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本书是浙江省精品课程重点建设教材，依据电子信息科学与电气信息类平台课程教学基本要求编写。全书共8章，主要内容包括：数字电路基础知识、数制和码制、逻辑代数基础、集成门电路，组合逻辑电路，锁存器、触发器和时序逻辑电路，半导体存储器，脉冲信号的产生与整形电路，数模与模数转换器，可编程逻辑器件，VHDL语言简介，数字系统设计基础等。每章安排了例题讲解、自我检测题、习题和实验题，并配套电子课件、习题参考答案等。

目    录
 
第1章  数字逻辑基础	1
1.1  绪论	1
1.1.1  模拟信号和数字信号	1
1.1.2  模拟电路、数字电路和混合信号
      电路	2
1.1.3  数字电路的发展历史	3
1.1.4  数字电路的优点	4
1.2  数制和码制	5
1.2.1  数制	5
1.2.2  码制	9
1.3  逻辑代数基础	12
1.3.1  基本逻辑运算	12
1.3.2  复合逻辑运算	14
1.3.3  基本公式	15
1.3.4  基本规则	17
1.4  逻辑函数及其表示方法	18
1.5  逻辑函数的两种标准形式	21
1.6  逻辑函数的化简	24
1.6.1  化简的意义	24
1.6.2  公式化简法	26
1.6.3  卡诺图化简法	26
1.7  逻辑电路分析设计举例	32
1.8  QuartusII软件的基本操作	34
1.9  例题讲解	44
本章小结	47
自我检测题	47
习题	50
实验题	52
第2章  集成门电路	53
2.1  CMOS门电路	53
2.1.1  MOS管的开关特性	53
2.1.2  CMOS门电路的结构和工作
      原理	54
2.1.3  CMOS门电路的静态特性	58
2.1.4  CMOS门电路的动态特性	65
2.1.5  CMOS逻辑电路系列	67
2.1.6  CMOS漏极开路门	68
2.1.7  CMOS三态门	71
2.1.8  CMOS传输门	73
2.2  TTL门电路	74
2.2.1  二极管和三极管的开关特性	74
2.2.2  分立元件门电路	76
2.2.3  LSTTL与非门	78
2.2.4  LSTTL门电路的电气特性	80
2.2.5  TTL集电极开路门和三态门	83
2.3  BiCMOS门电路	84
2.4  不同系列门电路的接口	85
2.5  例题讲解	88
本章小结	91
自我检测题	91
习题	93
实验题	98
第3章  组合逻辑电路	100
3.1  编码器	100
3.2  译码器	104
3.3  数据选择器	110
3.4  数值比较器	114
3.5  加法器	116
3.6  组合逻辑电路的竞争与冒险	120
3.6.1  竞争冒险及其产生原因	120
3.6.2  冒险现象的识别	121
3.6.3  冒险现象的消除	123
3.7  例题讲解	124
本章小结	127
自我检测题	127
习题	128
实验题	131
第4章  时序逻辑电路	133
4.1  锁存器	133
4.1.1  基本SR锁存器	133
4.1.2  钟控SR锁存器	137
4.1.3  钟控D锁存器	138
4.2  触发器	141
4.2.1  主从D触发器	141
4.2.2  维持阻塞D触发器	143
4.2.3  其他功能的触发器	144
4.2.4  触发器的动态参数	145
4.3  计数器	147
4.4  寄存器	155
4.4.1  并行寄存器	155
4.4.2  移位寄存器	155
