3章 组合逻辑电路100
3.1 编码器100
3.2 译码器104
3.3 数据选择器110
3.4 数值比较器114
3.5 加法器116
3.6 组合逻辑电路的竞争与冒险120
3.6.1 竞争冒险及其产生原因120
3.6.2 冒险现象的识别121
3.6.3 冒险现象的消除123
3.7 例题讲解124
本章小结127
自我检测题127
习题128
实验题131
第4章 时序逻辑电路133
4.1 锁存器133
4.1.1 基本SR锁存器133
4.1.2 钟控SR锁存器137
4.1.3 钟控D锁存器138
4.2 触发器141
4.2.1 主从D触发器141
4.2.2 维持阻塞D触发器143
4.2.3 其他功能的触发器144
4.2.4 触发器的动态参数145
4.3 计数器147
4.4 寄存器155
4.4.1 并行寄存器155
4.4.2 移位寄存器155
4.5 序列信号发生器159
4.6 时序逻辑电路的分析与设计164
4.6.1 概述164
4.6.2 同步时序逻辑电路的分析166
4.6.3 同步时序逻辑电路的设计169
4.6.4 异步时序逻辑电路的分析*177
4.7 例题讲解178
本章小结181
自我测验题182
习题185
实验题192
第5章 半导体存储器196
5.1 概述196
5.2 只读存储器197
5.3 静态随机存取存储器202
5.4 动态随机存取存储器205
本章小结207
自我检测题208
习题208
第6章 脉冲波形的产生与整形210
6.1 概述210
6.2 施密特触发器210
6.2.1 由CMOS门构成的施密特
触发器211
6.2.2 施密特触发器的应用213
6.3 多谐振荡器215
6.3.1 由CMOS门构成的多谐
振荡器215
6.3.2 CMOS石英晶体振荡器217
6.4 单稳态触发器218
6.4.1 由CMOS门构成的微分型
单稳态触发器218
6.4.2 集成单稳态触发器220
6.4.3 单稳态触发器的应用222
6.5 555定时器及应用223
6.5.1 CMOS集成定时器7555的
电路结构和工作原理223
6.5.2 555定时器构成的施密特
触发器224
6.5.3 555定时器构成的多谐
振荡器225
6.5.4 555定时器构成的单稳态
触发器227
本章小结229
自我检测题229
习题231
实验题235
第7章 数模与模数转换器236
7.1 概述236
7.2 D/A转换器236
7.2.1 D/A转换器的基本原理236
7.2.2 权电阻型D/A转换器237
7.2.3 R-2R网络型D/A转换器238
7.2.4 权电流型D/A转换器240
7.2.5 D/A转换器的主要技术
指标243
7.2.6 D/A转换器的典型应用245
7.3 A/D转换器246
7.3.1 A/D转换器的基本原理246
7.3.2 并行比较型A/D转换器249
7.3.3 逐次逼近型A/D转换器252
7.3.4 双积分型A/D转换器256
7.3.5 型A/D转换器*258
7.3.6 A/D转换器的主要技术
指标260
本章小结261
自我检测题261
习题262
实验题265
第8章 现代数字系统设计基础267
8.1 概述267
8.2 可编程逻辑器件268
8.2.1 可编程逻辑阵列PLA268
8.2.2 复杂可编程逻辑器件
CPLD271
8.2.3 现场可编程门阵列FPGA273
8.3 VHDL语言简介278
8.3.1 概述278
8.3.2 VHDL的语言要素281
8.3.3 VHDL程序的基本结构284
8.3.4 VHDL程序的句法286
8.3.5 常量、变量与信号292
8.4 数字系统设计实例294
8.4.1 4位数字频率计设计294
8.4.2 4位数字乘法器设计297
本章小结304
自我检测题305
习题306
实验题307
附录A 常用集成芯片引脚排列310
附录B EDA-3型数字数字电路学习板312
自我检测题答案314
参考文献316

作者介绍

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贾立新，男，浙江工业大学副教授，长期从事电类基础课程、电子设计专业课程教学，全国电子设计竞赛获奖团队导师，出版多部教材，教学、写作经验丰富。

