本书以主编已出版的4套电工电子技术*规划教材为基础，从黑白帽子逻辑问题引出逻辑运算基础知识； 从分立元器件、TTL集成逻辑门、CMOS集成逻辑门、硬件描述语言4个方面介绍了常用逻辑运算的电路实现； 讲解了组合逻辑电路、时序逻辑电路的分析设计方法，典型电路构成特点及集成芯片的逻辑功能与应用； 阐述了脉冲电路及存储器、A/D转换器、D/A转换器等大规模集成电路的特点； *后介绍了利用Verilog HDL描述数字逻辑电路的方法。
本书为卡通说解数字电子技术MOOC配套教材，各知识点均配有讲解视频，可微信扫码书中二维码在线观看视频。卡通说解数字电子技术MOOC基于虚拟教室以一张PPT阐述清楚一个知识点的思路建设了113个教学视频，利用图片映射题、基于图形的文字填空题等形式建设在线习题近300道。在线习题支持智能辅导、自动批阅，有利于更牢固地掌握各知识点，非常适合以翻转课堂教学形式开展教学活动，可作为电气类、电子信息类等大类专业的数字电子技术数字电路及类似课程的教材。
《数字电子技术基础》是重庆市高校首批精品课程在线开放课程卡通说解数字电子技术配套教材，适用于翻转课堂教学和自学，为读者提供集理论知识、讲解视频、在线习题、教学课件与仿真源码于一体的整体教学解决方案。
本书特色
? 基于教学基本要求和有限的学时，压缩基础理论，掌握数字逻辑基础知识。
? 淡化器件内部电路分析，理解典型电路及常用器件的逻辑功能与应用方法。
? 通俗易懂，实例丰富，习题多样，应用性强，关注新型器件及其设计方法。
? 各知识点均配有卡通形式的讲解视频（110多个），可扫描二维码在线观看。
? 建设在线习题近300道，支持智能辅导、自动批阅，适合在翻转课堂使用。
? 提供与课堂教学完全同步的PPT课件，覆盖全部章节，便于教学与自学。
? 利用Quartus Ⅱ软件仿真分析数字逻辑电路，提供源程序包，便于验证。
前言
片花
电的发现是人类社会最伟大的发现之一。电子的流动是一种能量的流动，在带给人们光明与动力的同时推动了一个时代的进步。半导体器件的出现赋予电子的流动以新的内涵。半导体器件的应用使这种能量的流动成为一种信号的传递，一种超强功能的集成信息的传输。集成电路的问世引起了电子技术领域一场新的革命，超大规模集成电路的深入应用推动着一个新时代的来临。在这个时代里，数字电子技术无处不在，因此，各大高校电气类、电子信息类各专业均开设了数字电子技术数字电路或类似课程。
必须指出，数字电子技术是一门探讨数字逻辑、研究电子器件及其应用的课程，其理论性、专业性、应用性均较强。数字电子技术领域新型电子器件不断涌现，基于新型电子器件的设计方法不断推陈出新。如何在规定的学时数内使学生掌握逻辑运算的基础知识，理解典型数字逻辑电路器件逻辑功能及其应用方法，跟随新型电子器件的应用模式，成为教学实施的难点。
本书从黑白帽子逻辑问题引出逻辑运算基础知识； 从分立元器件、TTL集成逻辑门、CMOS集成逻辑门、硬件描述语言4个方面介绍了常用逻辑运算的电路实现； 从逻辑模型、Quartus Ⅱ仿真两个方面介绍了组合逻辑电路、时序逻辑电路的分析方法； 讲解了组合逻辑电路、时序逻辑电路的SSI设计方法，重点介绍了典型电路的构成特点及集成电子器件的逻辑功能与应用； 阐述了脉冲电路及存储器、A/D转换器、D/A转换器等大规模集成电路的特点； 最后介绍了利用Verilog HDL描述数字逻辑电路的方法。
本书继承了主编已出版的4套电工电子技术国家级规划教材的建设成果，力图通俗易懂。本书编写时相对压缩了数字电子技术各基础理论，淡化了电子器件内部电路的分析，强调了电子器件的逻辑特点及其应用方法，在强调掌握数字逻辑电路基本分析方法的前提下，突出了利用EDA软件仿真分析数字逻辑电路，嵌入了Quartus Ⅱ计算机仿真结果，以使读者快速理解重点研究的电子器件的逻辑特点。
