数字电子技术（第二版）

从应用角度出发，系统地介绍数字电子技术的基本概念、基本理论和基本方法。主要内容包括：逻辑代数，门电路，组合逻辑电路，触发器，时序逻辑电路，半导体存储器，可编程逻辑器件，脉冲信号的产生与整形，模拟量与数字量的转换，实验与课程设计。

按照理论联系实际、循序渐进、便于教与学的原则编写，注重“讲、学、做”统一协调。全书叙述简明，概念清楚；知识结构合理，重点突出；深入浅出，通俗易懂，图文并茂；例题、习题丰富，各章均有学习要求、概述和小结；书末附有部分习题参考答案。

第二版前言

本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材（高职高专教育）。在本书第一版的基础上，编者根据多年的教学经验和对课程改革的实践尝试，听取众多使用本教材师生的宝贵意见和建议，依据教育部最新制订的《高职高专数字电子技术课程教学基本要求》，继续遵循本书第一版的编写原则，结合目前数字集成电路的发展和应用情况，在具体内容和体系结构上，主要做了以下几个方面的修订：

（1）鉴于第一版前3章的篇幅过于庞大，为了更方便于组织教学，使本书的结构更趋合理，系统性更强，使学生更容易建立完整有序的知识体系，第二版在体系上和结构上都做了较大幅度的调整，将门电路、触发器、半导体存储器、可编程逻辑器件从中分离出来，分别单独成章。此外，在脉冲波形的产生和整形一章中，将用得十分广泛的555集成定时器及其应用作为重点，集中予以介绍。

（2）数制转换、逻辑函数的表示方法、组合逻辑电路的分析、组合逻辑电路的设计、时序逻辑电路的分析、时序逻辑电路的设计、计数器、模拟量与数字量的转换、用数据选择器实现组合逻辑函数、触发器逻辑功能的转换等内容均作了改写，或加强了基础性、应用性和科学性，或叙述更为简洁精炼，通俗易懂，符合认识规律。

（3）鉴于目前可编程逻辑器件发展较快，在各种高科技电子产品和数字电路中的应用也日渐广泛，为了反映数字电子技术的新技术和新动向，以适应数字电子技术发展和变化的需要，增加了可编程阵列逻辑、通用阵列逻辑、复杂可编程逻辑器件、现场可编程门阵列以及MAX+plusⅡ开发工具等内容。

（4）删去了二—十进制加法计数器等部分内容和一些偏难的例题和习题，使之更适应高职高专数字电子技术课程的要求。

本书的修订是在中国水利水电出版社指导下完成的。全书由李中发任主编，负责全书的组织、修改和定稿工作；胡锦、方厚辉、谢胜曙任副主编。参加本书修订工作的有：李中发、胡锦、方厚辉、谢胜曙、张晚英、彭敏放、江亚群、邹津海、陈洪云、向阳、邓晓、姜燕、谭阳红、黄清秀、陈玉英、李珊珊、陈南放。

