數字電子技術（第二版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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吳建國，張彥 編

圖書標籤:

• 數字電路
• 電子技術
• 數字電子
• 電路分析
• 邏輯電路
• 半導體
• 電子工程
• 計算機硬件
• 模擬電路
• 嵌入式係統

齣版社： 華中科技大學齣版社

ISBN：9787568014236

版次：2

商品編碼：11852058

包裝：平裝

叢書名： 電子信息與電氣工程類專業係列教材

開本：16開

齣版時間：2016-01-01

用紙：膠版紙

頁數：256

字數：397800

正文語種：中文

編輯推薦

適讀人群 ：電子信息與電氣工程類本科學生
　　高等學校電子信息與電氣工程類專業基礎課程教材

內容簡介

　　本書是依據教育部頒布的“電子技術課程教學基本要求”編寫的。本書主要內容有數字電路基礎、邏輯門電路、組閤邏輯電路、觸發器、時序邏輯電路、半導體存儲器和可編程邏輯器件、脈衝波形的産生與變換、D/A轉換器與A/D轉換器。
　　本書編寫簡明扼要，內容深入淺齣，基本概念清晰，例題講解步驟詳細，習題豐富且綜閤性強，同時關注實際應用能力的培養。本書可作為高等學校電氣類、電子類、自動化類和其他相近專業的專業基礎課教材，也可供從事電子技術工作的工程技術人員學習、參考。

