数字电子技术基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

夏路易 编

图书标签:

• 数字电路
• 电子技术
• 基础
• 数字电子
• 电路分析
• 模拟电路
• 半导体
• 电子工程
• 大学教材
• 高等教育

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030352750

版次：1

商品编码：11072299

包装：平装

丛书名： 普通高等教育卓越工程师丛书

开本：16开

出版时间：2012-08-01

用纸：胶版纸

页数：372

字数：62600

正文语种：中文

内容简介

　　《数字电子技术基础》内容包括数制与编码、逻辑代数、逻辑门电路、组合电路、触发器、时序电路、存储器、可编程逻辑器件、Verilog语言、脉冲整形与产生、数模与模数转换器、数字外围电路与QUARTUSⅡ软件的使用，并给出数十个数字电路大型作业题。《数字电子技术基础》还介绍多种数字元器件的技术参数、数字电路逻辑设计与直接设计方法，给出大量丰富的例题与习题，目的是使读者具有分析、设计与实现数字电路的能力。

内页插图

目录

目录
前言
第1章 数制转换与编码 1
1.1 二进制数 1
1.1.1 为什么使用二进制数 1
1.1.2 二进制数的组成、转换与算术运算 2
1.2 常用的编码 6
小结 7
思考题 8
习题 8
第2章 逻辑门与逻辑代数基础 9
2.1 逻辑描述 9
2.2 基本逻辑门功能概述 9
2.3 逻辑代数基本定律与公式 15
2.3.1 基本定律 15
2.3.2 基本公式 16
2.3.3 基本定理 18
2.4 标准逻辑函数式 21
2.5 代数法化简函数式 22
2.6 卡诺图 24
2.6.1 画卡诺图 24
2.6.2 用卡诺图化简“与或”函数式 26
2.6.3 具有无关项的逻辑函数化简 28
2.7 逻辑电路图、函数式与真值表之间的转换 29
2.8 与非门和或非门 32
小结 33
思考题 33
习题 33
第3章 门电路 36
3.1 数字逻辑信号 36
3.2 CMOS门电路 36
3.2.1 MOS晶体管 36
3.2.2 基本CMOS非门 37
3.2.3 CMOS与非门和或非门 38
3.3 74HC系列门电路的电特性 39
3.3.1 74HC系列门电路的极限电参数 39
3.3.2 74HC系列门电路的推荐工作条件 40
3.3.3 74HC系列门电路的静态电特性 41
3.3.4 74HC系列门电路的动态特性 46
3.4 其他类型的CMOS电路 48
3.5 常用的CMOS门电路系列 53
3.6 低电压CMOS器件 55
3.7 分立元件门电路 57
3.7.1 二极管与二极管逻辑门 57
3.7.2 双极性三极管 58
3.7.3 三极管非门 59
3.8 标准TTL门电路 60
3.9 74LS系列门电路 63
3.9.1 74LS系列门电路基本工作原理 63
3.9.2 74LS系列门电路电特性 66
3.10 常用的74TTL系列门电路 70
3.11 在数字电路设计中使用不同系列的芯片 71
3.12 正确使用门电路 73
3.13 数字电路的封装 75
小结 76
思考题 76
习题 77
第4章 组合逻辑电路 81
4.1 组合逻辑电路的一般问题 81
4.2 组合电路分析 81
4.2.1 组合电路的逻辑功能分析 81
4.2.2 组合电路的波形分析 82
4.2.3 组合电路的延迟时间分析 83
4.2.4 组合电路的电特性分析 85
4.3 组合电路部件 87
4.3.1 编码器 87
4.3.2 译码器 90
4.3.3 数据选择器 96
4.3.4 数值比较器 99
4.3.5 加法器 101
4.3.6 奇偶校验电路 104
4.4 组合电路设计 105
4.4.1 组合电路的逻辑设计法 105
4.4.2 组合电路的直接设计法 109
4.5 组合电路的竞争与冒险 113
4.5.1 竞争冒险现象 113
4.5.2 竞争冒险现象的消除 114
小结 115
思考题 115
习题 115
第5章 锁存器与触发器 119
5.1 概述 119
5.2 锁存器 119
5.2.1 由三极管组成的SR双稳态电路 119
5.2.2 由或非门组成的SR锁存器 121
5.2.3 由与非门组成的SR锁存器 122
5.3 SR触发器 123
5.4 D触发器 125
5.4.1 电平触发D触发器 125
5.4.2 边沿触发的维阻结构D触发器 126
5.4.3 基于CMOS传输门的D触发器 128
5.4.4 D触发器的特性方程与状态图 129
5.5 JK触发器 129
5.5.1 脉冲触发JK触发器 129
5.5.2 边沿触发JK触发器 131
5.5.3 JK触发器的特性方程与状态图 133
5.6 T触发器 134
5.7 触发器的电特性 134
5.7.1 74LS74的电特性 134
5.7.2 74HC74的电特性 136
5.8 锁存器与触发器电路分析 139
5.9 锁存器与触发器的应用 142
小结 146
思考题 146
习题 147
第6章 时序电路分析与设计 152
6.1 概述 152
6.1.1 时序电路的组成 152
6.1.2 时序电路中的基本概念 153
6.1.3 描述时序电路的逻辑工具 153
