基本介紹
主要內容,圖書目錄,
主要內容
《數字電子技術套用基礎》是趙景波編著的一本圖書，該書主要內容包括數字電路的基本知識、邏輯門電路、組合邏輯電路、集成觸發器、時序邏輯電路、脈衝波形的產生和變換、D/A和A/D轉換器、存儲器和可程式邏輯器件及數字電路的綜合訓練。《數字電子技術套用基礎》以現代數字電子技術的基本知識、基本理論為主線，將數字電子技術的基本理論與各種新技術有機地結合在一起；以套用為目的，在保證科學性的前提下，從工程觀點考慮，刪繁就簡，使理論分析重點突出、概念清楚、實用性強。在內容安排上，以培養讀者的工作能力為目的，將理論知識的講授與技能訓練有機結合，將能力培養貫穿於整個教學過程中。
《數字電子技術套用基礎》可作為高職高專院校電子、通信、機電一體化、電氣自動化等專業的教材，也可作為其他工程技術或維修人員參考用書。
圖書目錄
第1章 數字電路的基本知識 1
1.1 數字電路概述 1
1.1.1 電子技術的發展 1
1.1.2 數位訊號 1
1.1.3 數字電路 2
1.1.4 數字電路的分類和學習方法 3
1.2 數制和碼制 3
1.2.1 數制 3
1.2.2 二進制碼 5
1.2.3 字元、數字代碼 6
1.3 邏輯代數的基本運算 7
1.3.1 與運算 7
1.3.2 或運算 8
1.3.3 非運算 8
1.4 邏輯函式 9
1.4.1 邏輯函式的表示方法 10
1.4.2 邏輯代數的基本公式和規則 11
1.4.3 邏輯函式的化簡 12
1.5 知識拓展 14
邏輯函式的卡諾圖化簡法 14
小結 16
習題 16
第2章 邏輯門電路 19
2.1 二極體和三極體的開關特性 19
2.1.1 二極體的開關特性 19
2.1.2 三極體的開關特性 20
2.2 基本邏輯門電路 21
2.2.1 二極體與門電路 21
2.2.2 二極體或門電路 21
2.2.3 三極體非門電路 22
2.2.4 DTL與非門電路 22
2.3 TTL集成門電路 22
2.3.1 TTL與非門的基本知識 22
2.3.2 TTL門電路集成晶片介紹 27
2.4 CMOS集成門電路 29
2.4.1 CMOS非門 30
2.4.2 其他的CMOS門電路 30
2.4.3 CMOS邏輯門電路的系列 31
2.5 知識拓展 32
2.5.1 其他類型的TTL門電路 32
2.5.2 集成門電路輸入、輸出的處理 34
2.6 實驗 36
門電路邏輯功能及測試 36
2.7 實訓 38
TTL與非門參數測試 38
小結 40
習題 40
第3章 組合邏輯電路 43
3.1 組合邏輯電路的分析 43
3.1.1 組合邏輯電路功能的描述 43
3.1.2 組合邏輯電路的分析方法 43
3.2 組合邏輯電路的設計方法 45
3.3 編碼器 46
3.3.1 普通編碼器 47
3.3.2 優先編碼器 48
3.3.3 編碼器的擴展 50
3.4 解碼器 51
3.4.1 二進制解碼器 51
3.4.2 解碼器的擴展 52
3.4.3 由解碼器構成數據分配器 53
3.4.4 顯示解碼器 53
3.5 數據選擇器 56
3.5.1 4選1數據選擇器 56
3.5.2 集成數據選擇器 57
3.5.3 數據選擇器的套用 57
3.6 加法器 58
3.6.1 半加器 58
3.6.2 全加器 59
3.6.3 加法器的套用 60
3.7 數值比較器 61
3.7.1 1位數值比較器 61
3.7.2 集成數值比較器 62
3.7.3 數值比較器的套用 62
3.8 知識拓展 63
3.8.1 組合邏輯電路的競爭冒險 63
3.8.2 中規模組合邏輯模組及其套用 65
3.9 實驗 67
組合邏輯電路功能測試 67
3.10 實訓 68
3.10.1 三變數組合邏輯電路設計 68
3.10.2 解碼顯示電路設計 69
小結 70
習題 70
第4章 集成觸發器 74
