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靳孝峰，武超 著

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出版社： 北京航空航天大学出版社

ISBN：9787512401952

商品编码：29758722968

包装：平装

出版时间：2010-09-01

基本信息

书名:数字电子技术(第2版)(十二五)

定价：45.00元

售价：32.9元,便宜12.1元,折扣73

作者:靳孝峰,武超

出版社：北京航空航天大学出版社

出版日期：2010-09-01

ISBN：9787512401952

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.640kg

编辑推荐

内容提要

本书依据高等院校“数字电子技术”课程教学内容的基本要求而编写。在编写过程中充分考虑到现代数字电子技术的飞速发展，重点介绍了数字电子技术的新理论、新技术和新器件及其应用。
本书主要内容包括绪论、数字逻辑基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲信号的产生与整形、半导体存储器、D/A和A/D转换、可编程逻辑器件以及硬件描述语言共11章内容。书中包含了大量的例题和习题，书后给出了附录，以便于学生自学。
本书适合高等院校本、专科的电子、电气、信息技术和计算机等专业作为“数字电子技术”课程教材使用，也适合工程技术人员作为技术参考书使用。

目录

章 绪论
1.1 电子技术概述
1.1.1 电子技术的发展和应用
1.1.2 电子技术基础课程的性质和任务
1.1.3 数字电子技术课程的特点和学习方法
1.2 半导体器件及其开关特性
1.2.1 半导体二极管及其开关特性
1.2.2 半导体三极管及其开关特性
1.2.3 MOS管及其开关特性
1.3 理想集成运算放大器
1.3.1 集成运算放大器概述
1.3.2 理想集成运算放大器的工作特点
1.3.3 理想集成运算放大器的应用
本章小结
习题
第2章 数字逻辑基础
第3章 逻辑门电路
第4章 组合逻辑电路
第5章 触发器
第6章 时序逻辑电路
第7章 脉冲信号的产生与整形
第8章 半导体存储器
第9章 D/A转换和A/D转换
0章 可编程逻辑器件
1章 硬件描述语言
附录A 数字电路系统的设计
参考文献