本书为在线教学版教材，建设有配套的在线课程，课程名为卡通说解数字电子技术，各知识点均配有卡通形式的讲解视频，可微信扫描书中二维码在线观看视频。
在线课程卡通说解数字电子技术基于虚拟教室，以一张PPT阐述清楚一个知识点的思路建设了113个教学视频，利用图片映射题、基于图形的文字填空题等习题形式建设在线习题近300道。在线习题支持智能辅导、自动批阅，有利于更牢固地掌握各知识点，非常适合于以翻转课堂教学形式开展教学活动。
中国大学MOOC平台卡通说解数字电子技术网址：
https://www.icourse163.org/course/CQU1002532002
学堂在线MOOC平台卡通说解数字电子技术网址：
http://www.xuetangx.com/courses/coursev1:CQU ICE20012 sp/about
本书编写时参照了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分委员会于2004年12月制定的《数字电子技术基础教学基本要求》，可作为电气类、电子信息类等大类专业的数字电子技术数字电路及类似课程的教材。
本书中元器件符号尽量与仿真软件保持一致，便于读者应用。
本书第2~4章由何伟主持编写，第10章及附录由胡国庆整理编写，其余各章由陈新龙整理编写。全书由陈新龙担任主编，何伟担任副主编。在本教材的建设过程中，得到了重庆大学第2批在线课程建设项目的支持。此外，重庆大学国家级教学名师曾孝平教授、重庆大学通信工程学院黄智勇副教授以及许多老师和同学均对本书提出了宝贵的、建设性的意见与建议，在此表示感谢。
由于作者水平有限，疏漏和不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。主编邮箱为clxtx@cqu.edu.cn，副主编邮箱为1704000@qq.com。
作者2018年6月
本书课件下载
常 用 符 号
符号描述符 号描述
A、B、C、D逻辑输入量E电动势
F、Y逻辑输出量f频率
G电导R、C电阻、电容
RC三极管集电极电阻RB、RE三极管基极、发射极电阻
RG场效应管栅极电阻RD场效应管漏极电阻
RS场效应管源极电阻、信号源内阻Rf反馈电阻
I直流电流、正弦电流有效值i交流电流
IIH输入为高电平时的输入电流IIL输入为低电平时的输入电流
IOH输出为高电平时的输出电流IOL输出为低电平时的输出电流
IF二极管最大整流电流、反馈电流信号IR二极管反向电流
IB、IE基极、发射极电流IBQ、IEQ基极、发射极静态电流
IBS、IES基极、发射极临界饱和电流ICQ集电极静态电流
ICEO集电极与发射极之间的反向截止电流（穿透电流）IC、ICS集电极电流、三极管集电极临界饱和电流
U直流电压、正弦电压有效值u交流电压
UI输入电压UO输出电压
UCC三极管工作电源UDDMOS管工作电源
UOH输出高电平UOL输出低电平
UON开门电平UOFF关门电平
UOHMIN输出高电平的最小值UIHMIN输入高电平的最小值
UOLMAX输出低电平的最大值UILMAX输入低电平的最大值
UNH高电平噪声容限UNL低电平噪声容限
UTH门槛电平Um脉冲幅度
UT 接通电位UT-断开电位
UD二极管压降U（BR）PN结反向击穿电压
UR二极管最大反向工作电压uT温度电压当量
UCES三极管集电极、发射极间临界饱和电压UCE三极管集电极、发射极间电压
UBE三极管发射极电压UCB三极管集电极电压
UBB三极管基极直流电压源电压UCC三极管集电极直流电压源电压
UBE（ON）三极管发射结导通压降UZ稳压管稳定电压
