数字电子电路分析与应用（第2版）（附微课视频）_谢永超_9787115539427

本书以理论知识、验证性实验、项目制作为主线，对相关内容进行介绍。学生通过“读、做、想、练”，以及实物实验和计算机仿真等方法，在掌握数字电子电路知识的同时，又提高了分析与应用能力。本书主要内容有逻辑代数基础，门电路及其应用，组合逻辑电路及其应用，触发器及其应用，集成555 定时器及其应用，时序逻辑电路及其应用和模/数、数/模转换器及其应用等。本书既可作为职业院校应用电子技术、电子信息工程技术、电气自动化、电子仪器仪表与维修等专业的数字电子技术课程教材，也可作为电子信息产业类相关岗位的培训教材，还可作为从事电子技术专业的工程技术人员的参考书。

第 1 章逻辑代数基础............................................1 1.1　数字电子电路的基础知识.................................1 1.1.1　数字信号和模拟信号............................1 1.1.2　数字电路的基本概念............................2 1.1.3　数制和码制............................................2 1.1.4　算术运算和逻辑运算............................5 1.2　逻辑代数中的3 种基本逻辑运算.....................6 1.3　逻辑代数运算法则.............................................7 1.3.1　逻辑代数的基本规则和定律................8 1.3.2　逻辑代数的基本定理............................9 1.4　逻辑函数及表示方法.......................................10 1.4.1　逻辑函数的定义..................................10 1.4.2　逻辑函数的表示方法..........................11 1.4.3　逻辑函数表示方法之间的互换..........12 1.5　逻辑函数的公式化简法...................................14 1.5.1　逻辑函数的最简表达式......................15 1.5.2　常用的公式化简法举例......................15 1.6　逻辑函数的卡诺图化简...................................16 1.6.1　逻辑函数的卡诺图表示法..................16 1.6.2　用卡诺图化简逻辑函数......................17 1.6.3　具有无关项的逻辑函数及其化简......19 本章小结....................................................................20 习题............................................................................21 第　2 章门电路及其应用.....................................23 2.1　逻辑门电路概述...............................................23 2.2　半导体元器件的开关特性...............................24 2.2.1　二极管的开关特性..............................24 2.2.2　三极管的开关特性..............................24 2.2.3　MOS 管的开关特性.............................25 2.3　分立元件逻辑门电路.......................................25 2.3.1　最简单的与、或、非门电路..............25 2.3.2　5 种常用的复合逻辑及其门电路..............................................27 2.4　集成逻辑门电路...............................................29 2.4.1　常用的TTL 与CMOS 集成逻辑门电路芯片..................................30 2.4.2　使用TTL 与CMOS 集成逻辑门的注意事项..............................................34 2.4.3　不同类型门电路的接口问题..............35 2.4.4　TTL 与CMOS 集成逻辑门电路性能比较..............................................36 2.4.5　门电路应用举例..................................36 2.5　实验一集成逻辑门电路功能的测试与转换.......................................................39 2.5.1　实验目的..............................................39 2.5.2　实验箱技术与知识..............................39 2.5.3　实验仪器和芯片..................................40 2.5.4　实验内容与步骤..................................40 2.5.5　实验总结..............................................42 2.6　项目一声光控制开关电路的制作与调试.....42 2.6.1　项目概述..............................................42 2.6.2　声光控制开关电路的工作原理..........43 2.6.3　声光控制开关电路的调试..................45 本章小结....................................................................47 习题............................................................................48 第3　章组合逻辑电路及其应用......................50 3.1　组合逻辑电路概述...........................................50 3.1.1　组合逻辑电路的特点..........................50 3.1.2　组合逻辑电路的功能描述..................50 3.2　组合逻辑电路的分析.......................................51 3.2.1　组合逻辑电路的分析方法..................51 3.2.2　组合逻辑电路的分析举例..................51 3.3　组合逻辑电路的设计.......................................52 3.3.1　组合逻辑电路的设计方法..................52 3.3.2　组合逻辑电路的设计举例..................53 3.4　常用的组合逻辑电路.......................................55 3.4.1　编码器和译码器..................................55 3.4.2　半加器和全加器..................................61 3.4.3　数据分配器和数据选择器..................64 3.5　实验二组合逻辑电路的设计与测试...........65 3.5.1　实验目的..............................................65 3.5.2　实验设备与器件..................................66 3.5.3　实验内容与步骤..................................66 3.6　实验三集成编码器、译码器的逻辑功能测试及应用.....................................................　70 3.6.1　实验目的.............................................　70 3.6.2　实验设备与器件.................................　70 3.6.3　实验内容与步骤.................................　70 3.7　项目二逻辑笔的设计与制作调试..............　