6.2 同步时序电路的逻辑分析步骤与举例 154
6.3 寄存器 157
6.3.1 寄存器 157
6.3.2 移位寄存器 159
6.4 计数器 166
6.4.1 异步计数器 167
6.4.2 同步计数器 172
6.4.3 使用集成计数器构成任意进制计数器 177
6.4.4 移位寄存器型计数器 180
6.4.5 计数器应用 183
6.5 同步时序电路逻辑设计 187
6.5.1 设计步骤 187
6.5.2 设计举例 188
6.6 时序电路直接设计 196
6.7 数字系统设计 199
6.7.1 数字系统的概念 199
6.7.2 数字系统的组成 200
6.7.3 数字系统设计实例 200
小结 211
思考题 211
习题 212
第7章 存储器 218
7.1 只读存储器 218
7.1.1 只读存储器概述 218
7.1.2 不可写入数据的ROM 21 9
7.1.3 可写入数据的ROM 221
7.1.4 并行接口EPROM存储器27256 226
7.1.5 二极管ROM实现数字电路 227
7.2 随机存储器 230
7.2.1 静态随机存储器 231
7.2.2 动态随机存储器 234
7.3 存储器扩展 235
7.3.1 位扩展 235
7.3.2 字容量扩展 235
7.4 存储器使用举例 236
7.5 单片机中的存储器 238
7.5.1 51单片机的程序存储器 238
7.5.2 51单片机的数据存储器 238
小结 239
思考题 239
习题 240
第8章 可编程逻辑器件工作原理 241
8.1 现场可编程门阵列 241
8.1.1 现场可编程门阵列的工作原理 241
8.1.2 实际应用的可编程门阵列器件 242
8.2 复杂可编程逻辑器件 249
8.2.1 复杂可编程逻辑器件的工作原理 249
8.2.2 实际的复杂可编程逻辑器件 250
8.3 其他可编程逻辑器件介绍 254
8.4 可编程逻辑器件的配置与编程 255
8.5 Cyclone器件最小系统电路 258
8.6 MAXⅡ器件最小系统电路 259
小结 261
思考题 261
习题 261
第9章 Verilog HDL 262
9.1 Verilog HDL基础 262
9.1.1 Verilog HDL中的基本约定 262
9.1.2 数据类型 263
9.1.3 运算符 265
9.2 Verilog HDL中的描述 267
9.3 Verilog HDL中的分支语句 270
9.4 Verilog HDL中的结构描述 271
9.5 Verilog HDL描述组合逻辑电路 271
9.6 Verilog HDL描述时序电路 272
9.7 Verilog HDL描述状态机 274
9.8 一些Verilog HDL描述数字电路的例子 283
小结 288
思考题 288
习题 288
第10章 脉冲整形与产生电路 290
10.1 施密特触发器 290
10.1.1 曲门电路组成的施密特触发器 290
10.1.2 施密特触发器的应用 292
10.2 单稳态触发器 293
10.2.1 由门电路组成的单稳态触发器 293
10.2.2 集成单稳态触发器74121 297
10.3 多谐振荡器 298
10.3.1 门电路组成的多谐振荡器 298
10.3.2 施密特型多谐振荡器 300
10.3.3 石英晶体振荡器 301
10.4 定时器555及其应用 303
10.4.1 定时器555的基本工作原理 303
10.4.2 定时器555组成施密特触发器 304
10.4.3 定时器555组成单稳态触发器 305
10.4.4 定时器555组成多谐振荡器 305
10.5 应用电路举例 306
小结 310
思考题 310
习题 310
第11章 数模与模数转换器 312
11.1 数模转换器 312
11.1.1 权电阻D/A转换器 313
11.1.2 输出电压型R/2R电阻网络D/A转换器 314
11.1.3 输出电流型R/2R电阻网络D/A转换器 316
11.1.4 电阻串型D/A转换器 317
11.1.5 D/A转换器的技术指标 318
11.2 模数转换器 321
11.2.1 并行A/D转换器 321
11.2.2 流水线型A/D转换器 322
11.2.3 双斜率A/D转换器 323
11.2.4 △一∑型A/D转换器 325
11.2.5 逐次比较式A/D转换器 327
11.2.6 A/D转换器的技术指标 328
小结 329
思考题 330
习题 330
第12章 数字外围电路 333
12.1 常用的开关量输入电路 333
12.1.1 按键电路 333
12.1.2 光耦隔离输入电路 336
12.2 LED显示电路 339
12.3 数字驱动电路 341
12.3.1 采用三极管或场效应管驱动继电器 341
12.3.2 其他数字输出接口电路 344
12.4 常用的数字实验电路 347
小结 348
思考题 348
习题 349
第13章 学习使用QUARTUSⅡ软件 350
13.1 图形输入法设计数字电路 350
13.2 Verilog HDL输入法 358
13.3 Verilog HDL设计数字系统 360
附录 数字电路大型作业与数字电子产品开发 364
F.1 大作业题目 364
F.2 大作业论文的写作 369
参考文献 372