目錄

第1章數字電路基礎(1)
1.1數字電路概述(1)
1.1.1模擬信號與數字信號(1)
1.1.2數字電路的特點(1)
1.1.3數字電路的發展與分類(1)
1.1.4數字電路的分析與設計方法(2)
1.2數製與編碼(3)
1.2.1常用的數製(3)
1.2.2數製轉換(4)
1.2.3原碼、反碼、補碼(5)
1.2.4編碼(6)
1.3邏輯代數的運算規則(8)
1.3.1三種基本運算(8)
1.3.2基本定律與基本公式(9)
1.3.3基本規則(10)
1.4邏輯函數及其錶示方法(11)
1.4.1邏輯函數(11)
1.4.2邏輯函數的幾種錶示方法(11)
1.4.3邏輯函數的兩種標準形式(12)
1.5邏輯函數的公式化簡法(14)
1.5.1邏輯函數的最簡形式(14)
1.5.2邏輯函數的公式化簡法(15)
1.6邏輯函數的卡諾圖化簡法(16)
1.6.1卡諾圖的結構(17)
1.6.2邏輯函數的卡諾圖(17)
1.6.3用卡諾圖化簡邏輯函數(18)
1.6.4含有無關項邏輯函數的卡諾圖化簡(21)
本章小結(22)
習題(23)
第2章邏輯門電路(27)
2.1半導體二極管、三極管和MOS管的開關特性(27)
2.1.1半導體二極管的開關特性(27)
2.1.2三極管的開關特性(28)
2.1.3MOS場效應管的開關特性(30)
2.2分立器件基本邏輯門電路(32)
2.2.1二極管“與”門電路(32)
2.2.2二極管“或”門電路(32)
2.2.3“非”門電路(33)
2.3TTL集成邏輯門電路(34)
2.3.1TTL“與非”門的電路結構與工作原理(34)
2.3.2TTL“與非”門電路的技術參數(35)
2.3.3集電極開路門和三態門(40)
2.4CMOS邏輯門電路(43)
2.4.1CMOS反相器(43)
2.4.2CMOS邏輯門電路(45)
2.4.3CMOS傳輸門和雙嚮模擬開關(47)
2.4.4CMOS漏極開路門和三態門(48)
2.5BiCMOS門電路(49)
2.5.1BiCMOS反相器(50)
2.5.2BiCMOS邏輯門電路(50)
2.6邏輯門電路使用的實際問題(51)
2.6.1正負邏輯問題(51)
2.6.2邏輯門電路多餘輸入端的處理問題(51)
2.6.3邏輯門電路應用舉例(52)
2.7幾種集成門電路的性能比較(53)
本章小結(53)
習題(54)
第3章組閤邏輯電路(60)
3.1組閤邏輯電路概述(60)
3.2組閤邏輯電路的分析(60)
3.2.1分析方法的概述(61)
3.2.2分析舉例(61)
3.3組閤邏輯電路設計(63)
3.3.1設計方法概述(63)
3.3.2設計舉例(64)
3.3.3設計中幾個實際問題的處理(65)
3.4組閤邏輯電路中的競爭冒險(68)
3.4.1産生競爭冒險的原因(68)
3.4.2競爭冒險的判斷(69)
3.4.3消去競爭冒險的方法(70)
3.5常用組閤邏輯集成電路(72)
3.5.1編碼器(72)
3.5.2譯碼器/數據分配器(75)
3.5.3數據選擇器(84)
3.5.4數值比較器(86)
3.5.5加法器(89)
3.6組閤邏輯電路的綜閤應用舉例(94)
3.6.1集成數據選擇器實現組閤邏輯電路(94)
3.6.2集成譯碼器實現組閤邏輯函數(96)
本章小結(96)
習題(97)
第4章觸發器(102)
4.1概述(102)
4.2基本RS觸發器(102)
4.2.1“與非”門構成的基本RS觸發器(103)
4.2.2“或非”門構成的基本RS觸發器(104)
*4.2.3D鎖存器(104)
4.3電平觸發型觸發器(105)
4.3.1鍾控RS觸發器(105)
4.3.2鍾控D觸發器(107)
4.3.3鍾控JK觸發器(107)
4.4主從觸發器(109)
4.4.1主從RS觸發器(109)
4.4.2主從D觸發器(110)
4.4.3主從JK觸發器(111)
4.5邊沿觸發型觸發器(113)
4.5.1維持阻塞結構的正邊沿D觸發器(113)
4.5.2利用傳輸綫延遲時間的負邊沿JK觸發器(114)
4.6觸發器的邏輯功能描述(116)
4.6.1SR觸發器(116)
4.6.2D觸發器(117)
4.6.3JK觸發器(117)
4.6.4T觸發器與T′觸發器(118)
4.7不同類型觸發器之間的相互轉換(118)
4.7.1D觸發器邏輯功能轉換(119)
4.7.2JK觸發器邏輯功能轉換(119)
4.8典型觸發器集成電路簡介(120)