72 3.7.1　项目描述.............................................　72 3.7.2　项目电路原理分析与显示部分设计...　73 3.7.3　项目电路测试.....................................　73 本章小结...................................................................　74 习题...........................................................................　75 第4　章触发器及其应用....................................　78 4.1　触发器概述......................................................　78 4.2　触发器的基本形式（电平触发型的触发器）　.............................................　79 4.2.1　基本RS 触发器...................................　79 4.2.2　同步RS 触发器...................................　81 4.2.3　同步D 触发器.....................................　84 4.2.4　JK 触发器............................................　85 4.2.5　T 触发器..............................................　86 4.2.6　T′触发器..............................................　87 4.2.7　基本触发器的特点.............................　87 4.3　边沿触发型的触发器......................................　88 4.3.1　边沿JK 触发器...................................　88 4.3.2　常见的集成边沿触发器......................　89 4.4　主从触发器......................................................　91 4.4.1　主从RS 触发器...................................　92 4.4.2　主从JK 触发器...................................　92 4.5　触发器逻辑功能的转换..................................　94 4.6　实验四触发器逻辑功能的测试与转换......　95 4.6.1　实验目的.............................................　95 4.6.2　实验设备与器件.................................　95 4.6.3　实验仪器和芯片.................................　96 4.6.4　实验内容与步骤.................................　96 4.6.5　实验总结.............................................　98 4.7　触发器的应用..................................................　98 4.8　项目三四路抢答器的制作与调试............　100 4.8.1　项目概述...........................................　100 4.8.2　四路抢答器电路的工作原理............　101 4.8.3　四路抢答器电路的调试....................　101 本章小结..................................................................101 习题..........................................................................102 第5　章集成555 定时器及其应用..............104 5.1　集成555 定时器概述....................................104 5.1.1　555 定时器的电路结构和工作原理............................................104 5.1.2　555 定时器的逻辑功能.....................105 5.2　施密特触发器.................................................106 5.2.1　施密特触发器的电路结构................106 5.2.2　施密特触发器的工作原理................106 5.2.3　施密特触发器的应用........................108 5.3　单稳态触发器.................................................109 5.3.1　单稳态触发器的电路结构................109 5.3.2　单稳态触发器的工作原理................109 5.3.3　单稳态触发器的应用........................110 5.4　多谐振荡器.....................................................111 5.4.1　多谐振荡器的电路结构....................111 5.4.2　多谐振荡器的工作原理....................111 5.4.3　多谐振荡器的应用............................112 5.4.4　石英晶体振荡器................................113 5.5　实验五 555 定时器应用电路的测试.........114 5.5.1　实验目的............................................114 5.5.2　实验技术与知识................................114 5.5.3　实验仪器和芯片................................114 5.5.4　实验内容及步骤................................115 5.5.5　实验总结............................................116 5.6　项目四双路报警器的制作与调试.............117 5.6.1　项目概述............................................117 5.6.2　双路报警器电路的工作原理............118 5.6.3　双路报警器电路的调试....................118 本章小结..................................................................120 习题..........................................................................121 第6　章时序逻辑电路及其应用....................123 6.1　时序逻辑电路概述.........................................123 6.2　时序逻辑电路的分析.....................................124 6.2.1　时序逻辑电路的分析方法................124 6.2.2　时序逻辑电路分析举例....................125 6.3　时序逻辑电路的设计.....................................128 6.3.1　时序逻辑电路的设计步骤................128 6.3.2　时序逻辑电路的设计举例................128 6.4　计数器.............................................................130 6.4.1　计数器的分类....................................130 6.4.2　二进制计数器....................................130 6.4.3　十进制计数器....................................132 6.5　集成计数器及其应用.....................................133 6.5.1　集成十进制同步双计数器CD4518.....133 6.5.2　集成十进制异步计数器74LS90.......134 6.5.3　4 