前言/序言

《模拟信号处理：从理论到实践》 图书简介 在信息爆炸的时代，我们无时无刻不被各种各样的信息所包围。然而，这些信息并非都是以我们直观理解的数字形式存在的。从我们耳边悦耳的音乐、眼前绚丽的图像，到医学影像中的生命迹象、工业生产中的精密控制，它们大多以模拟信号的形式存在，它们蕴含着丰富而细腻的信息。掌握模拟信号的处理技术，就是打开理解和驾驭这个物理世界信息流的关键。 《模拟信号处理：从理论到实践》一书，旨在为读者构建一个全面而深入的模拟信号处理知识体系。它不仅仅是一本教科书，更是一本能够引导您从基础概念一步步走向实际应用、解决工程问题的工具书。本书内容详实，逻辑严谨，力求将抽象的理论知识与生动的工程实践紧密结合，帮助读者在理解本质的同时，培养解决实际问题的能力。 第一部分：模拟信号的基石 本书的起点，是对模拟信号本身进行深入的剖析。我们将从信号的基本属性出发，介绍模拟信号的定义、分类（如周期信号、非周期信号、瞬态信号等）以及它们在时间和频率域的表示方法。 信号的数学描述： 理解信号，离不开数学工具。我们将详细介绍傅里叶级数和傅里叶变换，它们是分析周期和非周期信号频谱的强大武器。通过傅里叶变换，我们可以揭示信号中隐藏的频率成分，这对于滤波、调制解调等许多应用至关重要。拉普拉斯变换及其在连续时间系统分析中的作用也将得到详尽的阐述，它能更方便地处理系统响应和稳定性问题。 线性时不变（LTI）系统： 大多数模拟信号处理系统都可以近似为LTI系统。我们将深入探讨LTI系统的定义、性质，以及如何用卷积运算来描述LTI系统对输入信号的响应。系统函数、传递函数等关键概念将被详细解释，并提供直观的物理意义。 采样定理与重建： 尽管本书主要关注模拟信号，但理解模拟信号与数字信号的转换过程是不可或缺的。我们将详细介绍奈奎斯特-香农采样定理，解释为什么需要以两倍于最高频率的速率进行采样才能无损地捕捉信息。同时，本书也会简要介绍理想采样和实际采样过程中的一些挑战，以及信号重建的基本原理。 第二部分：电路与元器件：模拟信号的载体 模拟信号的传输和处理离不开具体的电子电路和元器件。本部分将聚焦于构成这些电路的核心要素。 基本电子元器件： 我们将回顾并深入分析电阻、电容、电感等无源元件的特性，以及它们在电路中的作用。对于有源元件，本书将重点讲解二极管（包括整流二极管、稳压二极管等）和晶体管（BJT和MOSFET）的工作原理、特性曲线和基本应用。理解这些元器件的非线性行为和放大作用，是设计复杂模拟电路的基础。 基本模拟电路模块： 基于上述元器件，我们将介绍一些经典的模拟电路模块，如放大器（共射、共集、共基等基本组态，以及差分放大器）、滤波器（RC滤波器、RLC滤波器）、振荡器（RC振荡器、LC振荡器）和电源（线性稳压器、开关稳压器）。对于每个模块，本书都将从原理、设计要点、性能指标（如增益、带宽、稳定性、噪声等）和常见应用进行分析。 运算放大器（Op-amp）： 运算放大器是现代模拟电路设计中的“瑞士军刀”。本书将花费相当篇幅来详细讲解理想运放的性质、虚短和虚断概念，以及各种基于运放的经典电路，如反相比例器、同相比例器、加法器、减法器、积分器、微分器、比较器等。这些电路在信号调理、滤波、信号生成等领域有着极其广泛的应用。 第三部分：滤波器设计与应用 滤波器是模拟信号处理中最重要的工具之一，它能够选择性地通过或阻止特定频率范围内的信号，从而实现信号的增强、抑制或分离。 