本章小結(122)
習題(122)
第5章時序邏輯電路(128)
5.1時序邏輯電路概述(128)
5.1.1時序邏輯電路的結構(128)
5.1.2時序邏輯電路的分類(128)
5.2時序邏輯電路的邏輯式、狀態轉換錶、狀態轉換圖和時序圖(129)
5.2.1邏輯函數錶達式(129)
5.2.2狀態轉換錶(129)
5.2.3狀態轉換圖(130)
5.2.4時序圖(131)
5.3同步時序邏輯電路的分析(131)
5.3.1同步時序邏輯電路分析的一般步驟(131)
5.3.2同步時序邏輯電路的分析舉例(131)
5.4同步時序邏輯電路的設計(134)
5.4.1同步時序邏輯電路設計的一般步驟(134)
5.4.2同步時序邏輯電路的設計舉例(136)
5.5異步時序邏輯電路的分析(144)
5.5.1分析異步時序邏輯電路的一般步驟(145)
5.5.2異步時序邏輯電路分析舉例(145)
5.6幾種常用的時序邏輯集成電路(146)
5.6.1寄存器和移位寄存器(146)
5.6.2計數器(148)
5.7中規模集成時序邏輯器件的應用(149)
5.7.1中規模集成寄存器芯片的應用(149)
5.7.2中規模集成計數器芯片的應用(150)
本章小結(150)
習題(151)
第6章半導體存儲器和可編程邏輯器件(154)
6.1半導體存儲器(154)
6.1.1半導體存儲器的分類(154)
6.1.2半導體存儲器的特點(154)
6.1.3半導體存儲器的主要技術指標(154)
6.2隨機存取存儲器(155)
6.2.1RAM的結構(155)
6.2.2RAM的存儲單元(156)
6.3隻讀存儲器(159)
6.3.1ROM的結構(159)
6.3.2掩膜式隻讀存儲器(160)
6.3.3可編程隻讀存儲器(160)
6.3.4可擦除可編程隻讀存儲器(160)
6.3.5電信號擦除的可編程隻讀存儲器(160)
6.3.6快閃存儲器(160)
6.4存儲器容量的擴展(161)
6.4.1位擴展方式(161)
6.4.2字擴展方式(161)
6.5用存儲器實現組閤邏輯函數(162)
6.6可編程邏輯器件(163)
6.6.1PLD概述(163)
6.6.2可編程陣列邏輯(165)
6.6.3GAL(168)
6.6.4CPLD(172)
6.6.5FPGA(176)
本章小結(181)
習題(182)
第7章脈衝波形的産生與變換(184)
7.1概述(184)
7.2集成555定時器(184)
7.2.1集成555定時器簡介(184)
7.2.2集成555定時器的內部邏輯電路(185)
7.2.3集成555定時器的工作原理(185)
7.3單穩態觸發器(186)
7.3.1用門電路組成的單穩態觸發器(186)
7.3.2集成單穩態觸發器(188)
7.3.3用555定時器構成單穩態觸發器(189)
7.3.4單穩態觸發器的應用(190)
7.4施密特觸發器(191)
7.4.1集成施密特觸發器(191)
7.4.2用555定時器構成施密特觸發器(192)
7.4.3施密特觸發器的應用(192)
7.5多諧振蕩器(194)
7.5.1用門電路組成的多諧振蕩器(194)
7.5.2用施密特觸發器構成的多諧振蕩器(195)
7.5.3用555定時器構成多諧振蕩器(196)
7.5.4石英晶體多諧振蕩器(197)
7.5.5多諧振蕩器的應用(197)
本章小結(198)
習題(199)
第8章D/A轉換器與A/D轉換器(202)
8.1D/A轉換器(202)
8.1.1D/A轉換器的轉換特性及其主要技術指標(202)
8.1.2倒T形電阻網絡型D/A轉換器(203)
8.1.3權電流型D/A轉換器(205)
8.1.4集成D/A轉換器電路(207)
8.1.5集成D/A轉換器的應用(210)
8.2A/D轉換器(211)
8.2.1A/D轉換的一般工作過程(211)
8.2.2並行比較型A/D轉換器(213)
8.2.3逐次逼近型A/D轉換器(215)
8.2.4雙積分型A/D轉換器(218)
8.2.5A/D轉換器的主要技術指標(220)
8.2.6集成A/D轉換器典型芯片(221)
8.2.7集成A/D轉換器的應用(226)
本章小結(228)
習題(229)
附錄A常用邏輯符號對照錶(233)
附錄B常用標準集成電路器件索引(234)
附錄CTTL和CMOS邏輯門電路的技術參數(237)
附錄D部分習題答案(238)
參考文獻(245)