文摘

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序言

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《数字电路（第3版）》—— 探索数字世界的基础与精髓 一、 引言：数字时代的基石，智慧的源泉 我们生活在一个被数字技术深刻塑造的时代。从智能手机、计算机到互联网、人工智能，数字电路作为这一切的底层支撑，其重要性不言而喻。它不仅是信息处理和存储的物理载体，更是现代工程技术和科学研究的核心驱动力。理解数字电路，便是掌握打开数字世界大门的钥匙，触及到信息、通信、控制、自动化等各个领域的精髓。 本书《数字电路（第3版）》正是为了帮助读者建立起对数字电路系统坚实而全面的认知而精心编撰。它并非仅仅罗列枯燥的逻辑门和时序电路，而是致力于从原理到应用，从基础到前沿，层层递进地揭示数字电路的设计、分析与实现方法。通过系统性的学习，读者将能够深刻理解数字信号的本质，掌握逻辑运算的奥秘，并最终能够构建出满足复杂需求的数字系统。 二、 核心内容概述：构建数字电路的完整知识体系 本书内容涵盖了数字电路领域的多个关键方面，旨在为读者构建一个完整而系统的知识体系。 （一） 数字信号与逻辑基础：理解数字世界的语言 数字信号的定义与特性： 首先，我们将深入探讨什么是数字信号，以及它与模拟信号的根本区别。理解数字信号的离散性、二值性是理解后续所有内容的前提。我们将详细介绍数字信号的表示方法，例如电平高低、逻辑1和0的含义，以及在实际电路中如何通过电压范围来区分。 数制与编码： 数字系统内部的数据表示是至关重要的。本书将系统介绍二进制、十进制、十六进制等常用数制及其相互转换。在此基础上，我们将重点讲解各种编码方式，包括格雷码、BCD码（二进制编码的十进制）、ASCII码（美国信息交换标准代码）等，以及它们在数据传输、存储和处理中的应用。理解这些编码能够帮助我们更有效地处理和理解数字信息。 逻辑门及其基本运算： 逻辑门是构建一切数字电路的基本单元。我们将详细介绍最基本的逻辑门，如与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）。在此基础上，深入讲解更复杂的组合逻辑门，如与非门（NAND）、或非门（NOR）、异或门（XOR）以及同或门（XNOR）。每一个逻辑门都将结合其逻辑功能表、逻辑符号和电路实现方式进行详尽阐述。 布尔代数与逻辑化简： 布尔代数是分析和设计数字电路的数学工具。本书将系统讲解布尔代数的基本公理、定理和定律，例如交换律、结合律、分配律、吸收律、德摩根定理等。在此基础上，我们将教授各种逻辑化简方法，包括卡诺图（Karnaugh Map）方法和奎恩-麦克拉斯基（Quine-McCluskey）方法，这些方法对于优化电路设计、减少器件数量、降低功耗具有至关重要的意义。 组合逻辑电路的设计与分析： 掌握了逻辑门和布尔代数，我们就可以开始构建更复杂的组合逻辑电路。本书将指导读者如何根据给定的逻辑功能需求，设计出相应的组合逻辑电路，包括使用门电路实现、使用通用逻辑门（如与非门）实现。同时，我们也将学习如何分析已有的组合逻辑电路，推导出其逻辑功能。常见的组合逻辑电路，如编码器、译码器、多路选择器（MUX）、数据分配器（DEMUX）、加法器（全加器、半加器）、减法器等，都将进行深入的讲解和实例分析。 （二） 时序逻辑电路：电路的“记忆”与“状态” 时序逻辑电路的基本概念： 与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还取决于电路过去的状态。本书将详细介绍时序逻辑电路的核心概念，包括触发器、状态、时钟信号等。 基本触发器： 触发器是时序逻辑电路中最基本的存储单元。我们将详细介绍各种类型的触发器，如SR触发器、D触发器、JK触发器、T触发器，并深入分析它们的结构、工作原理、状态转移图和特性表。理解触发器的工作原理是掌握时序逻辑电路的基础。 寄存器与计数器： 寄存器是用于存储一组二值数据的电路，通常由多个触发器组成。我们将讲解寄存器的类型，如移位寄存器（左移、右移、串入并出、并入串出等）及其应用。