数字电子技术

第1章 绪论 1 1.1 数字信号与数字电路的概念 1 1.1.1 数字信号 1 1.1.2 数字信号的种类及参数 3 1.2 数字系统中的数制 5 1.2.1 数字信号与二进制数 6 1.2.2 二进制数与十六进制数的关系 7 1.2.3 二进制数、十六进制数的四则运算 8 1.3 数字系统中的代码表示法 9 1.3.1 原码、反码及补码 9 1.3.2 十进制数编码及ASCII码 13 1.4 电子技术数字化的必然性 15 1.5 “数字电子技术”课程的教学内容 16 习题1 16 第2章 逻辑代数基础 18 2.1 逻辑函数及逻辑运算 18 2.1.1 逻辑函数的概念 18 2.1.2 逻辑运算 18 2.2 逻辑代数运算规则 23 2.2.1 逻辑代数式中逻辑运算符的优先级 24 2.2.2 基本逻辑代数恒等式 24 2.2.3 代入定理 25 2.2.4 反演定理 26 2.2.5 对偶式及对偶定理 26 2.3 逻辑函数的表示方式及相互转换 26 2.3.1 逻辑代数式与真值表 27 2.3.2 逻辑代数式与逻辑图 28 2.3.3 波形图与真值表 28 2.4 逻辑代数式的形式及其相互转换 29 2.4.1 与或式 29 2.4.2 与非与非式 30 2.4.3 或非或非式 31 2.4.4 与或非式 32 2.4.5 常见逻辑代数式的相互转换 33 2.4.6 逻辑函数的*小项及*小项和形式 33 2.4.7 逻辑函数的*大项及*大项积形式 35 2.5 逻辑函数的化简 35 2.5.1 代数法 36 2.5.2 卡诺图法 36 2.6 具有约束项的逻辑函数的化简 40 习题2 41 第3章 逻辑门电路 43 3.1 分立元件DTL门电路 44 3.1.1 二极管或门 44 3.1.2 二极管与门 44 3.1.3 三极管反相器(非门电路) 44 3.1.4 与非门电路 45 3.2 CMOS反相器 48 3.2.1 CMOS反相器的基本结构及工作原理 48 3.2.2 CMOS反相器的电压传输特性与电流传输特性 49 3.2.3 CMOS反相器的输入与输出特性 51 3.2.4 CMOS反相器的输入噪声容限与负载能力 54 3.2.5 CMOS反相器的动态特性 55 3.3 CMOS门电路 59 3.3.1 CMOS逻辑门电路的内部结构 59 3.3.2 漏极开路(OD)输出逻辑电路 62 3.3.3 三态输出逻辑电路 65 3.3.4 CMOS传输门电路 67 3.3.5 CMOS逻辑电路系列 70 3.3.6 常用逻辑门电路芯片 73 3.3.7 CMOS门电路的正确使用 74 3.4 CMOS数字电路新技术简介 78 3.4.1 输入过压保护技术 78 3.4.2 掉电关断技术 79 3.4.3 总线保持技术 81 3.5 TTL电路简介 82 3.5.1 标准TTL反相器的内部结构 83 3.5.2 标准TTL反相器的工作原理及电压传输特性曲线 83 3.5.3 标准TTL反相器的负载能力 86 3.5.4 其他TTL逻辑门电路 87 3.6 BiCMOS电路简介 90 3.7 施密特输入门电路 91 3.7.1 由通用反相器构成的施密特输入电路 91 3.7.2 施密特输入电路应用 93 3.7.3 集成施密特输入电路 95 3.8 电平转换电路 98 3.8.1 驱动门与负载门之间的连接条件 98 3.8.2 CMOS与TTL电路的接口 100 3.8.3 不同电源电压CD4000及74HC系列CMOS器件之间连接存在的问题 101 3.8.4 利用特定系列CMOS器件的输入特性实现不同电源电压芯片的连接 102 3.8.5 借助OD输出结构实现不同电源电压芯片之间的连接 103 3.8.6 借助缓冲门或总线驱动器实现电平转换 105 习题3 108 第4章 组合逻辑电路分析与设计 110 4.1 组合逻辑电路分析 110 4.2 组合逻辑电路设计 