作者介绍

文摘

序言

《数字电子技术（第2版）（十二五）》 内容简介 本书作为一本全面深入探讨数字电子技术核心概念与实践应用的教材，旨在为读者构建扎实的理论基础，并掌握实际工程设计中的关键技能。全书内容紧密围绕数字系统的基本原理展开，涵盖了从逻辑门电路的基础构造，到复杂集成电路的设计与应用，以及先进的数字信号处理技术等。在“十二五”国家规划的时代背景下，本书强调技术的前沿性与实用性，力求为培养适应国家科技发展需求的高素质数字电子技术人才提供有力的支持。 第一章 绪论 本章将为读者勾勒出数字电子技术的宏观图景，阐述其在现代科技发展中的核心地位和广泛应用。我们将从数字信号与模拟信号的根本区别入手，引导读者理解为何数字技术能够主导当今的电子信息产业。具体内容包括： 数字电子技术的定义与发展历程： 简要回顾数字电子技术从诞生至今的演变，重点介绍关键的里程碑式技术突破，例如晶体管的发明、集成电路的出现以及微处理器的发展等，以此展现技术革新的脉络。 数字电子技术的应用领域： 详细列举数字电子技术在计算机、通信、消费电子、工业自动化、医疗设备、航空航天等各个领域的具体应用案例，让读者直观感受到数字技术的无处不在和其强大的驱动力。 数字电子技术的基本特点： 分析数字信号处理的优势，例如抗干扰能力强、精度高、易于存储和传输、易于实现复杂功能等，并对比其与模拟信号处理的优劣。 学习数字电子技术的重要性： 阐述掌握数字电子技术对于理解现代电子设备原理、进行电子产品设计与开发、以及从事相关技术工作的必要性。 第二章 数制与编码 本章将聚焦于数字系统中信息表示的基础——数制与编码。理解不同的数制及其相互转换，以及各种编码方式的特点和用途，是进行数字逻辑设计的前提。 二进制数制： 深入讲解二进制数制，这是数字电子技术中最基本、最核心的数制。我们将介绍二进制数的表示方法、位权的概念，以及二进制数的加减乘除运算。 其他常用数制： 介绍十进制、八进制、十六进制数制，并详细讲解它们与二进制数之间的相互转换方法。我们将提供清晰的算法和实例，帮助读者熟练掌握这些转换技巧。 数字信息的编码： 探讨信息在数字系统中如何被表示和处理。重点介绍以下几种重要的编码方式： 二-十进制编码（BCD码）： 讲解BCD码的原理、优缺点，以及不同BCD码（如8421码、余3码）的应用场景。 字符编码： 介绍ASCII码、EBCDIC码等字符编码，阐述它们如何将文本信息转换为数字信号，以实现计算机对文字的处理。 汉字编码： 简要介绍汉字编码的复杂性，以及常用的汉字编码方案（如国标码、GB2312、GBK、UTF-8等）， highlighting their importance in Chinese information processing. 检错与纠错码： 介绍奇偶校验码、海明码等基本的检错与纠错编码原理，让读者了解如何在数据传输和存储过程中保证数据的可靠性。 第三章 逻辑代数基础 逻辑代数是数字电子技术的核心理论基础。本章将系统介绍布尔代数的基本原理、公理、定理以及逻辑运算，为后续的逻辑电路设计奠定坚实的基础。 逻辑变量与逻辑运算： 定义逻辑变量，介绍“0”和“1”的逻辑含义。详细讲解基本逻辑运算：逻辑“与”（AND）、逻辑“或”（OR）、逻辑“非”（NOT）。 基本逻辑门电路： 介绍与门、或门、非门的三种基本逻辑门电路的符号、真值表和逻辑表达式。 组合逻辑运算： 引入复合逻辑运算，如“与非”（NAND）、“或非”（NOR）、“异或”（XOR）、“同或”（XNOR）等，并介绍相应的逻辑门电路。 逻辑代数的基本定理与定律： 系统阐述布尔代数的基本定理，例如交换律、结合律、分配律、德摩根定律等。通过大量的实例，演示如何运用这些定理对逻辑表达式进行化简和变换。 逻辑函数的表示方法： 介绍逻辑函数的各种表示方法，包括逻辑框图（门电路图）、逻辑表达式、真值表、卡诺图等。 逻辑函数化简： 详细讲解使用逻辑代数方法和卡诺图方法化简逻辑函数，以获得最简逻辑表达式，从而减少电路复杂度，提高性能。 第四章 组合逻辑电路 本章将基于逻辑代数基础，深入探讨组合逻辑电路的设计与分析。组合逻辑电路的特点是输出仅取决于当前输入，不包含记忆功能。 基本组合逻辑电路： 译码器（Decoder）： 介绍译码器的功能，包括N位二进制译码为2^N个输出，并给出其逻辑功能和应用实例（如地址译码）。 