数字电路基础及快速识图

本书是“电子爱好者读本”之一，是初学者步入数字电子应用园地必读的基础读物。本书内容从数字信号特征和数字逻辑基础知识开始，分章介绍了逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序控制电路、数/模与模/数转换器、脉冲信号的产生与变换等。书中各章节内容选材讲究、体系严谨，在编写方法上由浅入深、层次分明、重点突出、语言简练、图文结合、可读性强。在讲解基础理论知识的同时，结合各章节内容，同步开辟了“识图与解读”、“用法与导读”、“跟我学设计”等栏目，以强化相关知识间的衔接，引导读者学用结合。在书最后设置了“综合应用与典型课题设计实例及其解读”一章，意在培养读者的综合应用能力，提升读者的读图能力、分析能力及自行设计能力。 　　本书适用于广大电子爱好者，大中专院校、技校以及职业院校的电气类、电子类、机电类专业的师生，以及有关工程技术人员、技师和维修人员。

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第1章 数字电路概论 1 1.1 模拟信号与数字信号 1 1.1.1 模拟量与模拟信号 2 1.1.2 数字量与数字信号 2 1.2 数字电路的特点 4 1.3 集成电路的分类及型号的命名 6 1.3.1 数字电路的有源器件及逻辑电平 6 1.3.2 集成电路的分类及型号的命名方法 7 小结 11 第2章 数字逻辑基础 12 2.1 数制与码制 12 2.1.1 计数体制 12 2.1.2 不同数制间的相互转换 14 2.1.3 码制 16 知识链接 在数字化设备中为什么采用二进制 18 2.2 逻辑代数基本概念和基本逻辑运算 18 2.2.1 逻辑代数基本概念 18 2.2.2 三种基本逻辑运算 19 知识链接 二进制加法运算和逻辑加法运算的含义和算法有何不同 22 逻辑代数与普通代数有什么区别 22 2.3 逻辑代数的基本公式、基本定律和运算规则 22 2.3.1 二值逻辑公理 23 2.3.2 逻辑代数的基本定律(定理) 23 2.3.3 逻辑代数的三个重要规则 24 2.4 逻辑函数的表示方法及相互转换 26 2.4.1 逻辑函数及其表示方法 26 2.4.2 逻辑函数的相互转换 28 2.5 逻辑函数的代数化简法(公式化简法) 29 2.6 逻辑函数的卡诺图化简法(几何化简法) 32 2.6.1 逻辑函数的最小项 32 2.6.2 逻辑函数的卡诺图表示法 34 2.6.3 用卡诺图表示逻辑函数 36 2.6.4 用卡诺图化简逻辑函数 37 2.6.5 具有无关项的逻辑函数的化简 40 小结 44 第3章 逻辑门电路 45 3.1 门电路概述 45 3.1.1 逻辑变量的两种取值及逻辑规定 45 3.1.2 门电路的组成和分类 46 3.2 二极管、三极管和MOS管的开关特性 47 3.2.1 半导体二极管的开关特性 48 3.2.2 半导体三极管的开关特性 49 3.2.3 MOS型场效应管的开关特性 51 3.3 分立元件逻辑门电路 53 3.3.1 二极管门电路 54 3.3.2 三极管非门电路(反相器) 55 3.3.3 MOS管非门电路 56 3.3.4 常用复合门电路 57 3.4 TTL集成门电路 59 3.4.1 TTL集成门电路及其集成器件系列 59 3.4.2 TTL非门(反相器) 61 识图与解读 TTL集成电路引脚(外引线)编号的判断方法 62 3.4.3 TTL与非门 62 识图与解读 TTL与非门电路的型号及通用性 66 采用与非门74LS00的交流电停电音响报警电路 68 3.4.4 集电极开路与非门(OC门) 70 3.4.5 三态输出门(TSL门) 72 3.4.6 其他TTL门电路 74 识图与解读 TTL器件型号的国际通用性及CT54/CT74系列 74 3.5 CMOS集成门电路 76 3.5.1 MOS集成门电路概述 76 3.5.2 CMOS集成门系列及其型号命名 76 3.5.3 CMOS反相器(非门) 78 识图与解读 