UGS场效应管栅、源极间电压UDS场效应管漏、源极间电压
UGS(th)开启电压UGS(off)夹断电压
UGD场效应管栅、漏极间电压UON二极管正向导通压降
NO扇出系数UT回差电压
TGCMOS传输门、hfe三极管电流放大系数
tpd1、tr上升延迟时间tpd2、tf下降延迟时间
tpd、tr平均传输延迟时间tw脉冲宽度
D、DZ二极管、稳压二极管T三极管
目录
第1章绪论
1.1概述
1.1.1数字量与逻辑量
1.1.2数字信号与数字电子技术
1.1.3学习数字电子技术的方法
1.2数制与码制
1.2.1常见数制
1.2.2数制间的转换
1.2.3码制
1.3固定位数二进制数的算术运算
1.3.1二进制数的算术运算
1.3.2固定位数二进制数的表示方法及其运算
1.3.3固定位数二进制数用加法实现减法的原理及方法
习题
第2章逻辑运算基础
2.1常见逻辑运算
2.1.13种基本逻辑运算
2.1.2导出逻辑运算
2.2逻辑运算中的基本公式与常用公式
2.2.1逻辑运算公理
2.2.2基本公式
2.2.3其他常用公式
2.3逻辑函数基础
2.3.1什么是逻辑函数
标有星号（*）的小节属于非必修内容，可以选讲或选修。
2.3.2逻辑抽象
2.3.3逻辑函数运算的3个规则
2.3.4逻辑函数的两种标准形式
2.4逻辑函数的表达式简化与变换
2.4.1逻辑函数的最简表达式
2.4.2逻辑函数表达式的公式法化简
*2.4.3复杂逻辑函数化简方法探索
2.4.4逻辑函数的表达式变换
2.5逻辑函数的卡诺图化简法
2.5.1逻辑函数的卡诺图表示法
2.5.2利用卡诺图合并最小项的规则
2.5.3利用卡诺图化简逻辑函数
2.5.4利用无关项化简逻辑函数
习题
第3章逻辑运算的电路实现
3.1利用晶体管构成基本逻辑运算电路
3.1.1二极管的开关特性及其门电路构成特点
3.1.2三极管的开关特性及其非门电路
3.2TTL集成逻辑门电路
3.2.1TTL与非门电路的组成特点
3.2.2TTL与非门电路的输入输出特性
3.2.3其他逻辑功能的TTL门电路
3.2.4其他输出结构的TTL与非门
3.2.5TTL数字集成电路的各种系列
*3.2.6ECL集成电路简介
3.3利用MOS管构成逻辑门电路
3.3.1MOS管的开关特性
3.3.2常用CMOS门电路构成特点
3.3.3用CMOS传输门和反相器构成逻辑电路
3.4CMOS集成逻辑门电路
3.4.1集成CMOS反相器的电路特点
3.4.2CMOS集成电路的正确使用
3.4.3CMOS集成电路与TTL电路的混合使用
3.4.4CMOS数字集成电路的各种系列
3.5利用硬件描述语言描述常用逻辑运算
3.5.1硬件描述语言简介
3.5.2Verilog HDL语言的基本结构
3.5.3利用Verilog HDL描述常用逻辑运算
习题
第4章组合逻辑电路
4.1概述
4.2组合逻辑电路的分析和设计
4.2.1组合逻辑电路的分析
*4.2.2利用Quartus Ⅱ分析组合逻辑电路
4.2.3用小规模器件实现组合逻辑电路(SSI设计)
4.3常见组合逻辑电路的逻辑特点及其应用
4.3.1编码器
4.3.2译码器
4.3.3加法器
4.3.4数据选择器
4.3.5数值比较器
4.4利用中规模器件实现组合逻辑电路(MSI设计)
4.4.1用译码器实现组合逻辑电路
4.4.2用数据选择器实现组合逻辑电路
4.5组合逻辑电路中的竞争冒险现象
4.5.1竞争冒险的含义
4.5.2检查竞争冒险现象的方法
4.5.3消除竞争冒险现象的方法
习题
第5章触发器
5.1什么是触发器
5.2基本RS触发器的逻辑功能描述
5.3常见触发器的逻辑功能
5.4触发器的动作特点
5.4.1动作特点的引入
