数字电子技术PDF电子书下载

第1章 基本概念 1

1.1 数字量与模拟量 1

1.1.1 模拟电子系统 2

1.1.2 使用数字方法与模拟方法的系统 2

1.1.3 机电一体化 2

1.2 二进制数、逻辑电平和数字波形 3

1.2.1 二进制数 3

1.2.2 逻辑电平 4

1.2.3 数字波形 4

1.2.4 数字波形携带二进制信息 6

1.2.5 数据传输 7

1.3 固定功能的逻辑设备 8

1.3.1 集成电路的封装 9

1.3.2 引脚编号 10

1.3.3 固定功能的集成电路的集成度分类 10

判断题 11

自测题 11

习题 11

答案 13

第2章 数字系统、运算和编码 14

2.1 十进制数 14

2.2 二进制数 15

2.2.1 二进制计数 15

2.2.2 二进制数的加权结构 16

2.2.3 二进制数到十进制数的转换 17

2.3 十进制数到二进制数的转换 17

2.3.1 权和的方法 17

2.3.2 重复除以2的方法 18

2.3.3 十进制小数转换为二进制数 19

2.4 二进制算术 19

2.4.1 二进制加法 19

2.4.2 二进制减法 20

2.4.3 二进制乘法 21

2.4.4 二进制除法 21

2.5 二进制数的反码和补码 22

2.5.1 求二进制数的反码 22

2.5.2 求二进制数的补码 22

2.6 带符号数 23

2.6.1 符号位 23

2.6.2 符号数值形式 23

2.6.3 反码形式 24

2.6.4 补码形式 24

2.6.5 带符号数的十进制值 24

2.6.6 带符号整数的表示范围 26

2.6.7 浮点数 26

2.7 带符号数的算术运算 28

2.7.1 加法 28

2.7.2 减法 29

2.7.3 乘法 30

2.7.4 除法 32

2.8 十六进制数 33

2.8.1 十六进制计数 34

2.8.2 二进制数到十六进制数的转换 34

2.8.3 十六进制数到二进制数的转换 34

2.8.4 十六进制数到十进制数的转换 35

2.8.5 十进制数到十六进制数的转换 35

2.8.6 十六进制加法 36

2.8.7 十六进制减法 36

2.9 八进制数 38

2.9.1 八进制数到十进制数的转换 38

2.9.2 十进制数到八进制数的转换 39

2.9.3 八进制数到二进制数的转换 39

2.9.4 二进制数到八进制数的转换 39

2.10 二－十进制编码（BCD） 40

2.10.1 8421 BCD码 40

2.10.2 BCD码加法 41

2.11 数字编码 42

2.11.1 格雷码 42

2.11.2 典型应用 44

2.12 错误检测码 45

2.12.1 错误检测的奇偶校验法 45

2.12.2 循环冗余校验码（CRC） 46

判断题 49

自测题 49

习题 50

答案 54

第3章 逻辑门 58

3.1 反相器 58

3.1.1 否定和极性指示 58

3.1.2 反相器真值表 58

3.1.3 反相器运算 59

3.1.4 时序图 59

3.1.5 反相器的逻辑表达式 59

3.1.6 应用举例 60

3.2 与门 60

3.2.1 与门运算 61

3.2.2 与门真值表 61

3.2.3 具有波形输入的与门运算 62

3.2.4 与门的逻辑表达式 64

3.2.5 应用举例 64

3.3 或门 66

3.3.1 或门运算 66

3.3.2 或门真值表 66

3.3.3 具有波形输入的或门运算 66

3.3.4 或门的逻辑表达式 68

3.3.5 应用举例 69

3.4 与非门 69

3.4.1 与非门运算 70

3.4.2 具有波形输入的与非门运算 70

3.4.3 与非门的逻辑表达式 73

3.5 或非门 73

3.5.1 或非门运算 73

3.5.2 具有波形输入的或非门运算 74

3.5.3 或非门的逻辑表达式 76

3.6 异或门和同或门 76

3.6.1 异或门 76

3.6.2 同或门 77

3.6.3 具有波形输入的运算 78

3.6.4 应用举例 79

3.7 固定功能的逻辑门 79

3.7.1 74系列逻辑门功能 79

3.7.2 74系列逻辑电路 82

3.7.3 工作特性和参数 85

判断题 89

自测题 89

习题 90

答案 93

第4章 布尔代数和逻辑化简 97

4.1 布尔运算和表达式 97

4.1.1 布尔加法 97

4.1.2 布尔乘法 98

