关于我们
书单推荐
新书推荐
|
数字电子技术基础(第2版)
本书是工信部“十二五”规划教材,是普通高等教育“十一五”国家级规划教材?数字电子技术基础?一书的修订版。这本教材凝聚了作者多年的教学积累和精华,内容新颖并且可读性强。同时本书坚持以“学”为中心的教学理念,每章提出探索问题,引导学生自主学习。
“数字电子技术基础”是高等学校工科电类各专业的一门重要的技术基础课,具有较强的理论性和工程实践性,是培养学生学习现代电子技术理论和实践知识的入门性课程。
基于本课程的特点,为顺应培养创新型人才的要求,编写小组将长期在教学中取得的教学成果和积累的教学经验融入到教材的编写中。在教学中我们提出基于建构主义的教学模式,建构主义的学习理论和教学理论是以“学”为中心的教学设计的理论基础,强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构,教材的整个构思都是围绕这个中心思想展开的。 首先,本书在绪论里给出了问题探究题目,这些题目是针对课程学习的重点和难点而提出来的,题目多数是要通过整个课程的学习和研究才可以得出结果。然后,在每一章开始部分还是问题探究,以此引导学生自发建构学习平台,实现自主学习的目的。 接下来是课程导论,有该课程的前导课程、学习者必备知识和技能以及课程教学内容简介等。这些提示性内容一方面可以帮助学习者得到研究问题的思路和方法;另一方面也有助于学生在学习过程中更快、更准确地将当前的学习内容与原有的知识建立联系,使课程的学习体现出累积性和目标指引等特征。 最后,是教材主体内容,根据建构主义学习特征,应能满足学习者自主性学习的要求。如:建构主义学习理论教学方法之一———“随机进入”教学模式,是由于事物的复杂性和问题的多面性所决定的。要做到对事物内在性质和事物之间相互联系的全面了解和掌握,即真正达到对所学知识全面而深刻的意义建构是很困难的,往往从不同的角度考虑可以得出不同的理解。为克服这方面的弊病,在教学中就要注意对同一教学内容,需要在不同的时间、不同的情境下,为不同的教学目的、用不同的方式加以呈现。为此,本书增加了举例和训练内容,如:开始学习逻辑事件与逻辑函数时,就用“加法器、译码器和数据选择器等”做例子,进行逻辑抽象和逻辑函数表达的课堂教学;到学习基本逻辑器件时,仍然提出加法器、译码器和数据选择器等的实现方案;而学习由基本逻辑器件构成的数字电路时,就自然讲到集成加法器、译码器和数据选择器等;接下来学习由基本数字电路构成的简单数字电路应用系统时,可以采用加法器、译码器和数据选择器等组合构成。这样的教材结构会使学习循序渐进,由浅入深。 为了方便教师和学生的教学与学习,每一章的后面都配有适量的习题,习题的难度由浅到深,学生可以根据实际情况选用。 本书由胡晓光任主编,刘丽、崔建宗和王建华任副主编。教材由哈尔滨工业大学王淑娟教授审阅,同时教材在编写过程中得到哈尔滨工业大学电子学教研室的大力支持,作者在多处采纳了他们的宝贵意见,在此表示衷心的感谢!我们教材编写的新思路,需要在教学实践中不断地加以完善和提高,编者真诚地希望广大教师和学生提出宝贵意见。 于北京航空航天大学 2015年12月
绪 论……………………………………………………………………………………………… 1
第1章 逻辑代数基础…………………………………………………………………………… 3 1.1 导 论…………………………………………………………………………………… 3 1.1.1 模拟信号与数字信号……………………………………………………………… 4 1.1.2 二进制的算术运算………………………………………………………………… 4 1.1.3 数制和码制………………………………………………………………………… 4 1.2 逻辑运算………………………………………………………………………………… 8 1.2.1 基本逻辑运算……………………………………………………………………… 8 1.2.2 组合逻辑运算……………………………………………………………………… 10 1.3 公式和定理……………………………………………………………………………… 11 1.3.1 常量与常量之间的关系…………………………………………………………… 11 1.3.2 变量与常量之间的关系…………………………………………………………… 11 1.3.3 特殊定理…………………………………………………………………………… 12 1.3.4 与普通代数相似的定理…………………………………………………………… 12 1.3.5 几个常用公式……………………………………………………………………… 12 1.4 基本规则………………………………………………………………………………… 13 1.4.1 代入规则…………………………………………………………………………… 13 1.4.2 对偶规则…………………………………………………………………………… 13 1.4.3 反演规则…………………………………………………………………………… 13 1.5 用代数法化简逻辑式…………………………………………………………………… 14 1.5.1 同一逻辑关系逻辑式形式的多样性……………………………………………… 15 1.5.2 与或型逻辑式的化简步骤………………………………………………………… 15 1.6 最小项和最大项………………………………………………………………………… 17 1.6.1 