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内容简介

　　此次修订根据国家教育部2004年颁发的“电子技术基础课程（数字部分）”的基本要求，综合编者36年以来的教学经验，本着对电子信息类课程教改的思路和负责任的态度进行编写。书中内容以数字集成电路为主，采取重点突出、难点分散和理论联系实际的方法。全书拟分9章（详见后面的编书目录），每章均有适量的例题和习题，对第2版教材的部分习题作出切合教学实际的修订。

目录

第3版前言第2版前言第1版前言第1章数字电路基础1引言11.1数字信号与数字电路 11.1.1模拟信号和数字信号 1*1.1.2数字技术的发展及其应用 21.1.3数字集成电路的特点及其分类 41.1.4数字电路的分析方法 61.2数制与编码 61.2.1常用的计数制及其相互转换规律 71.2.2编码 81.3逻辑代数基础 91.3.1逻辑代数的3种基本运算 91.3.2逻辑代数的基本公式和常用公式 121.3.3逻辑代数的基本规则 131.4逻辑函数的建立及其表示方法 131.5逻辑函数的化简 141.5.1逻辑函数的最简形式 141.5.2逻辑函数的公式化简法 151.5.3用卡诺图化简逻辑函数 151.6具有无关项逻辑函数的化简 191.7数字电路中的半导体器件 201.7.1本征半导体 201.7.2杂质半导体 211.7.3PN结及其单向导电性 221.7.4半导体二极管 241.7.5双极型晶体管 271.7.6增强型绝缘栅场效应晶体管 34习题1 37第2章集成逻辑门电路 40引言 402.1基本逻辑门电路 402.1.1二极管与门及或门电路 402.1.2非门电路（BJT反相器） 412.2CMOS逻辑门电路 422.2.1CMOS反相器 422.2.2常用的CMOS门电路 442.2.3CMOS传输门和双向模拟开关 452.2.4CMOS漏极开路门及三态门 462.2.5CMOS三态门的应用 482.2.6CMOS逻辑门的主要技术参数 492.3TTL逻辑门电路 522.3.1TTL与非门电路结构和工作原理 522.3.2TTL或非门 552.3.3TTL系列门电路的技术参数 552.3.4TTL集电极开路门和三态门 58*2.4射极耦合逻辑门电路（ECL门） 622.5BiCMOS门电路 642.5.1BiCMOS反相器 642.5.2其他的BiCMOS门电路 652.6逻辑门电路使用中的几个问题 652.6.1正负逻辑问题 652.6.2实际使用逻辑门的处理措施 662.6.3逻辑门电路综合分析例 67习题2 69第3章组合逻辑电路 76引言 763.1组合逻辑电路概述 763.2组合逻辑电路的分析方法 763.2.1分析组合逻辑电路的大致步骤 763.2.2几种常用的集成组合逻辑电路 773.3组合逻辑电路设计 823.3.1概述 823.3.2组合逻辑电路的设计方法 823.4用小规模集成电路（SSI）设计组合逻辑电路 833.4.1设计组合逻辑电路的大致步骤 833.4.2组合逻辑电路设计举例 833.4.3编码器 843.4.4译码器 883.4.5数值比较器 96*3.5组合逻辑电路中的竞争-冒险 983.5.1产生竞争-冒险的原因 993.5.2消除竞争-冒险的方法 1003.6用MSI芯片设计其他的组合逻辑电路 1003.6.1用集成数据选择器实现其他组合逻辑功能 1013.6.2用译码器实现多种组合逻辑功能 1043.6.3用全加器实现多种组合逻辑功能 1063.7组合逻辑电路综合应用例 108习题3 110第4章锁存器和触发器 116引言 1164.1概述 1164.2基本SR锁存器 1164.2.1用与非门构成的基本SR锁存器 1174.2.2用或非门构成的基本SR锁存器 1194.2.3集成基本SR锁存器 1194.3时钟触发器 1214.3.1门控SR锁存器 1214.3.2主从触发器 1234.3.3几种常用的边沿触发器 1264.4T触发器和T′触发器 1344.4.1T触发器 1344.4.2T′触发器 1344.5触发器应用举例 134习题4 136第5章时序逻辑电路 142引言 1425.1概述 1425.2时序逻辑电路的分析方法 