4.2 布尔代数的定律和法则 98

4.2.1 布尔代数的定律 98

4.2.2 布尔代数的法则 100

4.3 德·摩根定理 103

4.3.1 德·摩根定理的应用 105

4.4 逻辑电路的布尔分析 106

4.4.1 逻辑电路的布尔表达式 106

4.4.2 构建逻辑电路的真值表 107

4.5 使用布尔代数进行化简 108

4.6 布尔表达式的标准形式 111

4.6.1 乘积项之和（SOP）形式 111

4.6.2 一般表达式向乘积项之和形式的转换 112

4.6.3 最小项（标准乘积项）之和形式 113

4.6.4 和项之乘积（POS）形式 114

4.6.5 最大项（标准和项）之乘积形式 115

4.6.6 把最小项之和转换为最大项之乘积 116

4.7 布尔表达式和真值表 117

4.7.1 把乘积项之和表达式转换为真值表的形式 117

4.7.2 把和项之乘积表达式转换为真值表的形式 117

4.7.3 从真值表确定标准表达式 118

4.8 卡诺图 119

4.8.1 3变量卡诺图 120

4.8.2 4变量卡诺图 120

4.8.3 小方格相邻 121

4.8.4 Q-M（奎恩－麦克拉斯基）方法 121

4.8.5 Espresso算法 121

4.9 卡诺图乘积项之和的最小化 122

4.9.1 最小项之和表达式的卡诺图映射 122

4.9.2 非最小项之和表达式的卡诺图映射 123

4.9.3 乘积项之和表达式的卡诺图化简 124

4.9.4 直接从真值表映射 127

4.9.5 “无关”项 128

4.10 卡诺图和项之乘积的最小化 129

4.10.1 最大项之乘积表达式的卡诺图映射 129

4.10.2 和项之乘积表达式的卡诺图化简 130

4.10.3 使用卡诺图在和项之乘积与乘积项之和之间进行转换 131

4.11 Q-M方法 132

判断题 135

自测题 135

习题 136

答案 141

第5章 组合逻辑分析 146

5.1 基本组合逻辑电路 146

5.1.1 与－或逻辑 146

5.1.2 与－或－非逻辑 147

5.1.3 异或逻辑 148

5.1.4 同或逻辑 149

5.2 组合逻辑电路的实现 150

5.2.1 从布尔表达式到逻辑电路 150

5.2.2 从真值表到逻辑电路 152

5.3 与非门和或非门的通用特性 155

5.3.1 与非门作为通用的逻辑元件 155

5.3.2 或非门作为通用的逻辑元件 156

5.4 使用与非门和或非门的组合逻辑 157

5.4.1 与非逻辑 157

5.4.2 或非逻辑 159

5.5 具有脉冲波形输入的逻辑电路运算 161

判断题 163

自测题 163

习题 164

答案 168

第6章 组合逻辑电路 171

6.1 基本加法器 171

6.1.1 半加器 171

6.1.2 全加器 172

6.2 并行二进制加法器 174

6.2.1 4位并行加法器 175

6.2.2 4位并行加法器的真值表 175

6.2.3 加法器扩展 176

6.2.4 应用举例 177

6.3 异步进位与超前进位加法器 179

6.3.1 异步进位加法器 179

6.3.2 超前进位加法器 179

6.3.3 超前进位与异步进位加法器的组合 181

6.4 比较器 182

6.4.1 相等 182

6.4.2 不相等 183

6.5 译码器 185

6.5.1 基本二进制译码器 185

6.5.2 4位译码器 186

6.5.3 BCD－十进制译码器 188

6.5.4 BCD-7段译码器 189

6.5.5 4位显示器的灭零 190

6.6 编 码器 191

6.6.1 十进制－BCD编码器 191

6.6.2 应用举例 193

6.7 代码转换器 194

6.7.1 BCD－二进制转换 194

6.7.2 二进制－格雷码和格雷码－二进制转换 196

6.8 多路复用器（数据选择器） 196

6.8.1 应用举例 200

6.9 多路分配器 203

6.9.1 4线-16线多路分配器 204

6.10 奇偶发生器／校验器 204

6.10.1 基本奇偶逻辑 205

6.10.2 数据传输系统的错误检测 206

判断题 207

自测题 208

习题 209

答案 215

第7章 锁存器、触发器和定时器 219

7.1 锁存器 219

7.1.1 S-R（置位－复位）锁存器 219

7.1.2 应用举例 222

7.1.3 门控S-R锁存器 223

