图书前言

前言

片花

电的发现是人类社会最伟大的发现之一。电子的流动是一种能量的流动,在带给人们光明与动力的同时推动了一个时代的进步。半导体器件的出现赋予电子的流动以新的内涵。半导体器件的应用使这种能量的流动成为一种信号的传递,一种超强功能的集成信息的传输。集成电路的问世引起了电子技术领域一场新的革命,超大规模集成电路的深入应用推动着一个新时代的来临。在这个时代里,数字电子技术无处不在,因此,各大高校电气类、电子信息类各专业均开设了“数字电子技术”“数字电路”或类似课程。

必须指出,“数字电子技术”是一门探讨数字逻辑、研究电子器件及其应用的课程,其理论性、专业性、应用性均较强。数字电子技术领域新型电子器件不断涌现,基于新型电子器件的设计方法不断推陈出新。如何在规定的学时数内使学生掌握逻辑运算的基础知识,理解典型数字逻辑电路器件逻辑功能及其应用方法,跟随新型电子器件的应用模式,成为教学实施的难点。

本书从黑白帽子逻辑问题引出逻辑运算基础知识; 从分立元器件、TTL集成逻辑门、CMOS集成逻辑门、硬件描述语言4个方面介绍了常用逻辑运算的电路实现; 从逻辑模型、Quartus Ⅱ仿真两个方面介绍了组合逻辑电路、时序逻辑电路的分析方法; 讲解了组合逻辑电路、时序逻辑电路的SSI设计方法,重点介绍了典型电路的构成特点及集成电子器件的逻辑功能与应用; 阐述了脉冲电路及存储器、A/D转换器、D/A转换器等大规模集成电路的特点; 最后介绍了利用Verilog HDL描述数字逻辑电路的方法。

本书继承了主编已出版的4套电工电子技术国家级规划教材的建设成果,力图通俗易懂。本书编写时相对压缩了数字电子技术各基础理论,淡化了电子器件内部电路的分析,强调了电子器件的逻辑特点及其应用方法,在强调掌握数字逻辑电路基本分析方法的前提下,突出了利用EDA软件仿真分析数字逻辑电路,嵌入了Quartus Ⅱ计算机仿真结果,以使读者快速理解重点研究的电子器件的逻辑特点。

本书为在线教学版教材,建设有配套的在线课程,课程名为“卡通说解数字电子技术”,各知识点均配有卡通形式的讲解视频,可微信扫描书中二维码在线观看视频。

在线课程“卡通说解数字电子技术”基于虚拟教室,以一张PPT阐述清楚一个知识点的思路建设了113个教学视频,利用图片映射题、基于图形的文字填空题等习题形式建设在线习题近300道。在线习题支持智能辅导、自动批阅,有利于更牢固地掌握各知识点,非常适合于以翻转课堂教学形式开展教学活动。

中国大学MOOC平台“卡通说解数字电子技术”网址: 

https://www.icourse163.org/course/CQU1002532002

学堂在线MOOC平台“卡通说解数字电子技术”网址: 

http://www.xuetangx.com/courses/coursev1:CQU+ICE20012+sp/about

本书编写时参照了教育部高等学校电子信息科学与电气信息类基础课程教学指导分委员会于2004年12月制定的《数字电子技术基础教学基本要求》,可作为电气类、电子信息类等大类专业的“数字电子技术”“数字电路”及类似课程的教材。

本书中元器件符号尽量与仿真软件保持一致,便于读者应用。

本书第2~4章由何伟主持编写,第10章及附录由胡国庆整理编写,其余各章由陈新龙整理编写。全书由陈新龙担任主编,何伟担任副主编。在本教材的建设过程中,得到了重庆大学第2批在线课程建设项目的支持。此外,重庆大学国家级教学名师曾孝平教授、重庆大学通信工程学院黄智勇副教授以及许多老师和同学均对本书提出了宝贵的、建设性的意见与建议,在此表示感谢。

由于作者水平有限,疏漏和不妥之处在所难免,敬请读者批评指正。主编邮箱为clxtx@cqu.edu.cn,副主编邮箱为1704000@qq.com。

作者2018年6月

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常 用 符 号

符号描述符 号描述

A、B、C、D逻辑输入量E电动势

F、Y逻辑输出量f频率

G电导R、C电阻、电容

RC三极管集电极电阻RB、RE三极管基极、发射极电阻

RG场效应管栅极电阻RD场效应管漏极电阻

RS场效应管源极电阻、信号源内阻Rf反馈电阻

I直流电流、正弦电流有效值i交流电流

IIH输入为高电平时的输入电流IIL输入为低电平时的输入电流

IOH输出为高电平时的输出电流IOL输出为低电平时的输出电流

IF二极管最大整流电流、反馈电流信号IR二极管反向电流

IB、IE基极、发射极电流IBQ、IEQ基极、发射极静态电流

IBS、IES基极、发射极临界饱和电流ICQ集电极静态电流

ICEO集电极与发射极之间的反向截止电流(穿透电流)IC、ICS集电极电流、三极管集电极临界饱和电流

U直流电压、正弦电压有效值u交流电压

UI输入电压UO输出电压

UCC三极管工作电源UDDMOS管工作电源

UOH输出高电平UOL输出低电平

UON开门电平UOFF关门电平

UOHMIN输出高电平的最小值UIHMIN输入高电平的最小值

UOLMAX输出低电平的最大值UILMAX输入低电平的最大值

UNH高电平噪声容限UNL低电平噪声容限

UTH门槛电平Um脉冲幅度

UT+接通电位UT-断开电位

UD二极管压降U(BR)PN结反向击穿电压

UR二极管最大反向工作电压uT温度电压当量

UCES三极管集电极、发射极间临界饱和电压UCE三极管集电极、发射极间电压

UBE三极管发射极电压UCB三极管集电极电压

UBB三极管基极直流电压源电压UCC三极管集电极直流电压源电压

UBE(ON)三极管发射结导通压降UZ稳压管稳定电压

UGS场效应管栅、源极间电压UDS场效应管漏、源极间电压

UGS(th)开启电压UGS(off)夹断电压

UGD场效应管栅、漏极间电压UON二极管正向导通压降

NO扇出系数ΔUT回差电压

TGCMOS传输门β、hfe三极管电流放大系数

tpd1、tr上升延迟时间tpd2、tf下降延迟时间

tpd、tr平均传输延迟时间tw脉冲宽度

D、DZ二极管、稳压二极管T三极管