滤波器的分类与基本概念： 我们将详细介绍不同类型的滤波器：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。同时，还会讲解滤波器的性能指标，如截止频率、通带、阻带、衰减率、品质因数（Q值）等。 滤波器设计方法： 本书将介绍几种主要的模拟滤波器设计方法，包括： 有源滤波器设计： 基于运算放大器，结合RC元件设计各种类型的滤波器，重点讲解Sallen-Key和多反馈结构的优势与应用。 无源滤波器设计： 基于LC元件设计高阶滤波器，介绍巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔等逼近函数，以及它们的特性和适用场景。 滤波器在实际中的应用： 滤波器在音频处理（如均衡器）、通信系统（如选择性接收）、生物医学信号采集（如去除噪声）等领域有着不可替代的作用。本书将通过具体案例展示滤波器的强大功能。 第四部分：信号的调制与解调 在通信系统中，为了有效地传输信息，常常需要对模拟信号进行调制。解调则是接收端恢复原始信息的过程。 调制的基本原理： 我们将介绍调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等基本模拟调制技术。详细讲解它们的调制原理、频谱特性以及在不同应用中的优缺点。 解调技术： 针对各种调制方式，我们将介绍相应的解调方法，如包络检波、相干解调、斜率检波等。理解解调过程，有助于掌握通信系统的整体架构。 混频器与频率合成： 混频器是实现信号频谱搬移的关键器件，广泛应用于通信和雷达系统中。我们将介绍混频器的原理和类型，以及频率合成器的基本概念。 第五部分：噪声与干扰的分析与抑制 在模拟信号处理过程中，噪声和干扰是不可避免的挑战。本书将深入探讨它们的来源、特性，并介绍有效的抑制方法。 噪声的来源与模型： 分析热噪声、散弹噪声、闪烁噪声等各种基本噪声源，并介绍噪声的功率谱密度、自相关函数等统计特性。 噪声对系统的影响： 探讨噪声如何影响信号的信噪比（SNR），以及在放大、滤波等处理过程中噪声的演变。 抗噪声技术： 介绍常用的抗噪声技术，包括： 滤波器技术： 通过设计合适的滤波器来抑制特定频段的噪声。 差分信号传输： 利用差分信号的共模抑制特性来减小噪声干扰。 屏蔽与接地： 从物理层面减少电磁干扰。 其他先进技术： 简要介绍如锁相环（PLL）等在抑制噪声和同步方面的应用。 第六部分：实际应用与案例分析 理论联系实际是本书的宗旨。本部分将通过一系列实际工程案例，帮助读者巩固所学知识，并了解模拟信号处理在各个领域的应用。 音频信号处理： 从麦克风信号的采集、前置放大，到均衡、混响、效果器设计，再到音频功率放大器的实现，全面展现音频电路的设计与应用。 仪器仪表与测量： 讲解如何设计传感器信号调理电路，包括放大、滤波、线性化等，以实现精确的测量。 通信系统前端： 介绍射频（RF）前端电路的设计，如低噪声放大器（LNA）、混频器、功率放大器（PA）等，以及它们在无线通信中的作用。 生物医学信号处理： 探讨心电图（ECG）、脑电图（EEG）等生物电信号的采集、放大和滤波技术。 本书特色： 深度与广度并重： 既深入讲解了模拟信号处理的核心理论，又覆盖了广泛的实际应用领域。 