计数器是用于对输入脉冲进行计数的电路，我们将介绍同步计数器和异步计数器，以及各种模计数器（如模N计数器）的设计与应用。 时序状态机（有限状态机 FSM）： 时序状态机是描述复杂时序逻辑电路行为的重要模型。本书将详细介绍两种类型的时序状态机：摩尔（Moore）型和米利（Mealy）型。我们将学习如何从系统需求出发，设计状态图和状态表，并将其转换为实际的时序逻辑电路。时序状态机在控制系统、通信协议、嵌入式系统设计中有着广泛的应用。 时序逻辑电路的设计与分析： 掌握了触发器、寄存器、计数器和状态机，我们就可以进行复杂时序逻辑电路的设计与分析。本书将通过实例指导读者如何根据系统功能要求，选择合适的时序逻辑元件，设计出满足要求的时序电路。同时，也将学习如何分析现有的时序逻辑电路，理解其工作流程和功能。 （三） 存储器与接口：信息的“仓库”与“桥梁” 存储器的类型与原理： 存储器是数字系统的关键组成部分，用于保存数据和程序。本书将介绍各种类型的存储器，包括随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）。重点讲解RAM的读写操作原理，以及ROM的不同类型（如PROM、EPROM、EEPROM、Flash Memory）及其特点和应用。 接口电路： 数字系统往往需要与外部世界进行信息交互，这就需要接口电路。我们将介绍常用的接口标准和电路，例如串行通信接口（如UART）和并行通信接口。理解接口电路的设计有助于我们实现不同设备之间的数据交换。 （四） 集成电路（IC）基础：现代数字系统的实现 集成电路的基本概念： 现代数字电路绝大多数是以集成电路的形式实现的。本书将简要介绍集成电路的发展历程，以及集成电路的分类（如TTL、CMOS等）和基本工作原理。 可编程逻辑器件（PLD）： 可编程逻辑器件（PLD）是现代数字电路设计的重要工具。我们将介绍PLD的基本概念，以及常见的PLD类型，如PLA、GAL、CPLD和FPGA。重点讲解FPGA（现场可编程门阵列）的结构、工作原理和设计流程，使其成为实现复杂数字逻辑功能的可行方案。 （五） 数字电路的应用：从理论走向实践 典型应用实例分析： 为了帮助读者更好地理解理论知识在实际中的应用，本书将提供一系列典型应用实例。例如，如何利用数字电路实现一个简单的计算器、一个电子时钟、一个数据采集系统、一个简单的微处理器架构等。通过这些实例，读者可以直观地感受到数字电路设计的魅力和力量。 硬件描述语言（HDL）简介（可选，但强烈推荐）： 尽管本书侧重于基本原理，但对于有志于从事现代数字系统设计的读者，了解硬件描述语言（HDL）如Verilog或VHDL至关重要。我们将简要介绍HDL在数字电路设计中的作用，以及它如何辅助我们实现复杂的数字逻辑。 三、 学习方法与建议：成为数字电路的驾驭者 理论与实践相结合： 阅读本书，务必理论与实践相结合。在理解每一个概念后，尝试在仿真软件（如Logisim, Multisim等）中搭建相应的电路进行验证。如果条件允许，还可以使用FPGA开发板等硬件平台进行实际操作。 深入理解基本原理： 尽管现代设计工具越来越强大，但扎实的理论基础仍然是不可或缺的。请务必深入理解每一个逻辑门的工作原理，每一个触发器的状态转移，每一个状态机的设计逻辑。 善用图表与示例： 本书将大量使用逻辑图、时序图、状态图等可视化工具来辅助讲解。请仔细观察和理解这些图表所传达的信息。同时，书中的例题和习题是巩固知识、提升能力的绝佳途径，务必认真练习。 循序渐进，不断探索： 数字电路的知识体系庞大而精密，学习过程需要耐心和毅力。请按照本书的章节顺序，循序渐进地学习，遇到难点时不要气馁，多思考，多查阅资料，与同学或老师交流。 四、 结语：开启您的数字探索之旅 《数字电路（第3版）》不仅仅是一本教材，更是一扇通往广阔数字世界的窗口。它将带您领略逻辑的优雅，感受电路的智慧，激发您在数字技术领域不断探索的热情。无论您是初学者，还是希望巩固和深化数字电路知识的工程师，本书都将是您不可多得的良师益友。 掌握数字电路，就是掌握了现代科技的脉搏。我们期待您通过本书的学习，能够建立起对数字电路的深刻理解，并在此基础上，设计和创造出更多具有创新意义的数字系统，为推动社会进步贡献您的力量。让我们一同踏上这场激动人心的数字探索之旅！