编码器（Encoder）： 介绍编码器的功能，与译码器相反，将2^N个输入编码为N位输出，重点讲解优先级编码器。 多路选择器（Multiplexer/MUX）： 讲解多路选择器的功能，即根据选择信号从多个输入中选择一个输出，并介绍其在数据选择与路由中的应用。 分路器（Demultiplexer/DEMUX）： 讲解分路器的功能，与多路选择器相反，将一个输入数据分发到多个输出中的一个。 算术运算电路： 加法器（Adder）： 详细介绍半加器、全加器，以及串行加法器、并行加法器（行波进位加法器、超前进位加法器），分析其性能差异。 减法器（Subtractor）： 介绍基于加法器实现的减法器，重点讲解补码运算。 数值比较器（Comparator）： 讲解实现二进制数大小比较的电路。 组合逻辑电路的设计方法： 总结从需求分析到最终逻辑电路实现的设计流程，包括逻辑函数的提取、化简、以及门电路的实现。 组合逻辑电路的分析方法： 介绍如何分析一个给定的组合逻辑电路，得出其逻辑功能和真值表。 第五章 时序逻辑电路 本章将转向时序逻辑电路，这类电路的输出不仅取决于当前输入，还与电路过去的状态有关，因此引入了“记忆”功能。 触发器（Flip-Flop）： 基本触发器： 介绍SR触发器（置位-复位触发器），分析其状态和约束条件。 电平触发与边沿触发： 区分和讲解电平触发（同步SR触发器）和边沿触发（D触发器、JK触发器、T触发器）的原理和特点。 JK触发器与T触发器： 详细介绍JK触发器的工作原理，以及T触发器（翻转触发器）的功能。 主从触发器： 讲解主从触发器的结构和工作方式，以解决时序毛刺问题。 寄存器（Register）： 介绍寄存器作为一组触发器的集合，用于存储多个二进制位的电路，包括移位寄存器（左移、右移）和并行进位寄存器。 计数器（Counter）： 异步计数器（行波计数器）： 介绍异步计数器的结构和工作原理，分析其工作特点。 同步计数器： 介绍同步计数器的结构和工作原理，包括串行进位同步计数器和并行进位同步计数器。 可预置计数器、可逆计数器： 介绍具有更多功能的计数器，如可以预置初始值的计数器和可以向上或向下计数的计数器。 通用有限状态机（FSM）计数器： 介绍如何设计任意模数的计数器。 时序逻辑电路的时序分析： 引入建立时间（setup time）、保持时间（hold time）、时钟周期（clock period）、延迟（propagation delay）等概念，强调时序约束对时序逻辑电路正确工作的重要性。 第六章 集成电路技术与基本单元电路 本章将深入介绍集成电路（IC）的基本概念，以及构成数字集成电路的基本单元电路。 集成电路概述： 集成电路的分类： 介绍模拟集成电路、数字集成电路、混合信号集成电路。 数字集成电路的工艺分类： 重点介绍双极型晶体管逻辑（BTL）、场效应晶体管逻辑（FETL），以及TTL（晶体管-晶体管逻辑）、CMOS（互补金属氧化物半导体）等主流数字集成电路工艺。 TTL系列集成电路： 介绍TTL系列门电路（如74系列）的特点、工作原理和常用器件。 CMOS系列集成电路： 详细介绍CMOS工艺的原理、CMOS反相器、CMOS基本逻辑门电路（与门、或门、与非门、或非门、异或门）的结构和工作特性，强调CMOS工艺的低功耗优势。 CPLD和FPGA： 简要介绍可编程逻辑器件（PLD），包括CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列），说明其在数字系统设计中的灵活性和重要性。 数字集成电路的性能指标： 讲解功耗、传播延迟、噪声容限、驱动能力等关键性能指标。 基本逻辑门集成电路： 介绍常见的集成逻辑门芯片，如74LS00（四二输入与非门）、74LS08（四二输入与门）等，并给出其引脚定义和使用说明。 常用组合逻辑集成电路： 介绍集成的译码器、编码器、多路选择器、全加器等芯片，如74LS138（三二八译码器）、74LS157（四二选择器）等。 常用时序逻辑集成电路： 介绍集成的触发器、移位寄存器、计数器芯片，如74LS74（双D触发器）、74LS194（四位双向移位寄存器）、74LS163（四位同步加法计数器）等。 第七章 半导体存储器 本章将深入探讨半导体存储器，这是现代数字系统中信息存储的关键组成部分。 