理论与实践结合： 每个章节都力求将理论知识与工程实践相结合，提供清晰的设计思路和分析方法。 循序渐进： 内容组织合理，从基础概念到复杂系统，帮助读者逐步建立知识体系。 案例丰富： 通过贴近实际的案例分析，加深读者对抽象概念的理解，并培养解决实际问题的能力。 面向工程应用： 强调设计思路、性能权衡和实际约束，为未来的工程师打下坚实基础。 《模拟信号处理：从理论到实践》是一本面向电子工程、通信工程、自动化、生物医学工程等相关专业学生和工程师的综合性教材或参考书。无论您是希望深入理解模拟世界的奥秘，还是渴望掌握解决实际工程问题的能力，本书都将是您不可或缺的伙伴。通过对本书的学习，您将能够自信地驾驭模拟信号，设计出高性能的模拟电子系统，从而在科技创新的浪潮中乘风破浪。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，《数字电子技术基础》这本书的深度和广度都令人赞叹。它并没有流于表面，而是深入到了数字电路设计的方方面面。从最基础的门电路，到复杂的微处理器架构的雏形，这本书几乎涵盖了数字电子技术的全貌。我尤其喜欢其中关于存储器的工作原理的讲解，作者非常细致地解释了SRAM和DRAM的结构和区别，以及它们在实际应用中的优劣势。这让我对计算机的内存有了更深入的理解。此外，书中关于半导体器件（如二极管、三极管）作为基础逻辑门构成单元的阐述，也让我对数字电路的底层实现有了更清晰的认识，这对于理解更高级的数字系统非常有帮助。作者在介绍集成电路设计时，也触及了一些重要的概念，比如时序分析和功耗优化，这些都是在实际工程中不可忽视的要素。虽然有些部分涉及到了一些较深的理论，但作者都尽量用通俗易懂的方式来解释，并且配以大量的插图和表格，极大地降低了阅读的门槛。这本书就像一位经验丰富的老师，循循善诱地引导我一步步探索数字世界的奥秘，让我从一个门外汉逐渐变成了一个对数字技术充满兴趣的探索者。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字电子技术基础》真是让我大开眼界，原本以为这会是一本枯燥乏味的教科书，没想到读起来却意外地引人入胜。作者在讲解基本概念时，用了大量生动形象的比喻，比如将逻辑门比作家庭中的开关，清晰地描绘了与门、或门、非门的工作原理，让我这个初学者也能迅速抓住核心。最让我惊喜的是，书中并没有停留在理论层面，而是通过大量的实际电路设计案例，展示了这些基础知识是如何转化为解决实际问题的工具的。那些图文并茂的电路图，配合细致入微的步骤拆解，让我仿佛置身于实验室，亲手搭建电路一般。尤其是关于组合逻辑电路和时序逻辑电路的讲解，作者循序渐进，从最简单的触发器讲到复杂的计数器和移位寄存器，思路清晰，逻辑严谨，让我对数字系统的构建有了更深刻的理解。我特别喜欢其中关于组合逻辑电路如何实现加法器的章节，通过 Karnaugh 图的简化过程，将复杂的逻辑函数变得简洁明了，这种化繁为简的能力，在数字设计中至关重要。而且，书中对一些经典集成电路的应用场景也进行了详细的阐述，例如74系列TTL芯片的介绍，让我对实际器件有了更直观的认识，为我今后接触硬件设计打下了坚实的基础。总的来说，这是一本将理论与实践完美结合的优秀教材，对于想要深入了解数字电子世界的读者来说，绝对是不可多得的入门之选。