4.1 基本RS觸發器 74
4.1.1 電路結構和工作原理 74
4.1.2 觸發器的功能描述方法 76
4.2 同步RS觸發器 77
4.3 主從JK觸發器 78
4.4 邊沿D觸發器 80
4.5 T觸發器 82
4.6 觸發器的套用 82
4.7 集成觸發器 84
4.8 知識拓展 87
4.8.1 觸發器邏輯功能的轉換 87
4.8.2 CMOS邊沿D觸發器 89
4.9 實驗 90
集成觸發器邏輯功能測試 90
小結 93
習題 94
第5章 時序邏輯電路 97
5.1 概述 97
5.2 計數器 100
計數器就是實現這種運算的邏輯電路，計數器在數字系統中主要是對脈衝的個數進行計數，以實現測量、計數和控制的功能，同時兼有分頻功能，計數器是由基本的計數單元和一些控制門所組成，計數單元則由一系列具有存儲信息功能的各類觸發器構成，這些觸發器有RS觸發器、T觸發器、D觸發器及JK觸發器等。計數器在數字系統中套用廣泛，如在電子計算機的控制器中對指令地址進行計數，以便順序取出下一條指令，在運算器中作乘法、除法運算時記下加法、減法次數，又如在數字儀器中對脈衝的計數等等。計數器可以用來顯示產品的工作狀態，一般來說主要是用來表示產品已經完成了多少份的折頁配頁工作。它主要的指標在於計數器的位數，常見的有3位和4位的。很顯然，3位數的計數器最大可以顯示到999，4位數的最大可以顯示到9999。
5.2.1 二進制計數器 100
5.2.2 集成二進制計數器 103
5.3 暫存器 106
5.3.1 移位暫存器 106
移位暫存器
目前常用的集成移位暫存器種類很多，如74164、74165、74166、74595均為八位單向移位暫存器，74195為四位單向移存器，74194為四位雙向移位存器，74198為八位雙向移位存器。
5.3.2 集成暫存器 108
5.4 知識拓展 110
5.4.1 十進制計數器 110
5.4.2 數碼暫存器 113
5.4.3 異步時序邏輯電路分析 114
5.4.4 中規模時序邏輯電路 115
5.5 實驗 116
計數、解碼和顯示電路 116
5.6 實訓 118
5.6.1 計數器的功能測試 118
5.6.2 暫存器的功能測試 120
小結 121
習題 121
第6章 脈衝波形的產生與變換 124
6.1 常用的脈衝波形 124
6.2 555定時器 125
6.2.1 555定時器的電路結構與工作原理 125
6.2.2 555定時器的功能 126
6.3 施密特觸發器 127
施密特觸發器也有兩個穩定狀態，但與一般觸發器不同的是，施密特觸發器採用電位觸發方式，其狀態由輸入信號電位維持；對於負向遞減和正向遞增兩種不同變化方向的輸入信號，施密特觸發器有不同的閥值電壓。
門電路有一個閾值電壓，當輸入電壓從低電平上升到閾值電壓或從高電平下降到閾值電壓時電路的狀態將發生變化。施密特觸發器是一種特殊的門電路，與普通的門電路不同，施密特觸發器有兩個閾值電壓，分別稱為正向閾值電壓和負向閾值電壓。在輸入信號從低電平上升到高電平的過程中使電路狀態發生變化的輸入電壓稱為正向閾值電壓，在輸入信號從高電平下降到低電平的過程中使電路狀態發生變化的輸入電壓稱為負向閾值電壓。正向閾值電壓與負向閾值電壓之差稱為回差電壓。
它是一種閾值開關電路，具有突變輸入——輸出特性的門電路。這種電路被設計成阻止輸入電壓出現微小變化（低於某一閾值）而引起的輸出電壓的改變。
利用施密特觸發器狀態轉換過程中的正反饋作用，可以把邊沿變化緩慢的周期性信號變換為邊沿很陡的矩形脈衝信號。輸入的信號只要幅度大於vt+，即可在施密特觸發器的輸出端得到同等頻率的矩形脈衝信號。
當輸入電壓由低向高增加，到達V+時，輸出電壓發生突變，而輸入電壓Vi由高變低，到達V-，輸出電壓發生突變，因而出現輸出電壓變化滯後的現象，可以看出對於要求一定延遲啟動的電路，它是特別適用的.
