本書以主編已出版的4套電工電子技術(shù)*規(guī)劃教材為基礎(chǔ)，從黑白帽子邏輯問題引出邏輯運算基礎(chǔ)知識； 從分立元器件、TTL集成邏輯門、CMOS集成邏輯門、硬件描述語言4個方面介紹了常用邏輯運算的電路實現(xiàn)； 講解了組合邏輯電路、時序邏輯電路的分析設(shè)計方法，典型電路構(gòu)成特點及集成芯片的邏輯功能與應(yīng)用； 闡述了脈沖電路及存儲器、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器等大規(guī)模集成電路的特點； *后介紹了利用Verilog HDL描述數(shù)字邏輯電路的方法。
本書為卡通說解數(shù)字電子技術(shù)MOOC配套教材，各知識點均配有講解視頻，可微信掃碼書中二維碼在線觀看視頻。卡通說解數(shù)字電子技術(shù)MOOC基于虛擬教室以一張PPT闡述清楚一個知識點的思路建設(shè)了113個教學視頻，利用圖片映射題、基于圖形的文字填空題等形式建設(shè)在線習題近300道。在線習題支持智能輔導、自動批閱，有利于更牢固地掌握各知識點，非常適合以翻轉(zhuǎn)課堂教學形式開展教學活動，可作為電氣類、電子信息類等大類專業(yè)的數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電路及類似課程的教材。
《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》是重慶市高校首批精品課程在線開放課程卡通說解數(shù)字電子技術(shù)配套教材，適用于翻轉(zhuǎn)課堂教學和自學，為讀者提供集理論知識、講解視頻、在線習題、教學課件與仿真源碼于一體的整體教學解決方案。
本書特色
? 基于教學基本要求和有限的學時，壓縮基礎(chǔ)理論，掌握數(shù)字邏輯基礎(chǔ)知識。
? 淡化器件內(nèi)部電路分析，理解典型電路及常用器件的邏輯功能與應(yīng)用方法。
? 通俗易懂，實例豐富，習題多樣，應(yīng)用性強，關(guān)注新型器件及其設(shè)計方法。
? 各知識點均配有卡通形式的講解視頻（110多個），可掃描二維碼在線觀看。
? 建設(shè)在線習題近300道，支持智能輔導、自動批閱，適合在翻轉(zhuǎn)課堂使用。
? 提供與課堂教學完全同步的PPT課件，覆蓋全部章節(jié)，便于教學與自學。
? 利用Quartus Ⅱ軟件仿真分析數(shù)字邏輯電路，提供源程序包，便于驗證。
前言
片花
電的發(fā)現(xiàn)是人類社會最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。電子的流動是一種能量的流動，在帶給人們光明與動力的同時推動了一個時代的進步。半導體器件的出現(xiàn)賦予電子的流動以新的內(nèi)涵。半導體器件的應(yīng)用使這種能量的流動成為一種信號的傳遞，一種超強功能的集成信息的傳輸。集成電路的問世引起了電子技術(shù)領(lǐng)域一場新的革命，超大規(guī)模集成電路的深入應(yīng)用推動著一個新時代的來臨。在這個時代里，數(shù)字電子技術(shù)無處不在，因此，各大高校電氣類、電子信息類各專業(yè)均開設(shè)了數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電路或類似課程。
必須指出，數(shù)字電子技術(shù)是一門探討數(shù)字邏輯、研究電子器件及其應(yīng)用的課程，其理論性、專業(yè)性、應(yīng)用性均較強。數(shù)字電子技術(shù)領(lǐng)域新型電子器件不斷涌現(xiàn)，基于新型電子器件的設(shè)計方法不斷推陳出新。如何在規(guī)定的學時數(shù)內(nèi)使學生掌握邏輯運算的基礎(chǔ)知識，理解典型數(shù)字邏輯電路器件邏輯功能及其應(yīng)用方法，跟隨新型電子器件的應(yīng)用模式，成為教學實施的難點。