4.5  序列信号发生器	159
4.6  时序逻辑电路的分析与设计	164
4.6.1  概述	164
4.6.2  同步时序逻辑电路的分析	166
4.6.3  同步时序逻辑电路的设计	169
4.6.4  异步时序逻辑电路的分析*	177
4.7  例题讲解	178
本章小结	181
自我测验题	182
习题	185
实验题	192
第5章  半导体存储器	196
5.1  概述	196
5.2  只读存储器	197
5.3  静态随机存取存储器	202
5.4  动态随机存取存储器	205
本章小结	207
自我检测题	208
习题	208
第6章  脉冲波形的产生与整形	210
6.1  概述	210
6.2  施密特触发器	210
6.2.1  由CMOS门构成的施密特
      触发器	211
6.2.2  施密特触发器的应用	213
6.3  多谐振荡器	215
6.3.1  由CMOS门构成的多谐
      振荡器	215
6.3.2  CMOS石英晶体振荡器	217
6.4  单稳态触发器	218
6.4.1  由CMOS门构成的微分型
      单稳态触发器	218
6.4.2  集成单稳态触发器	220
6.4.3  单稳态触发器的应用	222
6.5  555定时器及应用	223
6.5.1  CMOS集成定时器7555的
      电路结构和工作原理	223
6.5.2  555定时器构成的施密特
      触发器	224
6.5.3  555定时器构成的多谐
      振荡器	225
6.5.4  555定时器构成的单稳态
      触发器	227
本章小结	229
自我检测题	229
习题	231
实验题	235
第7章  数模与模数转换器	236
7.1  概述	236
7.2  D/A转换器	236
7.2.1  D/A转换器的基本原理	236
7.2.2  权电阻型D/A转换器	237
7.2.3  R-2R网络型D/A转换器	238
7.2.4  权电流型D/A转换器	240
7.2.5  D/A转换器的主要技术
      指标	243
7.2.6  D/A转换器的典型应用	245
7.3  A/D转换器	246
7.3.1  A/D转换器的基本原理	246
7.3.2  并行比较型A/D转换器	249
7.3.3  逐次逼近型A/D转换器	252
7.3.4  双积分型A/D转换器	256
7.3.5  型A/D转换器*	258
7.3.6  A/D转换器的主要技术
      指标	260
本章小结	261
自我检测题	261
习题	262
实验题	265
第8章  现代数字系统设计基础	267
8.1  概述	267
8.2  可编程逻辑器件	268
8.2.1  可编程逻辑阵列PLA	268
8.2.2  复杂可编程逻辑器件
      CPLD	271
8.2.3  现场可编程门阵列FPGA	273
8.3  VHDL语言简介	278
8.3.1  概述	278
8.3.2  VHDL的语言要素	281
8.3.3  VHDL程序的基本结构	284
8.3.4  VHDL程序的句法	286
8.3.5  常量、变量与信号	292
8.4  数字系统设计实例	294
8.4.1  4位数字频率计设计	294
8.4.2  4位数字乘法器设计	297
本章小结	304
自我检测题	305
习题	306
实验题	307
附录A  常用集成芯片引脚排列	310
附录B  EDA-3型数字数字电路学习板	312
自我检测题答案	314
参考文献	316