從感測器得到的矩形脈衝經傳輸後往往發生波形畸變。當傳輸線上的電容較大時，波形的上升沿將明顯變緩；當傳輸線較長，而且接受端的阻抗與傳輸線的阻抗不匹配時，在波形的上升沿和下降沿將產生振盪現象；當其他脈衝信號通過導線間的分布電容或公共電源線疊加到矩形脈衝信號時，信號上將出現附加的噪聲。無論出現上述的那一種情況，都可以通過用施密特反相觸發器整形而得到比較理想的矩形脈衝波形。只要施密特觸發器的vt+和vt-設定得合適，均能收到滿意的整形效果。
6.4 單穩態觸發器 129
1.單穩態觸發器只有一個穩定狀態，一個暫穩態。
2.在外加脈衝的作用下，單穩態觸發器可以從一個穩定狀態翻轉到一個暫穩態。
3.由於電路中RC延時環節的作用，該暫態維持一段時間又回到原來的穩態，暫穩態維持的時間取決於RC的參數值。
6.5 多諧振盪器 133
多諧振盪器：利用深度正反饋，通過阻容耦合使兩個電子器件交替導通與截止，從
而自激產生方波輸出的振盪器。常用作方波發生器。
多諧振盪器是一種能產生矩形波的自激振盪器，也稱矩形波發生器。“多諧”指矩形波中除了基波成分外，還含有豐富的高次諧波成分。多諧振盪器沒有穩態，只有兩個暫穩態。在工作時，電路的狀態在這兩個暫穩態之間自動地交替變換，由此產生矩形波脈衝信號，常用作脈衝信號源及時序電路中的時鐘信號。
電路啟動過程當電路剛接上電源時，兩個電晶體都是截止狀態。不過，當這兩個電晶體的基極電壓一起上升時，由於電晶體製造過程中不可能把每個電晶體的導通延時控制得一樣，所以必然有其中一個電晶體搶先導通。於是此電路便進入其中一種狀態，而且也保證可以持續振盪。
振盪周期粗略的來說，狀態一（輸出高電位）的持續時間與R1、C1相關，狀態二的持續時間與R2、C2相關。因為R1、R2、C1、C2都可以自由配置，因此可以自由決定振壓周期及duty cycle。
不過，在每個狀態的持續時間是由電容在充電開始時的初始狀態（電容兩端的電壓）決定的，而這又與前一個狀態中的放電量有關；前一個階段的放電量又由放電過程中電流通過的電阻R1、R4與放電過程的持續時間決定…。總而言之，在剛啟動電路時，要花費頗長的時間把電容充電（一般而言電容兩端在未啟動時是完全放電的），不過之後的各個階段的持續時間便會變短並趨於穩定。
因為多諧振盪器是利用電流的充電過程控制周期，所以振盪周期同時也與輸出端流出多諧振盪器的電流量有關。
由於種種不隱定因素對多諧振盪器振盪周期的影響，因此在實作中通常使用更精確的計時積體電路取代單純的多諧振盪器電路。
6.6 555定時器的套用 135
6.7 知識拓展 136
集成門電路構成的脈衝整形電路 136
6.8 實驗 137
脈衝波形的產生與整形 137
6.9 實訓 139
555定時器的設計套用 139
小結 140
習題 141
第7章 D/A和A/D轉換器 143
7.1 D/A轉換器 143
7.1.1 DAC的基本原理 143
7.1.2 變換網路 144
7.1.3 模擬開關 145
7.1.4 D/A轉換器的主要技術指標 145
7.1.5 集成D/A轉換器 146
7.2 A/D轉換器 148
7.2.1 採樣和保持 148
7.2.2 量化和編碼 149
7.2.3 常用A/D轉換器 149
7.2.4 A/D轉換器的主要技術指標 151
7.2.5 集成A/D轉換器 152
7.3 知識拓展 153
7.3.1 數據採集和控制系統：壓力
溫度控制儀 153
7.3.2 常用D/A轉換器和A/D
轉換器介紹 154
小結 157
習題 157
第8章 存儲器和可程式邏輯器件 160
8.1 存儲器 160
8.1.1 隨機存取存儲器 160
8.1.2 唯讀存儲器 165
8.2 可程式邏輯器件 169
8.2.1 可程式邏輯器件的特點及表示方法 169
8.2.2 可程式陣列邏輯（PAL） 170
8.2.3 通用陣列邏輯（GAL） 171
8.3 CPLD、FPGA和系統編程技術簡介 173
8.3.1 CPLD簡介 173
8.3.2 FPGA簡介 173
8.3.3 ISP技術簡介 174
小結 174
習題 174
第9章 數字電路的綜合訓練 177
9.1 數字電路系統的功能分析 177
9.1.1 計程車計費器電路 177
9.1.2 數字搶答器電路 181
9.2 數字電路系統的調試 183
9.2.1 電路調試的一般步驟 183
9.2.2 電路調試的問題 184
9.3 數字電路故障的診斷與排除 185
9.4 綜合實訓 189
9.4.1 搶答器的分析與設計 189
9.4.2 數字萬用表的總裝 190
小結 196
習題 197
附錄A 電子設計自動化簡介 198
附錄B 數字電路新、舊圖形符號對照 206
附錄C 常用積體電路型號及引腳圖 208
附錄D TTL74系列器件介紹 211
附錄E CD45系列器件介紹 215
附錄F CD40系列器件介紹 217
附錄G A/D和D/A轉換器件介紹 220
附錄H 存儲器器件介紹 225
參考文獻 227
……