最小项和最大项的定义…………………………………………………………… 17 1.6.2 最小项和最大项的性质…………………………………………………………… 18 1.6.3 与或标准型和或与标准型………………………………………………………… 19 1.7 卡诺图化简法…………………………………………………………………………… 19 1.7.1 卡诺图……………………………………………………………………………… 19 1.7.2 与项的读取和填写………………………………………………………………… 21 1.7.3 卡诺图化简的原则………………………………………………………………… 24 1.7.4 卡诺图化简的步骤………………………………………………………………… 24 1.7.5 具有约束条件的逻辑函数化简…………………………………………………… 26 1.8 逻辑函数的变换………………………………………………………………………… 27 1.8.1 5种类型的逻辑函数……………………………………………………………… 27 1.8.2 与或型转换为与非与非型………………………………………………………… 28 1.8.3 与或型转换为或与型……………………………………………………………… 28 1.8.4 与或型转换为或非或非型………………………………………………………… 28 1.8.5 与或型转换为与或非型…………………………………………………………… 29 ?1.9 逻辑式的最佳化……………………………………………………………………… 29 1.9.1 逻辑式最佳化的概念……………………………………………………………… 29 1.9.2 异或门实现最佳化………………………………………………………………… 30 1.9.3 实现最佳化的一般方法…………………………………………………………… 30 习 题………………………………………………………………………………………… 31 第2章 门电路………………………………………………………………………………… 35 2.1 导 论…………………………………………………………………………………… 35 2.1.1 半导体二极管的开关特性………………………………………………………… 36 2.1.2 半导体三极管的开关特性………………………………………………………… 37 2.2 分立元件门电路………………………………………………………………………… 40 2.2.1 与 门……………………………………………………………………………… 40 2.2.2 或 门……………………………………………………………………………… 41 2.2.3 非门(反相器)……………………………………………………………………… 42 2.3 集成门电路(TTL) …………………………………………………………………… 42 2.3.1 TTL与非门电路结构…………………………………………………………… 42 2.3.2 电路的逻辑功能…………………………………………………………………… 43 2.3.3 特性曲线…………………………………………………………………………… 44 2.3.4 参数与指标………………………………………………………………………… 50 2.4 其他类型TTL门……………………………………………………………………… 51 2.4.1 集电极开路门(OC门)…………………………………………………………… 51 2.4.2 三态门……………………………………………………………………………… 54 2.4.3 与或非门、或非门和异或门……………………………………………………… 55 2.4.4 TTL系列门标准参数…………………………………………………………… 57 2.5 CMOS逻辑门………………………………………………………………………… 58 2.5.1 CMOS反相器…………………………………………………………………… 59 2.5.2 CMOS与非门电路……………………………………………………………… 61 2.5.3 CMOS传输门…………………………………………………………………… 62 2.5.4 CMOS门的参数指标…………………………………………………………… 63 2.6 数字电路的VHDL描述……………………………………………………………… 65 2.6.1 与非门……………………………………………………………………………… 65 2.6.2 或非门……………………………………………………………………………… 66 2.6.3 异或门……………………………………………………………………………… 66 习 题………………………………………………………………………………………… 67 第3章 组合数字电路………………………………………………………………………… 71 3.1 导 论…………………………………………………………………………………… 71 3.2 组合数字电路的分析…………………………………………………………………… 72 3.2.1 组合电路的分析方法……………………………………………………………… 72 3.2.2 分析异或门………………………………………………………………………… 73 3.3 组合数字电路的设计…………………………………………………………………… 74 3.3.1 半加法器设计……………………………………………………………………… 