存储器的基本概念： 介绍存储器的分类（按存储原理、按信息读写方式、按信息易失性等），以及存储容量、存取时间、位线、字线等基本概念。 随机存取存储器（RAM）： 静态随机存取存储器（SRAM）： 介绍SRAM的工作原理，其存储单元使用触发器，速度快但功耗高、集成度低。 动态随机存取存储器（DRAM）： 介绍DRAM的工作原理，其存储单元使用电容，需要刷新操作，集成度高、功耗低但速度相对较慢。 RAM芯片结构与应用： 介绍RAM芯片的组织结构（地址线、数据线、控制线），以及其在计算机内存、高速缓存等方面的应用。 只读存储器（ROM）： 掩膜ROM（MROM）： 介绍MROM的工作原理，其信息在制造时就已固定。 可编程只读存储器（PROM）： 介绍PROM的编程过程。 可擦除可编程只读存储器（EPROM）： 介绍EPROM的擦除方式（紫外线）。 电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）： 介绍EEPROM的电擦除原理，其在嵌入式系统中广泛应用。 闪存（Flash Memory）： 介绍闪存，一种非易失性存储器，结合了EEPROM的擦写特性和RAM的快速读取特性，在U盘、固态硬盘等领域应用广泛。 ROM芯片结构与应用： 介绍ROM芯片的组织结构，以及其在BIOS、固件存储等方面的应用。 存储器芯片的连接与扩展： 讲解如何通过地址译码器等方式扩展存储器容量，构建更大的存储系统。 第八章 数模混合电路与接口技术 本章将介绍数字系统与现实世界模拟信号交互时所必需的转换技术，以及常用的接口技术。 模数转换器（ADC）： ADC的基本原理： 介绍ADC将模拟信号转换为数字信号的过程。 ADC的主要类型： 详细介绍几种主要的ADC转换方式，包括： 逐次逼近型ADC： 分析其工作原理、优点和缺点。 双积分型ADC： 介绍其高精度特性。 并行（冲激）ADC： 介绍其高速转换能力。 Σ-Δ（Sigma-Delta）ADC： 介绍其在高分辨率应用中的优势。 ADC的性能指标： 讲解分辨率、转换速率、量化误差、非线性度等关键参数。 数模转换器（DAC）： DAC的基本原理： 介绍DAC将数字信号转换为模拟信号的过程。 DAC的主要类型： 详细介绍几种主要的DAC转换方式，包括： 电阻网络型DAC（加权电阻型、倒T型）： 分析其结构和工作原理。 R-2R梯形电阻网络DAC： 介绍其结构简化和性能特点。 Σ-Δ（Sigma-Delta）DAC： 介绍其在高分辨率和线性度方面的优势。 DAC的性能指标： 讲解分辨率、转换速率、单调性、非线性度等关键参数。 接口技术： 串行通信接口： 介绍RS-232、SPI、I2C等串行通信协议，以及其在设备间数据传输中的应用。 并行通信接口： 介绍并行通信的特点和应用。 USB接口： 介绍通用串行总线（USB）接口的结构、协议和在现代设备互联中的重要性。 其他常用接口： 简要介绍Ethernet、HDMI等常用接口技术。 第九章 数字系统设计流程与方法 本章将系统地介绍一个完整的数字系统从概念到实现的整个设计流程与常用的设计方法。 数字系统设计流程： 详细阐述一个典型的数字系统设计流程，包括： 需求分析： 明确系统功能和性能要求。 系统设计： 划分系统模块，确定模块接口。 逻辑设计： 使用硬件描述语言（HDL）或原理图描述逻辑功能。 仿真验证： 通过仿真工具对设计进行功能和时序验证。 综合： 将HDL代码或原理图转换为门级网表。 布局布线： 将门级网表映射到具体的FPGA或ASIC器件上。 时序约束与静态时序分析（STA）： 确保设计满足时序要求。 物理验证： 进行DRC（设计规则检查）和LVS（版图与原理图一致性检查）。 制造与测试： 芯片制造过程和功能测试。 硬件描述语言（HDL）： Verilog HDL： 介绍Verilog HDL的基本语法、数据类型、运算符、行为建模、结构建模等，并提供简单示例。 VHDL： 简要介绍VHDL的特点和基本结构。 HDL在数字设计中的作用： 强调HDL在加速设计、提高设计效率、实现复杂逻辑方面的优势。 EDA（Electronic Design Automation）工具： 介绍常用的EDA工具，如Quartus II（Altera/Intel）、Vivado（Xilinx/AMD）、ModelSim等，以及它们在设计流程中的应用。 