限于编者水平，书中缺点错误在所难免，恳请广大读者提出宝贵意见，以便修改。编者的E-mail地址为：li_zhongfa@tom.com。

编 者

2007年1月

序
第二版前言
第一版前言
第1章 逻辑代数 1
学习要求 1
1.1 概述 1
1.1.1 数字信号与数字电路 1
1.1.2 数字电路的特点与分类 2
1.2 数制与编码 3
1.2.1 数制 3
1.2.2 数制转换 5
1.2.3 编码 8
1.3 逻辑代数的基本概念 9
1.3.1 基本逻辑运算 9
1.3.2 复合逻辑运算 13
1.3.3 逻辑函数及其相等概念 15
1.4 逻辑代数的公式、定理和规则 16
1.4.1 逻辑代数的公式和定理 16
1.4.2 逻辑代数运算的基本规则 18
1.4.3 逻辑函数的表达式 19
1.5 逻辑函数的化简 21
1.5.1 逻辑函数的最简表达式 21
1.5.2 逻辑函数的公式化简法 22
1.5.3 逻辑函数的图形化简法 24
1.5.4 含随意项的逻辑函数的化简 28
1.6 逻辑函数的表示方法及其相互转换 31
1.6.1 逻辑函数的表示方法 31
1.6.2 逻辑函数几种表示方法之间的转换 33
小结 35
习题 36
第2章 门电路 40
学习要求 40
2.1 半导体元件的开关特性 40
2.1.1 二极管的开关特性 40
2.1.2 晶体管的开关特性 41
2.1.3 场效应管的开关特性 44
2.2 分立元件门电路 44
2.2.1 二极管与门 45
2.2.2 二极管或门 45
2.2.3 晶体管非门 46
2.2.4 复合门电路 48
2.3 TTL集成门电路 49
2.3.1 TTL与非门 49
2.3.2 其他功能的TTL门电路 50
2.3.3 TTL集电极开路门和三态门 53
2.3.4 TTL集成电路的主要参数 55
2.4 CMOS集成门电路 56
2.4.1 CMOS反相器 56
2.4.2 其他功能的CMOS门电路 57
2.4.3 CMOS漏极开路门、三态门和传输门 58
2.4.4 CMOS集成电路的特点 59
2.5 集成门电路的使用 60
2.5.1 集成电路使用时的注意事项 60
2.5.2 TTL电路和CMOS电路的连接 61
小结 61
习题 62
第3章 组合逻辑电路 66
学习要求 66
3.1 组合逻辑电路的分析与设计 66
3.1.1 概述 66
3.1.2 组合逻辑电路的分析 67
3.1.3 组合逻辑电路的设计 70
3.1.4 组合逻辑电路中的竞争冒险 74
3.2 加法器 76
3.2.1 半加器和全加器 76
3.2.2 加法器 78
3.2.3 加法器的应用 80
3.3 数值比较器 81
3.3.1 1位数值比较器 81
3.3.2 4位数值比较器 82
3.3.3 数值比较器的位数扩展 83
3.4 编码器 84
3.4.1 二进制编码器 84
3.4.2 二—十进制编码器 87
3.5 译码器 90
3.5.1 二进制译码器 90
3.5.2 二—十进制译码器 92
3.5.3 显示译码器 94
3.5.4 译码器的应用 96
3.6 数据选择器 99
3.6.1 4选1数据选择器 99
3.6.2 集成数据选择器 99
3.6.3 用数据选择器实现组合逻辑函数 100
3.7 数据分配器 105
3.7.1 1路—4路数据分配器 105
3.7.2 集成数据分配器及其应用 106
小结 107
习题 107
第4章 触发器 114
学习要求 114
4.1 基本RS触发器 114
4.1.1 概述 114
4.1.2 基本RS触发器的逻辑功能分析 115
4.1.3 基本RS触发器的逻辑功能描述 116
4.1.4 集成基本RS触发器 117
4.2 同步触发器 118
4.2.1 同步RS触发器 118
4.2.2 同步JK触发器 119
4.2.3 同步D触发器 121
4.3 主从触发器 122
4.3.1 主从RS触发器 122
4.3.2 主从JK触发器 123
4.4 边沿触发器 127
4.4.1 边沿D触发器 127
4.4.2 边沿JK触发器 128
4.5 不同类型触发器间的相互转换 130
4.5.1 触发器逻辑功能分类 130
4.5.2 触发器逻辑功能的转换 132
小结 134
习题 134
第5章 时序逻辑电路 139
学习要求 139
5.1 时序逻辑电路的特点与分类 139
5.1.1 时序逻辑电路的特点 139
5.1.2 时序逻辑电路逻辑功能表示方法 140
5.1.3 时序逻辑电路的分类 140
5.2 时序逻辑电路的分析 141
5.2.1 同步时序逻辑电路的分析 141
5.2.2 异步时序逻辑电路的分析 146
5.3 计数器 148
5.3.1 二进制计数器 148
5.3.2 十进制计数器 157
5.3.3 集成计数器 164
5.3.4 N进制计数器 170
5.4 寄存器 177
5.4.1 基本寄存器 178
5.4.2 移位寄存器 179
5.4.3 寄存器的应用 182
5.5 顺序脉冲发生器 185
5.5.1 计数器型顺序脉冲发生器 185