本書從黑白帽子邏輯問題引出邏輯運算基礎(chǔ)知識； 從分立元器件、TTL集成邏輯門、CMOS集成邏輯門、硬件描述語言4個方面介紹了常用邏輯運算的電路實現(xiàn)； 從邏輯模型、Quartus Ⅱ仿真兩個方面介紹了組合邏輯電路、時序邏輯電路的分析方法； 講解了組合邏輯電路、時序邏輯電路的SSI設(shè)計方法，重點介紹了典型電路的構(gòu)成特點及集成電子器件的邏輯功能與應(yīng)用； 闡述了脈沖電路及存儲器、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器等大規(guī)模集成電路的特點； 最后介紹了利用Verilog HDL描述數(shù)字邏輯電路的方法。
本書繼承了主編已出版的4套電工電子技術(shù)國家級規(guī)劃教材的建設(shè)成果，力圖通俗易懂。本書編寫時相對壓縮了數(shù)字電子技術(shù)各基礎(chǔ)理論，淡化了電子器件內(nèi)部電路的分析，強調(diào)了電子器件的邏輯特點及其應(yīng)用方法，在強調(diào)掌握數(shù)字邏輯電路基本分析方法的前提下，突出了利用EDA軟件仿真分析數(shù)字邏輯電路，嵌入了Quartus Ⅱ計算機仿真結(jié)果，以使讀者快速理解重點研究的電子器件的邏輯特點。
本書為在線教學版教材，建設(shè)有配套的在線課程，課程名為卡通說解數(shù)字電子技術(shù)，各知識點均配有卡通形式的講解視頻，可微信掃描書中二維碼在線觀看視頻。
在線課程卡通說解數(shù)字電子技術(shù)基于虛擬教室，以一張PPT闡述清楚一個知識點的思路建設(shè)了113個教學視頻，利用圖片映射題、基于圖形的文字填空題等習題形式建設(shè)在線習題近300道。在線習題支持智能輔導、自動批閱，有利于更牢固地掌握各知識點，非常適合于以翻轉(zhuǎn)課堂教學形式開展教學活動。
中國大學MOOC平臺卡通說解數(shù)字電子技術(shù)網(wǎng)址：
https://www.icourse163.org/course/CQU1002532002
學堂在線MOOC平臺卡通說解數(shù)字電子技術(shù)網(wǎng)址：
http://www.xuetangx.com/courses/coursev1:CQU ICE20012 sp/about
本書編寫時參照了教育部高等學校電子信息科學與電氣信息類基礎(chǔ)課程教學指導分委員會于2004年12月制定的《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)教學基本要求》，可作為電氣類、電子信息類等大類專業(yè)的數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電路及類似課程的教材。
本書中元器件符號盡量與仿真軟件保持一致，便于讀者應(yīng)用。
本書第2~4章由何偉主持編寫，第10章及附錄由胡國慶整理編寫，其余各章由陳新龍整理編寫。全書由陳新龍擔任主編，何偉擔任副主編。在本教材的建設(shè)過程中，得到了重慶大學第2批在線課程建設(shè)項目的支持。此外，重慶大學國家級教學名師曾孝平教授、重慶大學通信工程學院黃智勇副教授以及許多老師和同學均對本書提出了寶貴的、建設(shè)性的意見與建議，在此表示感謝。
由于作者水平有限，疏漏和不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正。主編郵箱為clxtx@cqu.edu.cn，副主編郵箱為1704000@qq.com。
作者2018年6月
本書課件下載
常 用 符 號
符號描述符 號描述
A、B、C、D邏輯輸入量E電動勢
F、Y邏輯輸出量f頻率
G電導R、C電阻、電容
RC三極管集電極電阻RB、RE三極管基極、發(fā)射極電阻
RG場效應(yīng)管柵極電阻RD場效應(yīng)管漏極電阻
RS場效應(yīng)管源極電阻、信號源內(nèi)阻Rf反饋電阻
I直流電流、正弦電流有效值i交流電流