IP核（Intellectual Property Core）： 介绍IP核的概念，以及如何利用IP核加速设计，例如使用现成的DSP模块、通信接口模块等。 自顶向下与自底向上设计方法： 对比和讲解这两种不同的设计策略。 第十章 微处理器与嵌入式系统简介 本章将对现代数字系统中最核心的组成部分——微处理器，以及与之紧密相关的嵌入式系统进行介绍。 微处理器（Microprocessor）的构成： 中央处理器（CPU）： 介绍CPU的算术逻辑单元（ALU）、控制器、寄存器组等核心部件。 指令集架构（ISA）： 简要介绍RISC（精简指令集计算机）与CISC（复杂指令集计算机）的区别。 存储器接口： CPU如何与主存和外设进行交互。 输入/输出（I/O）接口： CPU如何与外部设备通信。 嵌入式系统（Embedded System）概述： 嵌入式系统的定义与特点： 强调嵌入式系统是专用于特定功能的计算机系统，具有嵌入性、实时性、可靠性高等特点。 嵌入式系统的构成： 硬件（微处理器/微控制器、存储器、外设）和软件（操作系统、应用程序）。 微控制器（Microcontroller/MCU）： 介绍MCU集成CPU、存储器和外设于一体，在嵌入式领域广泛应用，并以一些常见的MCU系列为例（如ARM Cortex-M系列）。 嵌入式系统的应用领域： 详细列举嵌入式系统在智能家居、汽车电子、工业控制、医疗器械、消费电子等领域的广泛应用。 嵌入式系统软件开发流程简介： 简要介绍嵌入式软件的开发工具链，包括交叉编译器、调试器等。 FPGA在嵌入式系统中的应用： 探讨FPGA如何作为嵌入式系统的核心或协处理器，实现定制化的硬件加速和功能。 附录 常用逻辑门电路符号汇总 常用集成电路芯片功能表 逻辑代数公式表 参考书目 本书的编写力求语言精炼，逻辑清晰，图文并茂，并通过大量的实例来帮助读者理解和掌握抽象的理论概念。通过学习本书，读者将能够深刻理解数字电子技术的本质，掌握数字逻辑电路的设计与分析方法，并为进一步深入学习和从事相关领域的工作打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本关于数字电路的书籍，初看之下，颇有些“老派”的气息，但深入阅读后，才发现它在基础理论的阐述上真是做到了扎实。比如，在讲解组合逻辑电路的设计时，作者没有仅仅停留在布尔代数和卡诺图的表面，而是花了大量的篇幅去剖析不同逻辑门电路的实际物理特性，包括延迟、功耗这些在实际工程中至关重要的参数。我尤其欣赏它在引入译码器、多路复用器这些基本模块时，都会结合一个实际的小系统案例，比如一个简单的内存地址译码器，这样让抽象的概念立刻有了着落。不过，坦率地说，对于那些期望直接上手FPGA或者VHDL/Verilog编程的读者来说，这本书的前半部分可能会显得有些“慢热”。它更像是为那些需要打下坚实理论地基的电子工程专业本科生量身定做，而不是给已经熟悉硬件描述语言的工程师快速参考的工具书。对我个人而言，重温了那些关于竞争冒险和毛刺消除的章节后，才真正理解了为什么在高速数字系统中，时序约束比逻辑功能本身更难把握。整体而言，这本书在构建数字系统思维框架方面，是一把非常给力的“刻刀”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示设计，说实话，初翻时让我有些失望，很多关键波形图看起来像是扫描自早期的教科书，线条不够锐利，配色也偏暗淡。然而，当我翻到关于时序逻辑电路的部分时，这种负面印象很快就被扭转了。书中对于触发器（Flip-Flop）的建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的解释，配上那些精心绘制的时序图，简直是教科书级别的典范。作者通过一个慢速时钟和一个快速数据输入的场景对比，清晰地展示了亚稳态是如何产生的，并且提出了好几种规避策略，这比我在其他一些号称“前沿”的教材里看到的描述要系统和全面得多。尤其是对主从结构和边沿触发的深入剖析，没有丝毫含糊，每一个状态转移都标清楚了。即便如此，在处理像有限状态机（FSM）的优化问题时，感觉篇幅还是略显单薄，如果能加入更多关于Mealy状态机和Moore状态机在实际应用中的性能权衡分析，那就更完美了。但就基础理论的深度而言，这本书无疑是可靠的“压舱石”。