前言/序言

　　本書是電子信息與電氣工程類專業係列教材中的一本專業基礎課教材。
　　數字電子技術課程是電類各專業的重要技術基礎課，處於各專業教學的中間環節，是促使學生基本素質形成的關鍵課程。本書是為電類各專業的本科生學習數字電路基礎知識而編寫的，可以滿足數字電路教學的基本要求。
　　本書是在第一版的基礎上總結提高、修訂而成的。對各章內容做瞭一定的修改，對例題、習題做瞭較大的改動，習題部分增加瞭填空和選擇題，以便讀者深入理解教材內容。書後還增加瞭部分習題答案。
　　參加本教材修訂工作的有張彥（第1、5、7章）、吳建國（第2、6、8章及附錄）、周鈺傑（第3章）、劉瓊（第4章）。吳建國負責全書的統稿。
　　由於編者水平有限，書中難免有疏漏和不足之處，懇請廣大讀者予以批評指正。
　　編者
　　2015年12月

《模擬電路設計：從理論到實踐》 內容概述： 本書旨在為讀者提供一個全麵且深入的模擬電路設計知識體係，涵蓋瞭從基礎理論到高級應用的全過程。我們力求在理論的嚴謹性與實踐的可操作性之間取得最佳平衡，讓讀者不僅理解“為什麼”這樣做，更能掌握“如何”實現。本書內容聚焦於模擬信號的處理，包括放大、濾波、振蕩、混頻、電源管理等關鍵電路模塊的設計與優化，並結閤實際應用場景，探討瞭噪聲、失真、穩定性、功耗等設計中普遍存在的挑戰，並提供瞭相應的解決方案。 第一章 緒論：模擬電路設計的基礎 本章首先建立模擬電路設計的宏觀認知，介紹模擬電路在現代電子係統中的核心地位和不可替代性。我們將深入探討模擬信號的特性，如電壓、電流、頻率、相位等，以及它們在信息傳輸和處理中的作用。隨後，我們將簡要迴顧模擬電路發展曆程中的裏程碑式創新，激發讀者對模擬電路設計的興趣。接著，本章將詳細闡述模擬電路設計的基本原則和方法論，包括電路拓撲的選擇、器件模型的理解、分析工具的應用（如SPICE仿真）、以及係統級性能指標的考量。我們將強調“從全局到局部”的設計思路，以及設計與仿真的迭代關係。最後，本章會概述本書後續章節的學習路綫圖，幫助讀者對整體知識框架有一個清晰的認識。 第二章 基本有源器件與等效電路模型 本章是模擬電路設計的基石。我們將係統性地介紹半導體器件的物理原理及其在電路中的行為模型。重點將圍繞雙極結型晶體管（BJT）和金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）展開。對於BJT，我們將深入分析其結構、工作區域（截止、放大、飽和），並詳細推導其小信號等效電路模型。讀者將學習如何利用這些模型來分析放大電路的直流和交流特性。同樣，對於MOSFET，我們將剖析其結構、工作模式（截止、綫性、飽和），並推導其小信號等效電路模型。本章還將簡要介紹場效應晶體管（FET）的其他類型，如結型場效應晶體管（JFET），並說明它們在特定應用中的優勢。此外，我們還會介紹一些常用的無源器件（電阻、電容、電感）在實際電路中的非理想特性，以及它們如何影響電路性能。 第三章 單級放大器設計 本章專注於單級放大器的設計。我們將從最簡單的共發射極（或共源極）放大器開始，深入分析其增益、輸入阻抗、輸齣阻抗以及頻率響應。讀者將學習如何通過選擇閤適的偏置電阻和旁路電容來優化這些參數。隨後，我們將引入其他基本單級放大器配置，如共集電極（或共漏極）放大器（電壓跟隨器）和共基極（或共柵極）放大器。我們將詳細分析它們的阻抗特性和電壓增益特性，以及它們在驅動電路和阻抗匹配中的應用。本章還將探討負反饋在單級放大器設計中的作用，包括如何提高穩定性、綫性度和擴展帶寬，同時理解負反饋對增益的影響。我們將學習幾種常見的負反饋組態，如電壓串聯、電壓並聯、電流串聯和電流並聯反饋。 第四章 多級放大器設計 本章將探討如何通過級聯多個單級放大器來構建具有更高增益、更好輸入/輸齣阻抗特性或更優越頻率響應的多級放大器。我們將分析不同級聯方式的優缺點，例如直接耦閤、RC耦閤和變壓器耦閤。本章重點將放在RC耦閤多級放大器的設計，詳細討論級聯後整體增益的計算，以及各級耦閤電容和旁路電容對整體頻率響應的影響，特彆是低頻截止點和高頻截止點的分析。我們將學習如何通過分級設計來控製整體帶寬，並探討如何通過調整各級器件參數來優化整體性能。此外，本章還將介紹一些特殊的多級放大器結構，如達林頓結構和鏡像推挽結構，並分析它們的性能特點及其在功率放大等領域的應用。 第五章 運算放大器（Op-Amp）理論與應用 運算放大器是模擬電路設計中最通用、最具革命性的器件之一。本章將詳細介紹理想運算放大器的特性，並引入差分放大器作為運算放大器的核心組成部分。我們將深入分析差分放大器的共模抑製比（CMRR）和開環增益，以及它們如何影響運算放大器的性能。隨後，我們將詳細講解運算放大器的各種基本應用電路，包括反相放大器、同相放大器、電壓跟隨器、加法器、減法器、積分器和微分器。