IIH輸入為高電平時的輸入電流IIL輸入為低電平時的輸入電流
IOH輸出為高電平時的輸出電流IOL輸出為低電平時的輸出電流
IF二極管最大整流電流、反饋電流信號IR二極管反向電流
IB、IE基極、發(fā)射極電流IBQ、IEQ基極、發(fā)射極靜態(tài)電流
IBS、IES基極、發(fā)射極臨界飽和電流ICQ集電極靜態(tài)電流
ICEO集電極與發(fā)射極之間的反向截止電流（穿透電流）IC、ICS集電極電流、三極管集電極臨界飽和電流
U直流電壓、正弦電壓有效值u交流電壓
UI輸入電壓UO輸出電壓
UCC三極管工作電源UDDMOS管工作電源
UOH輸出高電平UOL輸出低電平
UON開門電平UOFF關(guān)門電平
UOHMIN輸出高電平的最小值UIHMIN輸入高電平的最小值
UOLMAX輸出低電平的最大值UILMAX輸入低電平的最大值
UNH高電平噪聲容限UNL低電平噪聲容限
UTH門檻電平Um脈沖幅度
UT 接通電位UT-斷開電位
UD二極管壓降U（BR）PN結(jié)反向擊穿電壓
UR二極管最大反向工作電壓uT溫度電壓當量
UCES三極管集電極、發(fā)射極間臨界飽和電壓UCE三極管集電極、發(fā)射極間電壓
UBE三極管發(fā)射極電壓UCB三極管集電極電壓
UBB三極管基極直流電壓源電壓UCC三極管集電極直流電壓源電壓
UBE（ON）三極管發(fā)射結(jié)導通壓降UZ穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓
UGS場效應(yīng)管柵、源極間電壓UDS場效應(yīng)管漏、源極間電壓
UGS(th)開啟電壓UGS(off)夾斷電壓
UGD場效應(yīng)管柵、漏極間電壓UON二極管正向?qū)▔航?br />NO扇出系數(shù)UT回差電壓
TGCMOS傳輸門、hfe三極管電流放大系數(shù)
tpd1、tr上升延遲時間tpd2、tf下降延遲時間
tpd、tr平均傳輸延遲時間tw脈沖寬度
D、DZ二極管、穩(wěn)壓二極管T三極管
目錄
第1章緒論
1.1概述
1.1.1數(shù)字量與邏輯量
1.1.2數(shù)字信號與數(shù)字電子技術(shù)
1.1.3學習數(shù)字電子技術(shù)的方法
1.2數(shù)制與碼制
1.2.1常見數(shù)制
1.2.2數(shù)制間的轉(zhuǎn)換
1.2.3碼制
1.3固定位數(shù)二進制數(shù)的算術(shù)運算
1.3.1二進制數(shù)的算術(shù)運算
1.3.2固定位數(shù)二進制數(shù)的表示方法及其運算
1.3.3固定位數(shù)二進制數(shù)用加法實現(xiàn)減法的原理及方法
習題
第2章邏輯運算基礎(chǔ)
2.1常見邏輯運算
2.1.13種基本邏輯運算
2.1.2導出邏輯運算
2.2邏輯運算中的基本公式與常用公式
2.2.1邏輯運算公理
2.2.2基本公式
2.2.3其他常用公式
2.3邏輯函數(shù)基礎(chǔ)
2.3.1什么是邏輯函數(shù)
標有星號（*）的小節(jié)屬于非必修內(nèi)容，可以選講或選修。
2.3.2邏輯抽象
2.3.3邏輯函數(shù)運算的3個規(guī)則
2.3.4邏輯函數(shù)的兩種標準形式
2.4邏輯函數(shù)的表達式簡化與變換
2.4.1邏輯函數(shù)的最簡表達式
2.4.2邏輯函數(shù)表達式的公式法化簡
*2.4.3復雜邏輯函數(shù)化簡方法探索
2.4.4邏輯函數(shù)的表達式變換
2.5邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡法
2.5.1邏輯函數(shù)的卡諾圖表示法
2.5.2利用卡諾圖合并最小項的規(guī)則
2.5.3利用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)
2.5.4利用無關(guān)項化簡邏輯函數(shù)
習題
第3章邏輯運算的電路實現(xiàn)