评分☆☆☆☆☆

读完《数字电子技术基础》，我感觉自己的知识体系得到了一个质的飞跃。这本书的价值在于，它不仅传授了知识，更重要的是培养了一种严谨的工程思维。作者在讲解逻辑函数的化简时，并没有止步于最基础的卡诺图，而是进一步引入了Quine-McCluskey算法，让我看到了自动化逻辑优化的可能性，这对解决大规模逻辑设计问题至关重要。书中关于编码器、解码器、多路选择器和数据分配器等基本逻辑模块的详尽介绍，为我理解更复杂的数字系统打下了坚实的基础。我尤其欣赏书中关于时序逻辑电路的部分，作者对触发器、寄存器和计数器的深入剖析，让我理解了它们如何协同工作，构建出能够存储和处理信息的数字系统。在实际应用方面，书中也给出了一些非常实用的例子，比如如何用触发器实现延迟电路，或者如何用计数器实现分频功能。这让我感觉所学的知识不再是空中楼阁，而是能够解决实际工程问题的有力工具。这本书的语言风格非常专业，但又不失严谨，即使是初学者也能在其中找到属于自己的学习路径。总而言之，这本书是一本非常全面且深入的数字电子技术入门书籍，它不仅能帮助你掌握核心概念，更能培养你的工程实践能力。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本《数字电子技术基础》给我带来了很多启发，不仅仅是技术层面的，更是一种思维方式上的锻炼。在阅读过程中，我发现作者非常注重培养读者的逻辑分析能力。他设计的习题，很多都需要我动脑筋去拆解问题，找出关键环节，然后运用学到的知识去解决。例如，书中关于状态机设计的讲解，从最简单的有限状态机开始，逐步过渡到更复杂的Mealy型和Moore型状态机，这不仅仅是学习一套工具，更重要的是学会如何将现实世界的复杂系统，用抽象的逻辑模型来表示和控制。我曾经尝试过将书中关于计数器和译码器的知识应用到自己的一些小项目中，发现这些看似简单的模块，在实际应用中可以组合出非常强大的功能。作者在讲解这些内容时，，他会引导你去思考“为什么”这样做，而不是仅仅告诉你“怎么”做。这一点对于培养独立思考和解决问题的能力至关重要。我特别欣赏书中关于时序逻辑电路的时钟信号和同步/异步控制的分析，作者用非常清晰的图示和文字，解释了时钟周期的重要性，以及如何避免潜在的时序冲突。这本书让我明白，数字电子技术不仅仅是关于电子元件的堆砌，更是一门关于如何用逻辑去组织信息、处理信息的艺术。

评分☆☆☆☆☆

这本书的质量真的出乎我的意料。一开始拿到的时候，觉得它很厚重，担心会看不下去，但事实证明我的顾虑是多余的。作者的写作风格非常严谨，但又不失条理。他对于每一个概念的定义都力求精确，并且在介绍新的知识点之前，都会先回顾相关的基础，这对于我这种偶尔会忘记细节的读者来说，简直是福音。我尤其欣赏书中对于二进制数制和运算的讲解，作者不仅解释了如何进行转换和运算，还深入剖析了其背后的逻辑，让我明白了为什么计算机要使用二进制。随后，在介绍逻辑代数和布尔表达式时，作者通过大量的公式推导和化简示例，展示了逻辑设计的强大之处。最让我印象深刻的是关于竞争冒险和毛刺现象的章节，作者用非常形象的语言描述了这些在实际电路中可能遇到的问题，并提供了相应的解决方法，这让我意识到理论知识在实际应用中的复杂性和挑战性。书中还引入了一些实际的工程经验，比如如何选择合适的逻辑门芯片，以及如何进行电路的测试和调试，这些内容对于想要将理论知识应用于实际项目的人来说，具有极高的参考价值。整体而言，这本书在细节处理上非常到位，让我能够系统地、深入地掌握数字电子技术的核心原理。