1435.2.1分析时序逻辑电路的大致步骤 1435.2.2寄存器和移位寄存器 1435.2.3计数器 1495.3时序逻辑电路设计 1665.3.13种设计方法 1665.3.2一般同步时序逻辑电路的设计方法 1665.4MSI时序逻辑器件的应用 1775.4.1MSI计数器芯片的应用 1775.4.2MSI寄存器芯片的应用 184习题5 186第6章半导体存储器和可编程逻辑器件 193引言 1936.1半导体存储器 1936.1.1半导体存储器的特点 1936.1.2半导体存储器的分类 1936.1.3半导体存储器的主要技术指标 1946.2随机存取存储器（RAM） 1946.2.1RAM的结构 1946.2.2RAM的存储单元 1966.3只读存储器（ROM） 1996.3.1ROM的结构 1996.3.2掩模式只读存储器（固定ROM） 2006.3.3可编程只读存储器（PROM） 2026.3.4可擦除可编程只读存储器（EPROM） 2036.4存储器容量的扩展 2076.5可编程逻辑器件（PLD） 2096.5.1PLD概述 2096.5.2可编程阵列逻辑（PAL） 2126.5.3通用阵列逻辑（GAL） 2156.5.4复杂可编程逻辑器件（CPLD） 2206.5.5现场可编程门阵列（FPGA） 2256.5.6在系统可编程逻辑器件（ISP-PLD） 232*6.5.7可编程逻辑器件的开发技术简介 235习题6236第7章数-模与模-数转换器 238引言 2387.1D-A转换器 2387.1.1D-A转换器及其主要参数 2387.1.2权电流型D-A转换器 2407.1.3倒T形电阻网络D-A转换器 2407.1.4模拟电子开关 2417.2A-D转换器 2447.2.1A-D转换的一般工作过程 2447.2.2并行比较型A-D转换器 2467.2.3逐次逼近型A-D转换器 248*7.2.4双积分式A-D转换器 2517.2.5A-D转换器主要技术指标 253*7.2.6集成A-D转换器及其应用 254习题7 257第8章脉冲波形的产生与变换 260引言 2608.1实际的矩形波电压及其参数 2608.2集成555定时器 2618.2.1集成555定时器简介 2618.2.2集成定时器CC7555的内部逻辑电路 2618.2.3CC7555的工作原理 2628.3施密特触发器 2638.3.1用555定时器构成施密特触发器 2638.3.2集成施密特触发器 265*8.3.3用TTL门组成施密特触发器 2668.4单稳态触发器 2688.4.1555定时器构成单稳态触发器 2698.4.2集成单稳态触发器 271*8.4.3用门电路组成的积分型单稳态触发器 2738.5多谐振荡器 2758.5.1555定时器构成多谐振荡器 2758.5.2石英晶体振荡器 2788.6脉冲信号产生与变换电路综合应用举例 280习题8 286第9章数字电路虚拟实验与数字系统设计基础291引言 2919.1Multisim10.0使用方法简介 2919.1.1数字电路模拟用虚拟仪表介绍 2919.1.2放置元件的方法 2969.1.3连线操作 2969.1.4基本数字电路分析与设计举例 2989.2数字系统设计基础 3059.2.1用EDA设计数字系统的一般流程 3069.2.2硬件描述语言Verilog HDL简介 3069.2.3Verilog HDL的基本元素 3079.2.4Verilog HDL的语法结构 3099.2.5Verilog HDL描述数字逻辑电路例 3179.2.6用ModelSim软件仿真数字系统 321习题9 325附录 326附录A美国标准信息交换码（ASCII） 326附录B二进制数算术运算 326B.1二进制数加法 326B.2二进制数减法 327B.3二进制数乘法 327B.4二进制数除法 327B.5用带符号位的二进制数实现减法运算 327B.5.1带符号位的二进制数327B.5.2补码的概念327B.5.3二进制数的模2补码及减法运算328附录C国内外常用逻辑符号对照表 328附录DTTL和CMOS逻辑门电路主要技术参数 330附录E二进制逻辑单元图形符号简介（GB/T 4728.12—2008） 331E.1二进制逻辑单元图形符号的组成 331E.1.1方框331E.1.2限定符号331E.2逻辑状态及其约定 333E.2.1内部逻辑状态和外部逻辑状态333E.2.2逻辑状态和逻辑电平之间的关系334附录F国产半导体集成电路型号命名法（GB3430—1989） 334F.1型号的组成 335F.2示例 335附录G常用ADC和DAC芯片简介 336附录H电阻器型号、名称和标称系列 337H.1电阻器型号名称对照 337H.2电阻器（电位器）标称系列及其误差 338部分习题答案 339参考文献 343