3.1利用晶體管構(gòu)成基本邏輯運算電路
3.1.1二極管的開關(guān)特性及其門電路構(gòu)成特點
3.1.2三極管的開關(guān)特性及其非門電路
3.2TTL集成邏輯門電路
3.2.1TTL與非門電路的組成特點
3.2.2TTL與非門電路的輸入輸出特性
3.2.3其他邏輯功能的TTL門電路
3.2.4其他輸出結(jié)構(gòu)的TTL與非門
3.2.5TTL數(shù)字集成電路的各種系列
*3.2.6ECL集成電路簡介
3.3利用MOS管構(gòu)成邏輯門電路
3.3.1MOS管的開關(guān)特性
3.3.2常用CMOS門電路構(gòu)成特點
3.3.3用CMOS傳輸門和反相器構(gòu)成邏輯電路
3.4CMOS集成邏輯門電路
3.4.1集成CMOS反相器的電路特點
3.4.2CMOS集成電路的正確使用
3.4.3CMOS集成電路與TTL電路的混合使用
3.4.4CMOS數(shù)字集成電路的各種系列
3.5利用硬件描述語言描述常用邏輯運算
3.5.1硬件描述語言簡介
3.5.2Verilog HDL語言的基本結(jié)構(gòu)
3.5.3利用Verilog HDL描述常用邏輯運算
習題
第4章組合邏輯電路
4.1概述
4.2組合邏輯電路的分析和設(shè)計
4.2.1組合邏輯電路的分析
*4.2.2利用Quartus Ⅱ分析組合邏輯電路
4.2.3用小規(guī)模器件實現(xiàn)組合邏輯電路(SSI設(shè)計)
4.3常見組合邏輯電路的邏輯特點及其應(yīng)用
4.3.1編碼器
4.3.2譯碼器
4.3.3加法器
4.3.4數(shù)據(jù)選擇器
4.3.5數(shù)值比較器
4.4利用中規(guī)模器件實現(xiàn)組合邏輯電路(MSI設(shè)計)
4.4.1用譯碼器實現(xiàn)組合邏輯電路
4.4.2用數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)組合邏輯電路
4.5組合邏輯電路中的競爭冒險現(xiàn)象
4.5.1競爭冒險的含義
4.5.2檢查競爭冒險現(xiàn)象的方法
4.5.3消除競爭冒險現(xiàn)象的方法
習題
第5章觸發(fā)器
5.1什么是觸發(fā)器
5.2基本RS觸發(fā)器的邏輯功能描述
5.3常見觸發(fā)器的邏輯功能
5.4觸發(fā)器的動作特點
5.4.1動作特點的引入
5.4.2同步結(jié)構(gòu)觸發(fā)器的動作特點
5.4.3主從結(jié)構(gòu)觸發(fā)器的動作特點
5.4.4邊沿觸發(fā)器的動作特點
5.4.5觸發(fā)器的動作特點總結(jié)
*5.4.6維持阻塞結(jié)構(gòu)觸發(fā)器的動態(tài)特性
習題
第6章時序邏輯電路
6.1概述
6.1.1什么是時序邏輯電路
6.1.2時序邏輯電路的常見描述方法
6.1.3時序邏輯電路的種類
6.2時序邏輯電路的分析
6.2.1同步時序電路的分析方法
*6.2.2異步時序電路的分析方法
6.3寄存器
6.3.1寄存器
6.3.2移位寄存器的電路特點及邏輯功能
6.3.3集成移位寄存器的邏輯功能
6.3.4移位寄存器的應(yīng)用
6.4計數(shù)器
6.4.1計數(shù)器的含義及種類
6.4.2同步計數(shù)器的電路構(gòu)成特點
6.4.3常用中規(guī)模集成同步計數(shù)器
6.4.4異步計數(shù)器的電路構(gòu)成特點
6.4.5集成異步計數(shù)器
6.4.6利用集成同步計數(shù)器實現(xiàn)N進制計數(shù)器
6.4.7利用計數(shù)器的級聯(lián)獲得大容量N進制計數(shù)器
6.4.8移位寄存器型計數(shù)器
6.5時序邏輯電路的設(shè)計
*6.5.1用小規(guī)模集成電路設(shè)計同步時序邏輯電路
6.5.2用中規(guī)模時序電路芯片實現(xiàn)實際邏輯問題的方法
習題
第7章半導體存儲器
7.1概述