5.4.2同步结构触发器的动作特点
5.4.3主从结构触发器的动作特点
5.4.4边沿触发器的动作特点
5.4.5触发器的动作特点总结
*5.4.6维持阻塞结构触发器的动态特性
习题
第6章时序逻辑电路
6.1概述
6.1.1什么是时序逻辑电路
6.1.2时序逻辑电路的常见描述方法
6.1.3时序逻辑电路的种类
6.2时序逻辑电路的分析
6.2.1同步时序电路的分析方法
*6.2.2异步时序电路的分析方法
6.3寄存器
6.3.1寄存器
6.3.2移位寄存器的电路特点及逻辑功能
6.3.3集成移位寄存器的逻辑功能
6.3.4移位寄存器的应用
6.4计数器
6.4.1计数器的含义及种类
6.4.2同步计数器的电路构成特点
6.4.3常用中规模集成同步计数器
6.4.4异步计数器的电路构成特点
6.4.5集成异步计数器
6.4.6利用集成同步计数器实现N进制计数器
6.4.7利用计数器的级联获得大容量N进制计数器
6.4.8移位寄存器型计数器
6.5时序逻辑电路的设计
*6.5.1用小规模集成电路设计同步时序逻辑电路
6.5.2用中规模时序电路芯片实现实际逻辑问题的方法
习题
第7章半导体存储器
7.1概述
7.1.1存储器的电路结构及主要参数
7.1.2存储器的种类
7.2随机存取存储器
7.2.1SRAM存储原理
7.2.2DRAM电路特点
7.2.3RAM芯片实例
7.3只读存储器
7.3.1固定ROM
7.3.2ROM的写入
7.3.3ROM集成芯片实例
7.4存储器的扩展
7.5用ROM实现组合逻辑电路
习题
第8章模/数转换器与数/模转换器
8.1概述
8.2数/模转换器
8.2.1数/模转换器的基本原理
8.2.2权电阻网络数/模转换器
8.2.3倒T形电阻网络数/模转换器
8.2.4其他常用数/模转换器
8.2.5数/模转换器芯片实例及其典型电路
8.3模/数转换器
8.3.1模/数转换器的基本原理
8.3.2逐次逼近型模/数转换器
8.3.3其他常用模/数转换器
8.3.4模/数转换器的实例
8.3.5模/数转换器的转换精度与转换速度
习题
第9章脉冲单元电路
9.1概述
9.2施密特触发器
9.2.1什么是施密特触发器
9.2.2用门电路组成的施密特触发器
9.2.3集成施密特触发器
9.2.4施密特触发器的应用
9.3单稳态触发器
9.3.1用门电路组成的单稳态触发器
9.3.2集成单稳态触发器
9.4多谐振荡器
9.4.1用门电路构成多谐振荡器
9.4.2用施密特触发器构成多谐振荡器
9.4.3石英晶体多谐振荡器
9.5555定时器
9.5.1555定时器的逻辑功能
9.5.2将555定时器接成施密特触发器
9.5.3将555定时器接成单稳态触发器
9.5.4将555定时器接成多谐振荡器
9.5.5应用实例
习题
第10章利用硬件描述语言描述数字逻辑电路
10.1可编程逻辑器件
10.1.1什么是可编程逻辑器件
10.1.2早期的PLD器件
10.2利用Verilog HDL描述组合逻辑电路
10.2.1利用Verilog HDL的行为描述方法描述组合逻辑电路
10.2.2利用Verilog HDL的门级结构描述方法描述组合逻辑电路
10.3利用Verilog HDL描述时序逻辑电路
10.3.1利用Verilog HDL描述触发器
10.3.2利用Verilog HDL描述时序逻辑电路
习题
附录A本书中使用的电路符号
附录B本书中介绍的芯片
附录CQuartus Ⅱ中例3.5.1的仿真实现方法
附录D本书仿真包的使用说明
附录E利用本书资源实施翻转课堂教学的建议方法
附录F部分习题答案
参考文献
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