前言/序言

　　第3版前言　　《数字电子技术（第2版）》自2008年12月出版、使用以来，至今已有7年的时间。在此7年的时间内，教材曾5次印刷，印数超过20000册，深受广大师生的喜爱。此外，第2版教材作为江苏省精品课程“模拟和数字电子技术”的支撑材料，2010年以来相继获得了江苏大学教学成果奖、江苏省教学成果奖，2009年被评为普通高等教育“十一五”国家级规划教材，2014年被评选为“十二五”江苏省高等学校重点教材建设项目。对此，编者深受激励和鼓舞，倍感修订第3版教材所肩负的重任。　　首先，该版教材基于“数字电子技术”在电气、电子信息类和机电、测控类专业技术基础课程中的地位和作用，在原书名后增加了“基础”两个字，突出了技术基础课程教科书的属性。其次，编者根据电气、电子信息类和机电、测控类专业基础课程应完成的教学任务和原版教材的使用情况，本着修订版应满足21世纪数字电子技术快速发展的要求，经过参编教师多次讨论，逐步形成了以下的修订原则：　　（1）根据30多年来积累的教学经验，精益求精，适度更新内容，打造优质精品教材。第3版教材在培养学生运用所学知识分析问题、解决问题、实验动手的能力和设计技能以及实行启发式、互动式教学和精讲多练等方面下了功夫。教材在调整并更新内容时，立足于电子创新设计活动和数字集成电路（IC）的应用；教学内容重点转移，难点分散，注重知识性与实用性的结合；做到授课学时数与重点、难点讲授章节相对应；例题和习题合理选配，章后习题与学习指导及题解书彼此呼应，方便于教学和学生设计时用书。　　（2）现代数字电路和数字系统已经基本不用中、小规模集成芯片搭建，而是采用CPLD或FPGA实现，甚至将数字系统集成在片上系统（SoC）上。但在设计数字电路以及用CPLD或FPGA实现时，又离不开逻辑门电路、组合和时序逻辑电路等中、小规模集成芯片。所以，第3版教材在精炼并弱化中、小规模集成芯片的同时，将门电路、组合和时序逻辑电路等作为宏模型介绍，着重介绍它们的外部逻辑功能，适当增加大规模集成电路应用技术的内容，例如重新编写了第6��5节可编程逻辑器件（PLD），包括CPLD、FPGA和ISP-PLD等芯片的应用知识，改编了第9章数字电路虚拟实验与数字系统设计基础等内容。　　（3）因为CMOS集成电路业已成为数字电路的主流产品，且便携式设备、消费性电子产品的电源电压越来越低，致使低电压、超低电压集成电路的广泛使用。基于此，教材在讲解顺序、应用层次和题目选配上都突出了CMOS集成芯片的内容介绍，同时部分削减了TTL系列产品的内容。例如第2章采用了“先CMOS后TTL电路”的写法，还在第2、3、4、5、6、8等章节中增加了CMOS芯片介绍和应用题的比例。　　（4）第3版教材写进了介绍教师科研成果、指导毕业设计和课程设计、指导大学生科研立项课题和赛前指导电子设计活动的内容，编入了反映电子技术领域新技术、新进展、集成电路新品研发的章节内容，例如写进数字技术的发展及其应用、新型的BiCMOS逻辑门电路、新颖的集成555定时器综合应用题等，做到科技活动反哺于教学，教学又反过来推进学生开展科研活动，力求做到举一反三、融会贯通，最大限度地调动师生的教学热情。　　（5）将广泛查阅、并经过比对的数字电路应用题和设计题写入教材，每一章都选配有灵活、新颖的练习题。全书重新筛选了例题和章后习题，特别是选择题和应用题，并配套新编了《数字电子技术基础学习指导与习题解答》一书。　　（6）凡是打“*”的章节和练习题可作为选讲或自学内容。这部分内容提供给兄弟院校参考。　　全书修订（编写）分工如下：江苏大学成立、王振宇担任主编，成立编写前言和第2、3章，并负责全书的统稿和定稿等工作；尹星编写第1、9章；王振宇编写第4、5章和部分习题答案；刘跃峰编写第6章和附录；陈勇编写第7、8章。　　