评分☆☆☆☆☆

我是一名初学者，之前对数字电路的了解几乎为零。在选择教材的时候，我非常纠结，担心会选到过于晦涩难懂的书。但《数字电路(第3版)》完全超出了我的预期。这本书的语言非常通俗易懂，即使是没有基础的读者，也能很快跟上作者的思路。每讲解一个新概念，都会辅以生动形象的比喻，或者简单的例子，帮助我们理解。我特别喜欢它在引入复杂概念时，会先从最基础的部分讲起，然后逐步递进，一点点地构建起完整的知识体系。就像搭积木一样，从最底层的一块一块垒起来，直到形成一座宏伟的大厦。而且，书中的习题设计也非常人性化，从基础的选择题到应用题，覆盖了各个难度层次。我每天都会做一些习题来巩固当天学到的知识，感觉进步非常明显。这本书让我觉得数字电路并没有那么可怕，反而充满乐趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的印刷质量真的没得说，纸张厚实，墨迹清晰，拿在手里沉甸甸的，很有质感。封面设计也很简洁大气，一看就是用心之作。我是一名电子工程专业的学生，平时接触各种教材，这本书的装帧绝对是数一数二的。翻开书页，里面的排版也相当舒服，字体大小适中，行间距合理，长时间阅读也不会觉得疲劳。我尤其喜欢它在插图和公式的呈现上，线条流畅，标注清晰，一点也不含糊。有时候一些比较抽象的概念，通过书里的图示就能很快理解。而且，我拿到的是正版现货，不用担心盗版书那种模糊不清的印刷，或者缺页少页的烦恼。这种踏实的感觉，对于我们这种需要反复钻研教材的学生来说，太重要了。我之前买过一些电子类的书籍，印刷差到让人怀疑人生，但这本《数字电路(第3版)》完全打消了我的顾虑。细节决定成败，这本书在细节上的用心，真的让我感受到了出版方的专业和对读者的尊重。

评分☆☆☆☆☆

作为一名多年在电子行业摸爬滚打的工程师，我最近重新拾起了数字电路的学习，一是为了温故知新，二是想了解一下新版教材在教学理念和内容更新上的变化。《数字电路(第3版)》这本书，我最欣赏它的是它的逻辑严谨性和理论深度。虽然书名是“数字电路”，但它并非流于表面，而是深入剖析了每一个基本逻辑门的工作原理，以及如何组合这些基本门来实现更复杂的逻辑功能。它不仅仅是列出公式和图表，而是着重于讲解“为什么”。比如，在介绍组合逻辑和时序逻辑时，作者并没有急于给出大量例题，而是先搭建起概念框架，解释清楚它们的本质区别和应用场景。这种由浅入深、循序渐进的学习路径，对于像我这样希望构建扎实理论基础的人来说，非常有帮助。我读了很多关于数字电路的书，但这本书在逻辑思维的训练上，给我留下了深刻印象。它不只是教你“怎么做”，更教你“为什么这么做”，这是区分工程师和普通技术人员的关键。

评分☆☆☆☆☆

我是一名硬件工程师，经常需要评估和选择不同的数字芯片。我一直觉得，要做好这方面的工作，必须对数字电路的底层原理有深刻的理解。《数字电路(第3版)》这本书，正好满足了我的需求。它不仅仅是讲解了基础的逻辑门和组合逻辑，还深入探讨了时序逻辑、状态机设计、时钟同步等高级主题。我尤其欣赏它在讲解这些复杂概念时，能够清晰地阐述其背后的物理意义和工程实现。例如，在解释亚稳态问题时，它不仅给出了定义，还详细分析了产生原因和规避方法，这对于我设计高可靠性的数字系统至关重要。这本书就像一本宝典，每次翻阅都能有所收获。它帮助我更深入地理解了各种数字电路模块的工作原理，从而能够更有效地进行芯片选型和系统设计。

评分☆☆☆☆☆

这本书在实际应用方面的讲解，真是让我眼前一亮。我平时做一些嵌入式开发，经常会遇到需要处理数字信号的场景。但很多时候，我们只是照着datasheet操作，对底层的逻辑原理并不清楚。《数字电路(第3版)》这本书，恰恰弥补了我在这方面的知识盲区。它不仅讲理论，更讲实践。例如，在讲解触发器的时候，它会结合实际的电路设计，说明如何在FPGA或者ASIC中实现。它还提供了很多经典的数字电路设计案例，并且对每个案例都进行了详细的分析，包括设计思路、电路图以及性能评估。这让我能够更好地理解这些理论知识是如何转化为实际产品的。读这本书，我感觉自己不再只是一个“码农”，而是真正理解了电子世界的奥秘。这种理论与实践相结合的教学方式，是我在其他教材中很少见到的。