第1章 数字逻辑的基础知识
引言

1.1 数字电路的信号
1.1.1 模拟量与数字量
模拟量是指变量在一定范围连续变化的量;也就是在一定范围(定义域)内可以取任意值。数字量是分立量不是连续变化量只能取几个分立值二进制数字变量只能取两个值。
数字量是物理量的一种。一类物理量的变化在时间上和数量上都是离散的。它们的变化在时间上是不连续的,总是发生在一系列离散的瞬间。同时,它们的数值大小和每次的增减变化都是某一个最小数量单位的整数倍,而小于这个最小数量单位的数值没有任何物理意义。这一类物理量叫做数字量。
1.1.2 数字电路及其信号
用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路,或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能,所以又称数字逻辑电路。现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。存储器是用来存储二值数据的数字电路。从整体上看,数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。
1.2 数字电路所用的数制
1.2.1 进制数
1.2.2 十进制数和二进制数间的互相转换
1.2.3 八进制数和十六进制数
1.3 数字电路常用的码制与编码
1.3.1 原码、反码和补码
原码(true form)是一种计算机中对数字的二进制定点表示方法。原码表示法在数值前
增加了一位符号位(即最高位为符号位):正数该位为0,负数该位为1(0有两种表示:+0和-0),其余位表示数值的大小。
所谓原码就是二进制定点表示法,即最高位为符号位,“0”表示正,“1”表示负,其余位表示数值的大小。
反码表示法规定:正数的反码与其原码相同;负数的反码是对其原码逐位取反,但符号位除外。
原码10010= 反码11101 (10010,1为符号码,故为负)
补码(two's complement) 1、在计算机系统中,数值一律用补码来表示(存储)。 主要原因:使用补码,可以将符号位和其它位统一处理;同时,减法也可按加法来处理。另外,两个用补 码表示的数相加时,如果最高位(符号位)有进位,则进位被舍弃。 2、补码与原码的转换过程几乎是相同的。
1.3.2 BCD码(二-十进制编码)
1.3.3格雷(IGray)码
1.4 逻辑代数基本知识
1.4.1 基本运算
1.4.2 复合运算
1.4.3 逻辑代数的定律
1.4.4 逻辑函数的标准形式
1.4.5 逻辑函数的化简
本章小结
思考题及习题
第2章 晶体管开关及门电路
引言
2.1 晶体管的开关特性及简单门电路
2.1.1 二极管的开关特性
2.1.2 双极晶体管的开关特性
2.1.3 MOS管的开关特性
2.1.4 分立元件构成的门电路
2.2 TTL(三极管-三极管逻辑)门电路
2.2.1 TTL与非门的电路结构与工作原理
2.2.2 TTL与非门的特性
2.2.3 其他类型TTL门电路
2.2.4 TTL集成电路的系列产品
2.3 其他类型双极型数字集成电路
2.3.1 ECL(发射极耦合逻辑)门电路
2.3.2 IIL(集成注入逻辑)门电路
2.4 CMOS集成门电路
2.4.1 CMOS反相器的电路结构和工作原理
2.4.2 CMOS反相器的输入特性和输出特性
2.4.3 其他CMOS集成门电路
2.4.4 TTL电路与CMOS电路间的连接
2.4.5 低电压CMOS电路及逻辑电平转换器
2.4.6 CMOS集成电路系列产品
2.4.7 CMOS集成电路使用注意事项
本章小结
思考题及习题
第3章 组合逻辑电路
引言
3.1 组合逻辑电路的一般分析与设计
3.1.1 组合逻辑电路的一般分析
3.1.2 组合逻辑电路的设计(用门电路)
3.2 常用组合逻辑电路及其中规模集成器件
3.2.1加法器
加法器是产生数的和的装置。加数和被加数为输入,和数与进位为输出的装置为半加器。若加数、被加数与低位的进位数为输入,而和数与进位为输出则为全加器。常用作计算机算术逻辑部件,执行逻辑操作、移位与指令调用。在电子学中,加法器是一种数位电路,其可进行数字的加法计算。在现代的电脑中,加法器存在于算术逻辑单元(ALU)之中。加法器可以用来表示各种数值,如:BCD、加三码,主要的加法器是以二进制作运算。由于负数可用二的补数来表示,所以加减器也就不那么必要。
3.2.2编码器
3.2.3 译码器及数据分配器
3.2.4 数据选择器
3.2.5 图案移位器
3.2.6 数码比较器
3.2.7 奇偶校验码的产生器/校验器
3.3 用中规模集成器件设计组合逻辑电路
3.3.1 用数据选择器实现组合逻辑电路
3.3.2 用译码器、加法器实现组合逻辑电路