7.1.1存儲器的電路結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)
7.1.2存儲器的種類
7.2隨機存取存儲器
7.2.1SRAM存儲原理
7.2.2DRAM電路特點
7.2.3RAM芯片實例
7.3只讀存儲器
7.3.1固定ROM
7.3.2ROM的寫入
7.3.3ROM集成芯片實例
7.4存儲器的擴展
7.5用ROM實現(xiàn)組合邏輯電路
習題
第8章模/數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器
8.1概述
8.2數(shù)/模轉(zhuǎn)換器
8.2.1數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的基本原理
8.2.2權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器
8.2.3倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器
8.2.4其他常用數(shù)/模轉(zhuǎn)換器
8.2.5數(shù)/模轉(zhuǎn)換器芯片實例及其典型電路
8.3模/數(shù)轉(zhuǎn)換器
8.3.1模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本原理
8.3.2逐次逼近型模/數(shù)轉(zhuǎn)換器
8.3.3其他常用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器
8.3.4模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的實例
8.3.5模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換速度
習題
第9章脈沖單元電路
9.1概述
9.2施密特觸發(fā)器
9.2.1什么是施密特觸發(fā)器
9.2.2用門電路組成的施密特觸發(fā)器
9.2.3集成施密特觸發(fā)器
9.2.4施密特觸發(fā)器的應(yīng)用
9.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器
9.3.1用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器
9.3.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器
9.4多諧振蕩器
9.4.1用門電路構(gòu)成多諧振蕩器
9.4.2用施密特觸發(fā)器構(gòu)成多諧振蕩器
9.4.3石英晶體多諧振蕩器
9.5555定時器
9.5.1555定時器的邏輯功能
9.5.2將555定時器接成施密特觸發(fā)器
9.5.3將555定時器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器
9.5.4將555定時器接成多諧振蕩器
9.5.5應(yīng)用實例
習題
第10章利用硬件描述語言描述數(shù)字邏輯電路
10.1可編程邏輯器件
10.1.1什么是可編程邏輯器件
10.1.2早期的PLD器件
10.2利用Verilog HDL描述組合邏輯電路
10.2.1利用Verilog HDL的行為描述方法描述組合邏輯電路
10.2.2利用Verilog HDL的門級結(jié)構(gòu)描述方法描述組合邏輯電路
10.3利用Verilog HDL描述時序邏輯電路
10.3.1利用Verilog HDL描述觸發(fā)器
10.3.2利用Verilog HDL描述時序邏輯電路
習題
附錄A本書中使用的電路符號
附錄B本書中介紹的芯片
附錄CQuartus Ⅱ中例3.5.1的仿真實現(xiàn)方法
附錄D本書仿真包的使用說明
附錄E利用本書資源實施翻轉(zhuǎn)課堂教學的建議方法
附錄F部分習題答案
參考文獻
書單推薦