112 4.3 常用组合逻辑电路芯片 116 4.3.1 可配置逻辑的门电路 116 4.3.2 编码器 118 4.3.3 译码器 121 4.3.4 数字选择器 131 4.3.5 加法器 136 4.3.6 数值比较器 139 4.4 组合逻辑电路的竞争冒险 140 4.4.1 组合逻辑电路的竞争冒险现象 140 4.4.2 组合逻辑电路的内部缺陷检查及消除方法 142 4.4.3 组合逻辑电路的竞争冒险的一般消除方法 144 习题4 145 第5章 触发器与存储器 146 5.1 基本SR触发器 146 5.2 电平触发的触发器 148 5.2.1 电平触发的SR触发器 149 5.2.2 电平触发的D触发器(D型锁存器) 151 5.3 脉冲触发器与边沿触发器 154 5.3.1 主从结构的SR触发器 154 5.3.2 主从结构的JK触发器 156 5.3.3 边沿触发器 157 5.4 触发器的种类及其相互转换 163 5.5 触发器的动态特性 165 5.6 存储器 166 5.6.1 只读存储器(ROM) 167 5.6.2 随机读写存储器(RAM) 172 5.6.3 存储器芯片连接 175 5.6.4 存储器在组合逻辑电路中的应用 177 习题5 178 第6章 时序逻辑电路分析与设计 180 6.1 时序逻辑电路概述 180 6.2 时序逻辑电路分析 182 6.3 常用时序逻辑电路 185 6.3.1 寄存器 185 6.3.2 移位寄存器 188 6.3.3 二进制计数器 195 6.3.4 常用集成计数器芯片及应用 200 6.3.5 任意进制计数器 203 6.3.6 移位寄存器型计数器 205 6.4 时序逻辑电路设计 209 6.4.1 时序逻辑电路传统设计方法 209 6.4.2 基于MCU芯片的时序逻辑电路解决方案 217 习题6 220 第7章 脉冲波形产生电路 222 7.1 单稳态电路 222 7.2 多谐振荡电路 226 7.2.1 对称多谐振荡电路 226 7.2.2 非对称多谐振荡电路 230 7.2.3 环形振荡电路 234 7.2.4 由施密特输入反相器构成的振荡电路 235 7.2.5 石英晶体振荡电路 238 7.3 555时基电路及其应用 240 7.3.1 由555时基芯片构成的施密特输入电路 241 7.3.2 由555时基芯片构成的单稳态电路 244 7.3.3 由555时基芯片构成的多谐振荡电路 246 习题7 249 第8章 A/D转换与D/A转换 250 8.1 D/A转换器 250 8.1.1 权电阻网络D/A转换器 251 8.1.2 双级权电阻网络 252 8.1.3 倒T形电阻网络D/A转换器 253 8.1.4 权电流型D/A转换器 256 8.1.5 开关树型D/A转换器 257 8.1.6 电阻串架构的D/A转换器 258 8.1.7 具有双极性输出的D/A转换器 261 8.1.8 D/A转换器的性能指标 263 8.2 A/D转换器 264 8.2.1 A/D转换器的工作原理 265 8.2.2 采样保持电路 268 8.2.3 并联比较型ADC 269 8.2.4 基于并联比较型的衍生ADC 274 8.2.5 逐次逼近型ADC 278 8.2.6 双积分型ADC 281 8.2.7 ΣΔ型ADC 283 8.2.8 A/D转换器的性能指标 287 习题8 287 第9章 接口保护与可靠性设计 289 9.1 机械触点接口 289 9.1.1 机械触点固有的弹跳现象 289 9.1.2 消除弹跳现象电路 290 9.2 接口保护 291 9.2.1 静电与静电放电(ESD)的概念 292 9.2.2 ESD作用机理与危害 292 9.2.3 ESD保护器件与选型 293 9.3 接口隔离 300 9.3.1 光电耦合隔离 301 9.3.2 电感耦合隔离 303 9.3.3 电容耦合隔离 305 习题9 306