74 3.3.2 全加器设计………………………………………………………………………… 75 3.3.3 全加器的VHDL描述…………………………………………………………… 77 3.4 常用组合集成逻辑电路………………………………………………………………… 79 3.4.1 集成4位超前进位全加器………………………………………………………… 79 3.4.2 译码器……………………………………………………………………………… 82 第4章 触发器和定时器……………………………………………………………………… 93 4.1 导 论…………………………………………………………………………………… 94 4.1.1 时序数字电路的定义……………………………………………………………… 94 4.1.2 触发器的分类和逻辑功能………………………………………………………… 94 4.2 基本RS 触发器………………………………………………………………………… 95 4.2.1 基本RS 触发器的工作原理……………………………………………………… 95 4.2.2 2个稳态…………………………………………………………………………… 95 4.2.3 触发翻转…………………………………………………………………………… 95 4.2.4 真值表和特征方程………………………………………………………………… 96 4.2.5 状态转换图………………………………………………………………………… 96 4.2.6 集成基本RS 触发器……………………………………………………………… 97 4.3 同步时钟RS 触发器…………………………………………………………………… 98 4.3.1 同步时钟触发器引出……………………………………………………………… 98 4.3.2 同步RS 时钟触发器的结构和原理……………………………………………… 98 4.3.3 同步RS 时钟触发器的特征方程………………………………………………… 99 4.3.4 波形及空翻现象…………………………………………………………………… 99 4.3.5 状态转换图……………………………………………………………………… 100 4.4 主从触发器…………………………………………………………………………… 100 4.4.1 主从RS 触发器………………………………………………………………… 100 4.4.2 主从JK 触发器………………………………………………………………… 102 4.5 边沿触发器…………………………………………………………………………… 105 4.5.1 维持阻塞D 触发器的电路结构………………………………………………… 105 4.5.2 维持阻塞D 触发器的工作原理………………………………………………… 106 4.5.3 特征表和特征方程……………………………………………………………… 107 4.5.4 状态转换图和时序图…………………………………………………………… 107 4.5.5 边沿集成D 触发器……………………………………………………………… 108 4.6 边沿JK 触发器……………………………………………………………………… 108 4.6.1 边沿JK 触发器的结构与原理………………………………………………… 108 4.6.2 特征表和特征方程……………………………………………………………… 109 4.6.3 状态转换图和时序图…………………………………………………………… 109 4.6.4 逻辑符号………………………………………………………………………… 109 4.6.5 集成边沿JK 触发器…………………………………………………………… 110 4.7 触发器VHDL描述…………………………………………………………………… 111 4.7.1 程序设计………………………………………………………………………… 111 4.7.2 仿真验证………………………………………………………………………… 112 4.8 555定时器…………………………………………………………………………… 112 4.8.1 概 述…………………………………………………………………………… 112 4.8.2 单稳态触发器…………………………………………………………………… 114 4.8.3 多谐振荡器……………………………………………………………………… 114 4.8.4 密特触发器……………………………………………………………………… 115 4.8.5 压控振荡器……………………………………………………………………… 116 习 题………………………………………………………………………………………… 117 第5章 时序数字电路………………………………………………………………………… 125 5.1 导 论………………………………………………………………………………… 125 5.2 时序电路分析………………………………………………………………………… 126 5.2.1 同步电路分析…………………………………………………………………… 126 5.2.2 异步电路分析…………………………………………………………………… 129 5.3 同步时序数字电路的设计…………………………………………………………… 130 5.3.1 同步计数器设计………………………………………………………………… 