7.1.4 门控D锁存器 223

7.2 边沿触发器 225

7.2.1 边沿触发的D触发器 225

7.2.2 边沿触发的J-K触发器 226

7.2.3 边沿触发操作 228

7.2.4 异步预置位和清零输入 231

7.3 触发器运算特性 234

7.3.1 传输延迟时间 234

7.3.2 建立时间 234

7.3.3 保持时间 235

7.3.4 最大时钟频率 235

7.3.5 脉冲宽度 235

7.3.6 功率损耗 235

7.3.7 触发器的具体比较 236

7.4 触发器应用 236

7.4.1 并行数据存储 236

7.4.2 分频 237

7.4.3 计数 239

7.5 单稳态触发器 240

7.5.1 不可重复触发单稳态触发器 242

7.5.2 可重复触发单稳态触发器 243

7.5.3 应用举例 244

7.5.4 555定时器 244

7.6 非稳态多谐振荡器 247

7.6.1 555定时器用作非稳态多谐振荡器 247

判断题 250

自测题 251

习题 252

答案 257

第8章 移位寄存器 260

8.1 移位寄存器的功能 260

8.2 移位寄存器数据输入／输出的类型 261

8.2.1 串行输入／串行输出移位寄存器 261

8.2.2 串行输入／并行输出移位寄存器 263

8.2.3 并行输入／串行输出移位寄存器 264

8.2.4 并行输入／并行输出移位寄存器 267

8.3 双向移位寄存器 268

8.4 移位寄存器计数器 271

8.4.1 约翰逊计数器 271

8.4.2 环形计数器 272

8.5 移位寄存器应用 273

8.5.1 时间延迟 273

8.5.2 串行到并行数据转换器 275

8.5.3 通用异步接收发送机（UART） 276

8.5.4 键盘译码器 278

8.6 关联标注的逻辑符号 280

判断题 281

自测题 281

习题 282

答案 285

第9章 计数器 288

9.1 有限状态机 288

9.1.1 有限状态机的一般模式 288

9.2 异步计数器 290

9.2.1 2位异步二进制计数器 290

9.2.2 异步译码计数器 293

9.3 同步计数器 296

9.3.1 2位同步二进制计数器 296

9.3.2 3位同步二进制计数器 297

9.3.3 4位同步二进制计数器 299

9.3.4 4位同步译码计数器 299

9.4 加／减同步计数器 302

9.5 同步计数器的设计 306

9.5.1 步骤1：状态图 306

9.5.2 步骤2：次态表 306

9.5.3 步骤3：触发器转换表 306

9.5.4 步骤4：卡诺图 306

9.5.5 步骤5：触发器输入的逻辑表达式 308

9.5.6 步骤6：计数器的实现 308

9.6 级联计数器 311

9.6.1 具有截断序列的级联计数器 314

9.7 计数器译码 315

9.7.1 译码假信号 316

9.8 计数器应用 318

9.8.1 数字时钟 318

9.8.2 停车控制 320

9.8.3 并行数据到串行数据的转换（多路复用） 321

9.9 关联标注的逻辑符号 323

判断题 324

自测题 324

习题 325

答案 330

第10章 数据存储 333

10.1 半导体存储器基础 333

10.1.1 二进制数据的单位：位、字节、半字节和字 333

10.1.2 基本半导体存储阵列 333

10.1.3 存储器地址和容量 334

10.1.4 存储器的基本操作 335

10.1.5 RAM和ROM 337

10.2 随机访问存储器（RAM） 337

10.2.1 RAM系列 337

10.2.2 静态RAM（SRAM） 338

10.2.3 异步SRAM的操作 339

10.2.4 具有突发特性的同步SRAM 341

10.2.5 高速缓冲存储器 343

10.2.6 动态RAM（DRAM）存储单元 344

10.2.7 DRAM的组成结构 345

10.2.8 DRAM的类型 348

10.3 只读存储器（ROM） 349

10.3.1 ROM系列 349

10.3.2 掩模ROM 349

10.3.3 ROM的组成结构 352

10.3.4 ROM存取时间 353

10.4 可编程ROM 353

10.4.1 PROM 353

10.4.2 EPROM 354

10.5 闪存 356

10.5.1 闪存单元 356

10.5.2 基本闪存操作 356