5.5.2 移位型顺序脉冲发生器 187
5.6 时序逻辑电路的设计 188
5.6.1 同步时序逻辑电路的设计 188
5.6.2 异步时序逻辑电路的设计 194
小结 197
习题 197
第6章 半导体存储器 204
学习要求 204
6.1 只读存储器 204
6.1.1 ROM的结构 205
6.1.2 ROM的工作原理 205
6.1.3 ROM的应用 208
6.1.4 ROM容量扩展 212
6.2 随机存取存储器 214
6.2.1 RAM的结构 214
6.2.2 RAM容量的扩展 216
小结 217
习题 218
第7章 可编程逻辑器件 221
学习要求 221
7.1 简单可编程逻辑器件 221
7.1.1 PLD的结构、分类和内部电路表示方法 222
7.1.2 PROM及其应用 224
7.1.3 PLA及其应用 226
7.1.4 PAL及其应用 227
7.1.5 GAL 230
7.2 高密度可编程逻辑器件 233
7.2.1 CPLD 233
7.2.2 FPGA 235
7.2.3 CPLD/FPGA的编程技术 238
7.3 PLD开发工具MAX+plusⅡ 239
7.3.1 PLD的设计过程 240
7.3.2 设计输入 241
7.3.3 设计实现 245
7.3.4 设计校验 246
7.3.5 下载编程 248
小结 248
习题 249
第8章 脉冲信号的产生与整形 252
学习要求 252
8.1 555定时器及其应用 252
8.1.1 555定时器的结构和工作原理 252
8.1.2 单稳态触发器 253
8.1.3 多谐振荡器 254
8.1.4 施密特触发器 256
8.2 由门电路构成的单稳态触发器 258
8.2.1 微分型单稳态触发器 258
8.2.2 积分型单稳态触发器 259
8.2.3 集成单稳态触发器 259
8.3 由门电路构成的多谐振荡器 261
8.3.1 RC环形多谐振荡器 261
8.3.2 CMOS多谐振荡器 262
8.3.3 石英晶体多谐振荡器 262
8.4 由门电路构成的施密特触发器 263
8.4.1 由门电路构成的施密特触发器 263
8.4.2 集成施密特触发器 264
小结 265
习题 265
第9章 模拟量与数字量的转换 269
学习要求 269
9.1 数模转换器 269
9.1.1 数模转换器的基本原理 269
9.1.2 T型电阻网络数模转换器 270
9.1.3 倒T型电阻网络数模转换器 272
9.1.4 集成数模转换器及其应用 274
9.1.5 数模转换器的主要技术指标 274
9.2 模数转换器 275
9.2.1 模数转换器的基本原理 275
9.2.2 并联比较型模数转换器 277
9.2.3 逐次逼近型模数转换器 278
9.2.4 双积分型模数转换器 280
9.2.5 集成模数转换器及其应用 282
9.2.6 模数转换器的主要技术指标 284
小结 284
习题 284
第10章 实验和课程设计 286
学习要求 286
10.1 常用仪器与设备 286
10.1.1 数字实验仪 286
10.1.2 数字万用表 287
10.1.3 逻辑笔 288
10.1.4 示波器 288
10.2 电子电路设计的基础知识 289
10.2.1 电子电路一般设计方法 289
10.2.2 电子电路的调试 292
10.2.3 电路故障的检测与排除 295
10.2.4 数字电路设计举例 298
10.3 数字电路实验 303
10.3.1 仪器使用和门电路测试 303
10.3.2 组合逻辑电路的设计与调试 305
10.3.3 加法器应用电路的设计与调试 306
10.3.4 编码器和译码器应用电路的设计与调试 307
10.3.5 数据选择器和数据分配器应用电路的设计与调试 308
10.3.6 触发器逻辑功能测试及其简单应用研究 310
10.3.7 时序逻辑电路的测试 312
10.3.8 时序逻辑电路的设计与测试 313
10.3.9 N进制计数器的设计与测试 314
10.3.10 计数器应用电路的设计与测试 316
10.3.11 移位寄存器 318
10.3.12 555定时器应用电路的设计与测试 320
10.4 数字电子技术课程设计 321
10.4.1 数字电子钟 321
10.4.2 交通信号灯 324
10.4.3 数字频率计 328
10.4.4 智力竞赛抢答器 331
部分习题参考答案 336
参考文献 344

1. 数字电子技术 [主编 覃爱娜]
2. 电路与电子技术Ⅰ—数字电子技术 [主编 郑玉珍 王淑琴]
3. 数字电子电路分析与应用 [闫学敏 董圣英]
4. 数字电子技术 [主编 陈明义]
5. 数字电子技术案例教程 [主 编 刘晓阳 王平]
6. 数字电子技术 [卜锡滨 主 编 ]
7. 数字电子技术基础（第五版）同步辅导及习题全解 [主编 于登峰 边文思]
8. 数字电子技术基础简明教程（第三版）同步辅导及习题全解 [苏志平]
9. 数字电子技术 [陈仲林 主编]
10. 数字电子技术实验指导书 [周红军 主编]