3.4 组合逻辑电路的冒险
3.4.1 竞争与冒险现象
3.4.2 冒险的判断、避免及消除
本章小结
思考题及习题
第4章 触发器与波形变换、产生电路
引言
4.1 脉冲信号
4.1.1 脉冲信号的描述
4.1.2 波形的产生与变换
4.2 触发器
4.2.1 基本RS触发器
4.2.2 同步RS触发器
4.2.3 主从延迟型JK触发器
4.2.4 边沿型D触发器
4.2.5 边沿型JK触发器
4.2.6 触发器的类型
4.2.7 各类触发器的开关工作特性及抗干扰能力比较
4.3施密特电路
4.3.1 用门电路组成的施密特电路
4.3.2 集成施密特电路
4.3.3 施密特电路的应用
4.4 单稳态电路
4.4.1 用门电路组成的单稳态电路
4.4.2 集成单稳态电路
4.4.3 单稳态电路的应用
4.5 多谐振荡器
4.5.1 用门电路组成的多谐振荡器
4.5.2 用施密特电路构成的多谐振荡器
4.5.3 石英晶体多谐振荡器
4.6 555集成定时器
4.6.1 555集成定时器的工作原理
4.6.2 555集成定时器的应用举例
本章小结
思考题及习题
第5章 时序逻辑电路
引言
5.1 时序逻辑电路的基本概念
5.2 时序逻辑电路的描述
5.3 锁存器、寄存器、移位寄存器
5.3.1 锁存器
5.3.2 寄存器
5.3.3 移位寄存器
5.3.4 寄存器的应用
5.4 计数器
5.4.1 同步计数器
5.4.2 异步计数器
5.4.3 N进制计数器
5.4.4 计数器的应用实例

5.5 时序逻辑电路的设计
5.5.1 原始状态图和原始状态表的建立
5.5.2 状态化筒
5.5.3 状态分配
5.5.4 状态转移和激励列表
5.5.5 激励方程和输出方程
5.5.6 逻辑图
5.5.7 输出与输入之间的关系
5.5.8 自启动与非自启动
5.5.9 异步时序逻辑电路的设计
5.5.10 输出方波的奇数分频器
5.6 序列信号发生器
5.6.1 移存器型序列信号发生器
5.6.2 计数器型序列信号发生器
5.6.3 LFSR(线性反馈移存器)型序列信号发生器
本章小结
思考题及习题
第6章 存储器与可编程逻辑器件
引言
6.1 存储器
6.1.1 SAM(顺序存取存储器)
6.1.2 RAM(随机存取存储器)
6.1.3 ROM(只读存储器)
6.2 可编程逻辑器件
6.2.1 可编程器件的逻辑表示法
6.2.2 简单可编程逻辑器件
6.2.3 高密度可编程逻辑器件
6.2.4Altera公司的开发系统QuartusⅡ
本章小结
思考题及习题
第7章 硬件描述语言(VHDL)
引言
7.1 VHDL程序的组成
7.1.1 实体
7.1.2 构造体
7.1.3 包集合
7.1.4 库
7.1.5 配置
7.2 VHDL的标识符、客体、数据类型和操作符
7.2.1 VHDL的标识符
7.2.2 VHDL的客体
7.2.3 VHDL的数据类型
7.2.4 子类型
7.2.5 属性
7.2.6 VHDL的运算操作符
7.3 VHDL构造体的描述方法
7.3.1 顺序描述语句
7.3.2 并发描述语句
7.3.3 断言语句
7.4 数字电路的VHDL设计举例
7.4.1 基本逻辑门的VHDL设计源文件
7.4.2 组合逻辑电路的VHDL设计源文件
7.4.3 时序逻辑电路的VHDL设计
7.4.4 只读存储器(ROM)的VHDL设计
本章小结
思考题及习题
第8章 可测性设计及边界扫描技术
引言
8.1 概述
8.2 可测性设计
8.2.1 特定设计
8.2.2 结构设计
8.3 边界扫描测试BST
8.3.1 边界扫描设计基本结构
8.3.2 边界扫描测试的工作方式
8.3.3 边界扫描单元的级联
8.3.4 边界扫描描述语言(BSDL)
本章小结
思考题及习题
第9章 数模与模数转换
引言
9.1 D/A转换器
9.1.1 D/A转换器的基本工作原理
9.1.2 二进制权电阻网络D/A转换器
9.1.3 倒T形电阻网络D/A转换器
9.1.4 权电流型D/A转换器
9.1.5 D/A转换器的主要性能参数
9.1.6 串行输入的D/A转换器
9.2 A/D转换器
9.2.1 A/D转换器的基本工作原理
9.2.2 并行比较型A/D转换器
9.2.3 逐次渐近型A/D转换器
9.2.4 积分型A/D转换器
9.2.5 A/D转换器的主要技术指标
9.2.6 串行输出的A/D转换器
9.3 D/A转换器和A/D转换器的应用
9.3.1 D/A转换器应用举例
9.3.2 A/D转换器应用举例
本章小结
思考题及习题
附录1 逻辑函数列表化简法C语言源程序
附录2 国家标准图形符号简表
附录3 英汉名词对照(以英文字母为序)
主要参考文献
朋友既已提出,答题人就应认真对待,否则虚与委蛇,岂不是第一亏待朋友第二误导众人!