采用反相器CC4069的双音发生器 80 3.5.4 CMOS与非门和或非门电路 82 3.5.5 其他CMOS集成门电路 83 用法与导读 集成门电路多余输入端的处理 85 3.6 CMOS电路与TTL电路的接口 87 3.6.1 接口电路简介 87 3.6.2 TTL电路驱动CMOS电路 88 3.6.3 CMOS电路驱动TTL电路 90 识图与解读 中、美、日三国常用门电路逻辑符号的认读 91 知识链接 八种门电路的逻辑关系、相应逻辑运算及其运算口诀 91 小结 93 第4章 组合逻辑电路 95 4.1 组合逻辑电路概述 95 4.2 组合逻辑电路的分析方法和设计方法 96 4.2.1 组合逻辑电路的分析方法 96 4.2.2 组合逻辑电路的设计方法 98 跟我学设计 组合逻辑电路应用实例设计(一) 100 组合逻辑电路应用实例设计(二) 101 组合逻辑电路应用实例设计(三) 101 4.3 加法器 102 4.3.1 半加器 103 4.3.2 全加器 104 4.3.3 多位加法和集成加法器 105 用法与导读 用一个四位加法器实现四位加法/减法器 106 知识链接 反码与补码 109 跟我学设计 组合逻辑电路应用实例设计(四) 109 4.4 编码器 111 4.4.1 二进制编码器 111 4.4.2 二-十进制编码器 112 4.4.3 优先编码器 114 4.4.4 通用型优先编码集成电路 115 用法与导读 用两片74148扩展为16-4线优先编码器 118 4.5 译码器 119 4.5.1 译码器概述 120 4.5.2 二进制译码器 120 用法与导读 用两片3-8线译码器74138组成一个4-16线译码器 122 4.5.3 二-十进制译码器(8421 BCD译码器) 123 跟我学设计 组合逻辑电路应用实例设计(五) 124 4.5.4 显示译码器 126 用法与导读 用8片74LS48组成具有灭零功能的数码显示系统 131 4.6 数据选择器和数据分配器 132 4.6.1 数据选择器 132 用法与导读 用两片74LS151组成一个十六选一数据选择器 135 4.6.2 数据分配器 136 跟我学设计 组合逻辑电路应用实例设计(六) 137 4.7 数值比较器 138 用法与导读 用两片7485(74LS85)级联扩展成8位数值比较器 140 小结 141 第5章 触发器 143 5.1 触发器概述 143 5.2 基本RS触发器 144 5.2.1 由与非门构成的基本RS触发器 144 用法与导读 采用基本RS触发器的防抖动开关 147 5.2.2 由或非门构成的基本RS触发器 148 5.2.3 集成基本RS触发器(三态RS锁存触发器) 148 跟我学设计 采用RS触发器的抢答器电路 150 5.3 同步触发器(钟控触发器) 151 5.3.1 同步RS触发器 152 5.3.2 同步JK触发器 154 5.4 边沿触发器 156 5.4.1 下降沿JK触发器 157 5.4.2 集成边沿JK触发器 159 5.4.3 T触发器和T′触发器 161 5.5 边沿触发维持阻塞D触发器 162 5.5.1 维持阻塞D触发器 162 5.5.2 集成D触发器 165 识图与解读 触发器的类型与新旧逻辑符号 167 5.6 不同类型触发器间的相互转换 168 5.6.1 触发器间的转换 168 5.6.2 JK触发器转换成D、T(T′)和RS触发器 169 5.6.3 D触发器转换成JK、T、T′和RS触发器 170 识图与解读 触发器电路结构的演变与特性改善解读 171 小结 172 第6章 时序逻辑电路 175 6.1 时序逻辑电路概述 175 6.1.1 时序逻辑电路的结构和主要特点 175 6.1.2 时序逻辑电路的知识结构和内容 176 6.2 时序逻辑电路的分析方法 176 6.2.1 同步时序逻辑电路的分析方法 177 6.2.2 异步时序逻辑电路的分析方法 180 6.3 同步计数器 182 6.3.1 同步二进制计数器 183 6.3.2 集成同步二进制计数器 