位二进制同步集成加法计数器74LS161.................................135 6.5.4　4 位集成二进制同步可逆计数器.....136 6.5.5　集成十进制加减计数/译码/锁存/ 驱动器CD40110................................137 6.5.6　利用集成计数器构成N 进制计数器........................................137 6.6　实验六计数器的测试与应用.....................139 6.6.1　实验目的............................................139 6.6.2　实验技术与设备................................139 6.6.3　实验仪器与芯片................................141 6.6.4　实验内容和步骤................................141 6.6.5　实验总结............................................144 6.7　寄存器与存储器.............................................145 6.7.1　寄存器................................................145 6.7.2　存储器................................................149 6.8　项目五测频仪的制作与调试.....................155 6.8.1　项目概述............................................155 6.8.2　测频仪电路的工作原理....................155 6.8.3　测频仪电路的调试............................156 本章小结..................................................................159 习题..........................................................................160 第7　章模/数、数/模转换器及其应用.......164 7.1　模/数、数/模转换器概述..............................164 7.2　A/D 转换的基本原理.....................................164 7.3　A/D 转换器的原理与主要性能指标.............167 7.3.1　A/D 转换器的原理............................167 7.3.2　A/D 转换器的主要性能指标............171 7.4　D/A 转换器的原理和主要性能指标.............173 7.4.1　D/A 转换器的原理............................173 7.4.2　D/A 转换器的主要性能指标............178 7.5　集成A/D、D/A 转换器芯片介绍及其应用.......179 7.5.1　集成A/D 转换器芯片介绍及其应用............................................180 7.5.2　集成D/A 转换器芯片介绍及其应用............................................182 7.6　实验七 ADC0804CN 芯片的应用实验.....185 7.6.1　实验目的............................................185 7.6.2　实验设备与器件................................185 7.6.3　实验内容与步骤................................185 7.6.4　实验总结............................................187 7.7　项目六数显温度测试仪电路的制作与调试....................................................187 7.7.1　项目描述............................................187 7.7.2　项目电路及原理分析........................188 7.7.3　项目制作与调试................................188 7.7.4　项目总结............................................189 本章小结..................................................................190 习题..........................................................................190 附录A　Multisim 软件介绍及应用实例......191 A.1　仿真的意义....................................................191 A.2　Multisim 仿真软件介绍.................................191 A.3　Multisim 的基本界面....................................192 A.3.1　Multisim 的主窗口............................192 A.3.2　Multisim 的菜单软件........................192 A.4　门电路仿真实例............................................195 A.4.1　74LS00D 集成逻辑门传输特性仿真测试...........................................195 A.4.2　与非门74LS00N 的逻辑功能测试仿真...........................................196 A.4.3　仿真习题：用与非门组成其他功能门电路.......................................197 A.5　组合逻辑电路仿真实例................................197 A.5.1　加法器的仿真（8421 码转换成余 3　码的仿真） ....................................197 A.5.2　74LS138D 译码器真值表仿真及逻辑分析.......................................199 A.5.3　利用虚拟仪器中的逻辑转换仪进行组合逻辑电路的设计仿真.......200 A.5.4　编码器和数码显示电路仿真...........202 A.5.5　数据选择器电路仿真.......................204 A.6　触发器仿真实例............................................205 A.6.1　JK 触发器CD4027 的功能仿真......　205 A.6.2　四路抢答器的仿真测试...................　206 A.7　集成555 定时器仿真实例...........................　207 A.7.1　施密特触发器电路...........................　207 A.7.2　单稳态电路仿真...............................　208 A.7.3　多谐振荡器仿真...............................　210 A.7.4　救护车警笛电路仿真.......................　211 A.8　时序逻辑电路仿真实例................................　212 A.8.1　4 位二进制计数器74LS161 的功能仿真..........................................　212 A.8.2　六十进制计数器的仿真电路............213 A.9　模/数、数/模转换器仿真实例......................214 A.9.1　ADC 电路仿真..................................214 A.9.2　D/A 仿真............................................215 附录B　课程习题库..............................................217 参考文献......................................................................236

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