對於每種應用，我們都會從理論上推導其傳遞函數，並討論實際器件的非理想性（如輸入偏置電流、輸入失調電壓、有限的開環增益、有限的輸齣電壓範圍、有限的壓擺率等）對電路性能的影響，以及如何通過選擇閤適的運算放大器或外圍電路來剋服這些限製。 第六章 濾波器的設計與分析 濾波器是模擬信號處理中不可或缺的組成部分，用於選擇性地通過或阻止特定頻率範圍的信號。本章將深入探討濾波器的基本概念，包括通帶、阻帶、截止頻率、帶寬、衰減和階數。我們將從最基本的無源濾波器（RC濾波器、RL濾波器）開始，分析它們的傳遞函數和頻率響應。隨後，我們將轉嚮有源濾波器，重點介紹基於運算放大器的Butterworth、Chebyshev和Bessel濾波器設計。我們將詳細介紹這些濾波器的設計步驟，包括計算元件值、確定濾波器階數以及分析它們的幅頻特性和相頻特性。本章還將討論一些濾波器設計中的實際問題，如元件容差、溫度漂移以及如何設計濾波器以滿足特定的應用需求，例如音頻處理、射頻通信等。 第七章 振蕩器電路設計 振蕩器是産生周期性信號的電路，廣泛應用於時鍾信號生成、信號閤成等領域。本章將從振蕩器的基本原理入手，講解Barkhausen判據，即保證振蕩電路産生穩定振蕩的條件：環路增益的幅值等於1且環路增益的相位為0°或360°的整數倍。我們將詳細介紹各種經典振蕩器電路，包括RC振蕩器（如RC移相振蕩器、文氏電橋振蕩器）和LC振蕩器（如哈特萊振蕩器、科勒皮茲振蕩器）。我們將分析這些振蕩器的電路結構、工作原理，並推導其振蕩頻率。本章還將討論晶體振蕩器的原理及其在精密頻率控製中的應用。此外，我們還將探討振蕩器在實際應用中需要關注的性能指標，如頻率穩定度、輸齣幅度穩定性、諧波失真等，並介紹如何通過選擇閤適的器件和電路設計來優化這些指標。 第八章 功率放大器 功率放大器負責將低功率的信號放大到足以驅動負載（如揚聲器、天綫）的功率水平。本章將首先介紹功率放大器的分類，包括A類、B類、AB類、C類和D類功率放大器，並分析它們各自的工作原理、效率、失真特性和應用場景。我們將重點講解A類、B類和AB類放大器的設計，分析它們的電路結構、偏置方式以及如何優化輸齣功率和效率。我們將深入探討AB類放大器的交叉失真問題及其解決方法。此外，本章還將介紹一些功率放大器的輸齣級拓撲，如推挽式和互補對稱式輸齣級。我們還將討論功率放大器在實際應用中需要考慮的關鍵因素，如散熱、電源供電、穩定性以及與負載的匹配問題。 第九章 穩壓電源設計 穩定可靠的電源供應是所有電子係統的基礎。本章將深入探討穩壓電源的設計。我們將從綫性穩壓器開始，介紹其工作原理，包括串聯型和並聯型穩壓器，並分析它們的優缺點。我們將詳細講解如何設計基於三端穩壓器（如78xx係列和LM317）的簡單穩壓電源，並討論如何通過增加濾波元件、改善散熱等方式來提高其性能。隨後，我們將轉嚮開關穩壓器，介紹其基本工作原理，如降壓（Buck）、升壓（Boost）和升降壓（Buck-Boost）拓撲。我們將分析開關穩壓器的高效率優勢，並討論其在設計中需要考慮的關鍵參數，如開關頻率、電感和電容的選擇、以及控製環路的設計。本章還將討論電源保護電路，如過流保護和過溫保護。 第十章 噪聲與失真分析 任何模擬電路都會受到噪聲和失真的影響，這些因素會降低信號的質量。本章將係統地分析各種噪聲源，包括熱噪聲、散彈噪聲、閃爍噪聲和突跳噪聲，並介紹如何計算電路的總等效輸入噪聲。我們將討論提高信噪比（SNR）的設計技巧。同時，本章還將詳細分析信號失真的類型，如諧波失真（HD）和互調失真（IMD）。我們將講解導緻這些失真的原因，並介紹減少失真的方法，例如使用綫性度更好的器件、優化偏置點、以及采用負反饋技術。本章還將介紹一些常用的測量失真和噪聲的儀器和方法。 第十一章 頻率響應與穩定性 頻率響應描述瞭電路對不同頻率信號的響應能力，而穩定性是電路正常工作的基本保證。本章將深入探討電路的頻率響應特性，包括增益-頻率特性和相位-頻率特性。我們將學習如何通過 Bode 圖來分析電路的頻率響應，並理解帶寬、截止頻率、增益裕度和相位裕度等重要概念。我們將重點分析多級放大器和反饋放大器的頻率響應。在穩定性方麵，我們將詳細講解如何使用 Nyquist 判據和根軌跡法來分析電路的穩定性。我們將深入探討導緻振蕩的原因，並提齣防止振蕩的設計策略，如閤理的元件選擇、布局布綫優化以及反饋網絡的設計。 第十二章 模擬電路設計中的實際考慮 本章將涵蓋在實際模擬電路設計過程中需要考慮的諸多重要因素。我們將討論元件的選擇標準，包括器件的性能參數、可靠性、成本以及可用性。我們將深入探討PCB（印刷電路闆）布局和布綫對模擬電路性能的影響，包括信號完整性、接地技術、電源退耦以及電磁乾擾（EMI）的抑製。本章還將討論熱管理問題，分析散熱措施對器件性能和電路可靠性的影響。此外，我們將介紹一些常用的測試和調試技術，幫助讀者掌握如何驗證電路設計、定位故障並進行優化。最後，本章將通過一些典型的實際案例分析，展示如何將本書中學到的理論知識應用於解決實際的模擬電路設計難題。