185 6.3.3 用同步二进制计数器构成N进制计数器 187 用法与导读 用两片74161构成二十四进制计数器 189 用两片74161构成五十进制计数器 190 用三片74161构成12位二进制计数器 190 6.4 异步计数器 191 6.4.1 异步二进制计数器 191 6.4.2 集成异步计数器 193 6.4.3 用集成异步计数器构成任意(N)进制计数器 195 用法与导读 利用异步计数器级联方法构成多位任意进制计数器 197 知识链接 同步计数器和异步计数器的异同 198 6.5 寄存器和移位寄存器 198 6.5.1 数据寄存器(数码寄存器) 199 6.5.2 移位寄存器 200 6.5.3 集成移位寄存器 203 6.5.4 移位寄存器的应用 205 小结 210 第7章 数/模与模/数转换器 213 7.1 概述 213 7.2 数/模转换器 214 7.2.1 D/A转换器的基本工作原理 214 7.2.2 倒T形电阻网络D/A转换器 215 7.2.3 权电流型D/A转换器 217 7.2.4 D/A转换器的主要技术参数 220 7.2.5 通用型集成D/A转换器AD7520 221 用法与导读 通用型集成D/A转换器AD7520的应用与连接 223 7.2.6 集成8位D/A转换器DAC0832 224 7.3 模/数转换器 227 7.3.1 A/D转换器的基本工作原理 228 7.3.2 逐次逼近型A/D转换器 231 7.3.3 双积分型A/D转换器 233 7.3.4 A/D转换器的主要技术参数 236 7.3.5 典型集成A/D转换器ADC0809 236 用法与导读 ADC0809的应用 239 小结 241 第8章 脉冲信号的产生与变换 243 8.1 概述 243 8.1.1 脉冲信号及其参数 243 8.1.2 矩形脉冲的产生 244 8.2 多谐振荡器 244 8.2.1 对称多谐振荡器 244 8.2.2 不对称多谐振荡器 246 8.2.3 RC环形多谐振荡器 249 8.3 单稳态触发器 250 8.3.1 单稳态触发器的特点和用途 250 8.3.2 微分型单稳态触发器 251 8.3.3 积分型单稳态触发器 253 用法与导读 高灵敏触摸式音响报警器设计与制作 255 8.3.4 集成单稳态触发器 257 8.3.5 单稳态触发器的应用 261 用法与导读 由一片CC4528构成的单稳延时继电控制电路 263 8.4 石英晶体振荡器 264 8.4.1 石英晶体的基本特性 264 8.4.2 采用TTL门电路的石英晶体振荡器 266 8.4.3 采用CMOS门电路的石英晶体振荡器 267 识图与解读 标准秒时钟信号发生器电路 268 小结 269 第9章 综合应用与典型课题设计实例及其解读 270 9.1 综合应用与课题设计 270 9.2 电路的识图、读图与解读 272 9.3 两款八路智力竞赛抢答器电路 275 9.3.1 智力竞赛抢答器的基本原理和组成框图 275 9.3.2 采用具有锁存功能的触发器八路智力竞赛抢答器 276 9.3.3 采用8-3线优先编码器的八路智力竞赛抢答器 277 9.4 数字显示秒表电路 279 9.5 红外自动计数四位数字显示电路 282 9.6 数显式红外光控可逆计数器电路 285 9.7 数字显示心率测试仪电路 288 9.8 采用CC14433型A/D转换器的312位直流数字电压表 290 9.9 312位数字显示0～200mV直流毫伏表 296 9.10 采用CC7106/7107/7116/7126双积分型A/D转换器的数字显示直流电压表 299 9.10.1 采用CC7107型A/D转换器的312位直流数字电压表 300 9.10.2 采用CC7106(7126)型A/D转换器的312位液晶显示直流数字电压表 302 9.10.3 采用CC7116型A/D转换器的312位直流数字电压表 304 9.10.4 关于CC7106/7107两种量程(200.0mV和2.0V)电路参数的选用 305 小结 307