130 5.3.2 时序逻辑问题设计……………………………………………………………… 134 5.4 常用时序逻辑器件…………………………………………………………………… 141 5.4.1 寄存器和移位寄存器…………………………………………………………… 141 5.4.2 计数器…………………………………………………………………………… 146 5.4.3 用集成计数器实现任意进制计数器…………………………………………… 156 5.4.4 用VHDL语言描述时序电路…………………………………………………… 166 习 题………………………………………………………………………………………… 168 第6章 存储器及大规模集成电路…………………………………………………………… 175 6.1 导 论………………………………………………………………………………… 175 6.2 只读存储器ROM …………………………………………………………………… 176 6.2.1 ROM 的结构和工作原理……………………………………………………… 176 6.2.2 ROM 的分类…………………………………………………………………… 178 6.2.3 ROM 的应用…………………………………………………………………… 180 6.3 随机存储器…………………………………………………………………………… 181 6.3.1 RAM 的结构和原理…………………………………………………………… 181 6.3.2 RAM 的存储单元……………………………………………………………… 181 6.3.3 集成RAM ……………………………………………………………………… 182 6.4 可编程逻辑器件概述………………………………………………………………… 183 6.4.1 PLD的发展……………………………………………………………………… 183 6.4.2 PLD的分类和特点……………………………………………………………… 183 6.4.3 实现可编程的基本方法………………………………………………………… 184 6.5 通用阵列逻辑GAL ………………………………………………………………… 188 6.5.1 概 述…………………………………………………………………………… 188 6.5.2 GAL的结构……………………………………………………………………… 188 6.5.3 通用阵列逻辑GAL的编程…………………………………………………… 192 6.5.4 ispLSI器件的编程语言简介…………………………………………………… 192 6.5.5 数字小系统的设计及实现……………………………………………………… 196 6.6 现场可编程门阵列FPGA …………………………………………………………… 202 6.6.1 FPGA 的基本结构……………………………………………………………… 202 6.6.2 FPGA 的编程…………………………………………………………………… 203 习 题………………………………………………………………………………………… 208 第7章 数模与模数转换器…………………………………………………………………… 210 7.1 导 论………………………………………………………………………………… 210 7.2 DA 转换器…………………………………………………………………………… 211 7.2.1 倒T型电阻解码网络DA 转换器……………………………………………… 211 7.2.2 集成DA 转换器AD7524 ……………………………………………………… 212 7.2.3 DA 转换器的转换精度与转换时间…………………………………………… 212 7.3 AD转换器…………………………………………………………………………… 213 7.3.1 AD转换的基本概念…………………………………………………………… 213 7.3.2 并行比较型AD转换器………………………………………………………… 217 7.3.3 逐次逼近型AD转换器………………………………………………………… 218 7.3.4 双积分型AD转换器…………………………………………………………… 221 7.3.5 AD转换器的转换精度与转换时间…………………………………………… 223 7.4 多路模拟开关………………………………………………………………………… 224 7.4.1 模拟开关的功能及电路组成…………………………………………………… 224 7.4.2 模拟开关的各种工作模式……………………………………………………… 224 ?7.5 数据采集系统简介………………………………………………………………… 225 7.5.1 系统的技术要求………………………………………………………………… 225 7.5.2 系统方框图……………………………………………………………………… 226 7.5.3 电路设计………………………………………………………………………… 226 习 题………………………………………………………………………………………… 229 附录 VHDL的基本结构与语法规则………………………………………………………… 232 参考文献………………………………………………………………………………………… 239
你还可能感兴趣
我要评论
|