评分☆☆☆☆☆

老实说，当我打开这本书时，我本以为会看到一堆冗长且晦涩难懂的数学证明。但出乎意料的是，它的数学推导过程往往服务于清晰的物理意义阐述，而不是为了炫耀理论的深度。比如，在讨论竞争冒险（Hazards）时，作者非常巧妙地引入了“非冗余项”的概念，并演示了如何通过最小化布尔表达式来消除它，整个过程逻辑清晰，环环相扣。更值得称赞的是，它对模数（MOD）计数器的设计进行了详尽的讨论，不仅包括了二进制计数器，还包括了BCD码计数器，并且详细说明了在级联多个计数器时如何进行状态转移的同步处理。这对于设计复杂的数字时序系统至关重要。唯一让我觉得略显不足的是，全书对数制转换（如浮点数表示的初步概念）的覆盖略显不足，这在现代计算机组成原理的背景下，显得有些遗漏。但瑕不掩瑜，这本书在“如何构建一个可靠的、基于门电路的时序系统”这一核心目标上，无疑是做到了极其出色的示范，堪称“踏实可靠的工程指南”。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的评价，必须从它对“可编程逻辑器件”（PLD）和“大规模集成电路”（LSI）的介绍角度切入。它并没有一股脑地堆砌最新的器件型号和复杂的IP核描述，而是选择了更具普适性的、基于结构而非品牌的方法来讲解。例如，在介绍PLA和GAL这类器件时，它详细分析了与阵列和或阵列的可编程性差异，这对于理解底层硬件资源是如何被抽象和配置的至关重要。这种“从里向外”的讲解方式，避免了技术快速迭代带来的知识过时风险。书中关于CMOS电路的静态和动态特性分析，也相当到位，让我对低功耗设计的原理有了更深刻的理解，而不是仅仅停留在知道“CMOS功耗低”的表层认知上。唯一感到美中不足的是，虽然提到了串行通信的基本原理，但对于当下极为流行的高速接口如LVDS或PCIe背后的差分信号传输和阻抗匹配等内容，着墨甚少，这使得这本书在面向现代高速系统设计时，略显“气短”。总的来说，它是构建一个工程师对集成电路基础认知体系的优秀“骨架”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节结构安排，透露出一种严谨的学术气息，几乎可以作为国内高校数字电路课程的“标准范本”。它严格遵循了从最基本的逻辑门——布尔代数——组合逻辑——时序逻辑——脉冲电路——半导体器件基础这样一个线性的学习路径。我个人在阅读过程中，最喜欢它在脉冲与（方波）生成部分的处理方式。不仅仅是简单地介绍了多谐振荡器，而是深入探讨了RC延迟链的非线性效应，以及如何利用施密特触发器来稳定输出的方波频率和占空比，这些细节往往被其他教材一笔带过。这种对“工程实现”的关注，使得本书的实用价值大大提升。不过，我必须指出，对于需要处理大量数据流的现代应用，比如数字信号处理（DSP）中的乘法器和加法器的流水线设计，这本书的涉及相对较浅，似乎更侧重于控制逻辑的构建而非数据通路的高性能优化。如果能增加一章关于流水线和并行处理基础的介绍，它将更加完美，但作为一本打基础的教材，它已经做到了“问心无愧”。