书与人差不多。大凡成熟,客观上都需要时日。当今模拟电子技术教科书,以介绍晶体管及集成电路为主,其历史不过50年左右。所以当今流行的模拟电子技术教科书是最烂的。
当今流行的模拟电子技术教科书最烂,有很多理由。
理由其一,基本现象不会解释。例如硅二极管正向压降说起来是0.7V,实际上却分布在0.4V~0.8V如此宽泛的范围内。用国外模电教材,或者清华大学的模电教材,都解释不了!
理由其二,重要公式藏在不知道哪个犄角旮旯里,让读者踏破铁鞋无觅处。最典型的莫属BJT输入电阻rbe的计算公式,不是顺理成章地放在BJT一节里,而是藏在放大器不知道那一章里。rbe计算公式,分立元件放大器用,集成放大器也要有,差不多一多半习题都要用它,结果千呼万唤它就是不出来,结果很多学生都不会用,结果很多考生都不及格,结果现在很多模电书干脆把rbe作为一个已知条件直接给出来,难算,就不算了,结果把学生都糊弄了!
理由其三,技术指标参数严重短缺。例如BJT放大器工作点如何设置,究竟能得到多大的最大不失真输出电压幅度,都没有完善的答案。
理由其四,概念定义错误,使读者百思不得其解。错误最典型的莫如串联反馈与并联反馈。中学本来讲串联是相加,到了大学到了模电课,却又暗示串联是相减。而且只是暗示,从来不说明了!同样一个概念,大学讲的与中学讲的大相径庭,读者如入云里雾里,不知所措!
理由其五,丢三落四,只知其一不知其二。典型的如反馈中的相移,只知道前向通道相移φa及反馈通道相移φf,比较环节显而易见的可能的相移却被忘得一干二净!
串联反馈的自相矛盾、漏洞百出的定义,加上比较环节显而易见的可能的相移被忘得一干二净,使得目前模电教材的反馈部分最折腾人!
理由其六,内容陈旧,与实际严重脱节。例如差分放大器调零方式,本来流行的是高效率的并联调零,落后的串联调零早已经被淘汰。但是目前模电教科书只介绍落后的串联调零。
传统模电书毛病太多了,不说了,有问题请发私信继续聊。
这些错误缺陷,恰恰都是来自国外模电教材,清华大学的模电书也是如此。
特此声明,童诗白前辈为我国电子技术教科书建设贡献了毕生精力,但是谁也不能指望一个人干完所有的工作。所以本人不愿意惊动他老人家,所以写“清华大学的模电书”
推荐《模拟电子技术简明教程》(元增民),清华大学出版社2014年11月出版。该书介绍了比较环节相移φc,关于反馈分析与设计的3φ法,使复杂的反馈分析计算变得如履平地。该书封底“本书特色”如下:
1、说理透彻。如硅二极管正向压降0.4~0.8V及温度系数-2mV/?C都娓娓道来。
2、弃远抄近。如把二极管当成电源配合熊仔爬山法计算PN结电路如履平地。
3、知识点多。如放大电路输出范围上下限频率效率等一参数九指标样样齐全。
4、人无我有。如放大器临界偏置电阻及电压计算使偏置分析设计似闲庭信步。
5、人有我精。如BJT三种组态放大器三大放大倍数计算公式已统一好记好用。
6、计算迅捷。如放大器上下限频率计算已采用一种误差<2%的高精近似方法。
7、分析简便。如加减反馈思路及相位移法使很烦人的反馈分析设计易如反掌。
8、针对性好。如多级放大器电压放大倍数算法Au=Auo1Au2为注电考试所用。

其中反馈计算的相位移法就是3φ法。
用该书为大学生上模电课,学生不仅能学到很多知识点,而且能考高分。
用该书为大学生进行考研培训,很多考生都考到了90分高分。
用该书为注册电气工程师职业资格考试进行模数电考前培训,已经获得很好的效果。第一年,很多14级学员参加2014年考试,就已经获得了70~80分的高分,及格线55分,将以前的模数电拉低总分改为了提升总分。