10.5.3 闪存阵列 357

10.5.4 闪存和其他存储器的比较 358

10.5.5 USB闪存 359

10.6 存储器扩展 360

10.6.1 字长扩展 360

10.6.2 字容量扩展 362

10.6.3 存储模块 363

10.7 特殊类型的存储器 365

10.7.1 先进先出（FIFO）存储器 365

10.7.2 FIFO寄存器的应用 366

10.7.3 后进先出（LIFO）存储器 366

10.7.4 CCD存储器 368

10.8 磁和光存储 369

10.8.1 磁存储 369

10.8.2 磁－光存储 372

10.8.3 光存储 372

判断题 374

自测题 374

习题 375

答案 378

第11章 数字信号处理 381

11.1 模拟信号转换为数字信号 381

11.1.1 采样和滤波 381

11.1.2 保持采样值 383

11.1.3 模－数转换 383

11.2 模－数转换方法 386

11.2.1 快速浏览运算放大器 386

11.2.2 快速（同时）模－数转换器 387

11.2.3 双积分模－数转换器 389

11.2.4 逐次渐近模－数转换器 390

11.2.5 求和－增量模－数转换器 392

11.2.6 测试模－数转换器 394

11.2.7 模－数转换错误 394

11.3 数－模转换方法 395

11.3.1 二进制权值输入数－模转换器 395

11.3.2 R/2R阶梯形数－模转换器 397

11.3.3 数－模转换器的性能特征 399

11.3.4 测试数－模转换器 400

11.3.5 数－模转换错误 400

11.3.6 重构滤波器 402

11.4 数字信号处理基础 402

判断题 403

自测题 403

习题 404

答案 407

第12章 数据传输 410

12.1 数据传输介质 410

12.1.1 电线连接 410

12.1.2 同轴电缆 410

12.1.3 双绞线电缆 411

12.1.4 光缆 411

12.1.5 光纤的数据通信链路 412

12.1.6 无线传输 413

12.2 数据传输方式和模式 414

12.2.1 串行和并行数据 414

12.2.2 异步数据 415

12.2.3 同步数据 415

12.2.4 传输速率 417

12.2.5 传输效率 418

12.2.6 传输模式 418

12.3 模拟信号的数字调制 418

12.3.1 幅移键控 418

12.3.2 频移键控 419

12.3.3 相移键控 419

12.3.4 正交调幅 420

12.3.5 星座图 420

12.4 数字信号的模拟调制 421

12.4.1 脉冲幅度调制 421

12.4.2 脉冲宽度调制 422

12.4.3 脉冲位置调制 423

12.4.4 脉冲编码调制 425

12.4.5 数字数据系统 426

12.5 多路复用和解复用 427

12.5.1 时分多路复用 427

12.5.2 频分多路复用 430

12.6 总线基础 431

12.6.1 总线 431

12.6.2 并行和串行总线 431

12.6.3 内部和外部总线 432

12.6.4 通用总线的特性 432

12.6.5 总线协议 433

12.6.6 同步和异步总线 433

12.6.7 单端总线和差分总线的比较 434

12.7 并行总线 435

12.7.1 PCI总线 435

12.7.2 PCI-X总线 435

12.7.3 PCI-Express总线 436

12.7.4 IEEE-488总线 436

12.7.5 并行SCSI总线 439

12.8 通用串行总线（USB） 439

12.8.1 USB电缆和连接器 440

12.8.2 USB的数据格式 441

12.9 其他串行总线 442

12.9.1 RS-232/422/423/485总线 442

12.9.2 SPI总线 444

12.9.3 I2C总线 444

12.9.4 CAN总线 445

12.9.5 法尔接口总线 446

12.9.6 串行SCSI总线 447

12.10 总线接口 447

12.10.1 基本多路复用总线 447

12.10.2 总线信号 448

12.10.3 将设备连接到总线 448

12.10.4 总线争用 450

12.10.5 多路复用I/O 450

判断题 451

自测题 452

习题 454

答案 458

奇数编号习题的答案 461