江苏省教育厅高等教育处委托东南大学胡仁杰教授、哈尔滨工业大学杨春玲教授担任主审，参加审稿的还有东南大学堵国樑教授、江苏科技大学张尤赛教授、田雨波教授。各位教授审阅了全部书稿，提出了许多宝贵的意见和建议，给编者以启示，编者在此表示衷心的感谢。　　由于编者的水平有限，书中难免存在着错误和不妥之处，恳请读者们予以批评指正。　　编者第2版前言第2版前言“数字电子技术”是一门实践性、应用性都很强的技术基础课程。随着集成电路制备技术的迅速发展，中、大规模和超大规模数字集成电路（MSI、LSI和VLSI）在各个领域广泛应用，数字电子技术已成为21世纪数字经济时代的强大推动力。为了反映数字电子技术的新发展，使教学适应“十一五”后期和“十二五”前期教学改革的需要，我们结合20多年来的教学经验和十多年来的教改实践，在“数字电子技术（第１版）”的基础上修订出这部教材。修订教材的总体框架思路是：更新知识，充实内容，为创新设计和集成电路应用服务。具体考虑如下：　　1�备�据2004年8月教育部高等学校电子信息科学与电气信息类基础课程教学指导委员会颁布的“数字电子技术基础”课程的教学基本要求，修订了第1版的第1～8章，充实了国内外最新的数字集成电路（IC），例如引入双极型互补金属氧化物半导体（BiCMOS）逻辑门电路、高速通信系统用快闪式存储器、快闪式A-D和D-A转换器、在系统可编程逻辑器件（ISP-PLD）和ABLE硬件描述语言等软硬件应用知识；编写时避开SSI和MSI数字IC芯片内部电流、电压的计算，着重介绍其外部逻辑功能；加强了MSI芯片连线应用知识的阐述和例题的选配；收集并整理了章后练习题，编制出单项选择题，作为每章基本概念和应用方法的小结；重点改写了第6章“半导体存储器和可编程逻辑器件”，新增了第9章“EDA软件工具应用”，以培养学生数字电路和系统创新设计以及软件编程工具的使用能力。　　2�币陨系髡�或充实的内容有的可作简介，作为了解的知识，有的可列入选学或自学内容，也有的可重点讲解；而新增的第9章可作为EDA课程设计或创新设计集训的讲授内容。　　3�蔽�了满足“微机原理与应用”、“单片机原理与应用”和“微机控制技术”等课程提前一个学期的教学需要，第2版教材采用“先数字后模拟”的顺序，所以增加了1��7节：“数字电路中的半导体器件”。但对于采用“先模拟后数字”的院校，1��7节可以不在“数字电子技术”课程中讲解。　　4�北臼榈闹饕�知识点都配备有例题，为学生课后阅读和练习提供分析问题的思路。另外，书中精选了一定数量的练习题以供选做，书后还给出了部分习题的答案。　　5�狈彩谴颉�*”的章节可作为选讲或自学内容，每章打“*”的练习题也是如此。讲授本教材所需的总学时数约为60，建议各章学时数分配如下：　　章号12345678实验学时966688458本书编写分工如下：江苏大学成立教授担任主编，并编写第1、2、3章和第２版前言、目录、部分习题答案及统稿和定稿等，王振宇副教授担任副主编，编写第7、8、9章和附录等，汪洋讲师编写第4、5章，杨建宁副教授参编第6章。本书由南京理工大学周连贵教授和江苏科技大学张尤赛教授主审，两位老师认真地审阅了书稿，提出了许多宝贵的意见和建议，编者在此表示衷心的感谢。　　由于编者的水平有限，书中难免存在着错误和不当之处，恳请读者们批评指正。　　编者第1版前言本书是全国高校电子技术基础课程协作组组织编写的高等学校系列教材之一，也是江苏省“十五”教育科学规划立项课题“走向信息技术（IT）本位的教学改革与大学生信息素质培养”的一项研究成果。　　自从20世纪70年代末以来，在国内电气类、电子信息类和自动化类专业电子技术基础课程方面已经出版了几套教材，这些教材的使用范围广，一般已经数版修订，深受高校工科电类专业广大师生的欢迎，有的已荣获国家级奖励或部、省级奖励。在这种情况下，还有没有必要于新世纪初叶在同一门课程上再编写新的教材？如有必要，新编教材又应该具有怎样的特色？这是两个首先要解决的问题。　　在同一门课程上，协作组认为，应该允许和鼓励教师编

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