前    言
本书是浙江省首批精品课程“数字电路与数字逻辑”的配套教材，也是浙江工业大学重点建设教材。本书依据教育部教学指导委员会电子信息科学与电气信息类平台课程教学基本要求编写，同时充分吸收了国内外经典教材中的新概念、新理论和新技术，可作为高等学校“数字电子技术基础”或“数字电路与数字逻辑”等课程的教学用书。
全书分为8章。第1章是逻辑电路的数学基础。本章介绍了数字电路的基本概念、数制和码制、逻辑代数基础、逻辑电路的分析与设计。
第2章是数字电路的硬件基础。本章介绍了晶体管的开关特性，如何用MOS管和双极型晶体管来构建门电路，介绍了CMOS和LSTTL这两种典型门电路的逻辑功能、电气特性和主要技术指标。同时介绍了OD(OC)门、三态门和CMOS传输们的结构、功能和应用。
第3章是组合逻辑电路。本章介绍了编码器、译码器、数据选择器、数值比较器和加法器等常用组合逻辑电路模块的逻辑功能、符号、应用和VHDL代码；介绍了组合逻辑电路竞争冒险的概念、判别和消除方法。
第4章是时序逻辑电路。本章讨论了锁存器和触发器两种常用存储单元电路；讨论了如何使用触发器来构建寄存器和计数器等常用时序逻辑电路；介绍了N进制计数器、同步状态机、序列信号发生器的分析设计方法；给出了典型时序电路的VHDL代码。
第5章是半导体存储器。本章介绍了掩模ROM、PROM、EPROM、SRAM、DRAM等几种常用的半导体存储器，重点介绍其存储单元的工作原理和特点。
第6章是脉冲产生与整形电路。本章介绍了施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等3种电路的结构、工作原理和主要参数，并给出了这3种电路的许多应用实例。
第7章是D/A和A/D转换器。本章介绍了权电阻型、R-2R网络型、权电流型3种典型D/A转换器；介绍并行比较型、逐次逼近型、双积分型、?-?型4种典型的A/D转换器。
第8章是现代数字系统设计基础。本章介绍了SPLD、CPLD和FPGA等典型可编程逻辑器件；介绍了VHDL语言的基本语法；介绍数字频率计和乘法器两个设计实例。
本书在第1版于2007年9月出版，第2版于2011年5月出版。本次修订在前两版的基础上做了以下修改。
1．提升了教材的实践性和实用性。本书作者从事数字电路与数字逻辑课程教学和大学生电子设计竞赛赛前辅导20年，实践经验丰富。在指导电子设计竞赛的过程中，对学生设计、调试和应用数字电路方面的能力需求有切身体会。对数字新器件、新技术在实际电子系统中的应用有深刻理解。对通过竞赛引导课程改革有多年实践。因此，理论与实践相结合将是本教材的亮点之一。
2．引领实验教学模式改革，促进理论课和实验课相融合。本书第1章就介绍了QuartusII软件的基本操作，帮助读者在课程学习的初始阶段，了解和掌握QuartusII软件这一逻辑电路分析与设计的重要工具。在介绍常用组合逻辑电路和时序逻辑电路模块时，既给出典型的标准集成电路芯片，也给出相应的VHDL代码。本书总共给出了20多种典型数字模块的VHDL代码，通过这些代码，让学生掌握入门级的VHDL语言。每一章后面均安排了实验题。理论课教材与实验指导书合二为一，例题、习题和实验题有机结合。将课程实验平台，这些实验题教学内容紧密结合，可由学生在课外完成。从传统的数字电子技术实验箱切换到以FPGA为核心的数字电路学习板，有利于将数字系统的设计方法从传统手工设计方法切换到应用EDA工具的现代数字系统设计方法，有利于数字设计能力的提高，有利于理论教学、基础实验、大型实验有机融合，有利于课程教学从课内延伸到课外，促进教学模式的改革。
3．教材内容编排的优化。将组合逻辑电路的分析与设计内容从第3章移到第1章，因为这部分内容与逻辑代数紧密相关；在第4章中，将时序逻辑电路的分析与设计移到寄存器和计数器之后，这样讲完触发器后可以自然地过渡到寄存器和计数器，而且可以突出时序逻辑电路的分析与设计。将可编程逻辑器件、VHDL语言简介、数字系统设计合并成一章，因为这3部分内容紧密相关。大部分章节安排了例题讲解，帮助读者提高解题能力。书尾提供了自我检测题答案，便于学生课后自学。
4．本书配套教学资源网站（http://kczy.zjut.edu.cn/szdl）提供丰富的教学资源。本书的多媒体电子课件、习题参考答案、试题库、50多学时的课程教学视频，读者也可通过华信教育资源网（http://www.hxedu.com.cn）注册下载。
本书由贾立新负责编写。浙江工业大学数字电路和数字逻辑课程组各位教师对第3版教材的修订提出了许多有益的建议。教育部电子信息科学与电气信息类基础课程教学指导委员会委员南余荣教授仔细审阅了全书，提出了许多建设性意见。在此一并表示衷心感谢。
本书的出版得到了2015年度浙江工业大学重点教材建设项目和2015年度浙江省课堂教学改革项目“《数字电路与数字逻辑》理论与实验相融合的课堂教学改革”（kg2015056）项目资助。
由于作者学识有限，书中难免有错误和不妥之处，望广大读者批评指正。如果在阅读本书的过程中发现错误或对本书有改进建议，请与本书的策划编辑联系E-mail：wyj@phei.com.cn。

                                                              作  者         
                                                     2017年1月于浙江工业大学

高等教材，数字电子技术

贾立新，男，浙江工业大学副教授，长期从事电类基础课程、电子设计专业课程教学，全国电子设计竞赛获奖团队优秀导师，出版多部教材，教学、写作经验丰富。

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数字电路（第3版）