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第五版数字电子技术基础有何更新?

整体评价与定位

《数字电子技术基础》(第五版)是一本权威、经典、体系完整的数字电子技术入门教材,它以其严谨的逻辑、清晰的讲解和丰富的例题,帮助无数学生打下了坚实的数字电路基础。

第五版数字电子技术基础有何更新?-图1
(图片来源网络,侵删)
  • 权威性:主编阎石教授是清华大学电子工程系的资深教授,本书的内容代表了国内数字电子技术教学的较高水平。
  • 经典性:自第一版问世以来,历经多次修订,不断融入新技术和新方法,是经久不衰的“红宝书”。
  • 系统性覆盖了从数制编码、逻辑代数,到组合逻辑电路、时序逻辑电路,再到脉冲波形的产生与整形、模数和数模转换等核心知识,体系非常完整。

主要内容与章节结构

第五版的章节结构编排合理,循序渐进,符合认知规律,以下是各章节的核心内容概要:

第一部分:基础知识

  • 第1章:数字逻辑基础
    • :数制(二进制、八进制、十六进制及其与十进制的转换)、码制(BCD码、ASCII码、格雷码等)、逻辑代数基础(基本逻辑运算、逻辑函数的表示方法:真值表、函数式、卡诺图、逻辑图)。
    • 学习重点:不同数制间的转换、逻辑函数的化简(特别是代数化简法和卡诺图化简法),这是整个数字电路的数学基础。

第二部分:核心器件与电路

  • 第2章:逻辑门电路
    • :半导体二极管、三极管的开关特性;TTL逻辑门电路(与非门、或非门、OC门、三态门等)的工作原理、电气特性(电压传输特性、输入/输出特性);CMOS逻辑门电路的工作原理和特点。
    • 学习重点:理解TTL和CMOS门电路的输入/输出特性,学会计算扇出系数、理解噪声容限等关键参数,这是连接理论与实际电路的桥梁。

第三部分:组合逻辑电路

  • 第3章:组合逻辑电路
    • :组合逻辑电路的分析方法和设计方法;常用组合逻辑电路,如编码器、译码器、数据选择器、加法器、数值比较器等;组合逻辑电路中的竞争-冒险现象。
    • 学习重点:掌握“分析”和“设计”这两大基本技能,熟练运用中规模集成电路(MSI,如译码器、数据选择器)进行组合逻辑电路的设计。

第四部分:时序逻辑电路

  • 第4章:触发器

    • :触发器的基本特点;SR触发器、JK触发器、D触发器、T触发器的逻辑功能、符号和动作特点(电平触发、边沿触发);触发器的脉冲工作特性。
    • 学习重点:深刻理解不同触发器的逻辑功能(特性表、特性方程、状态图),并能根据输入波形正确画出输出波形,时序电路的“记忆”功能就源于此。
  • 第5章:时序逻辑电路

    • :时序逻辑电路的分类(同步/异步)和描述方法;时序逻辑电路的分析方法和设计方法;常用的时序逻辑电路,如寄存器、移位寄存器、计数器(同步/异步、二进制/非二进制、加法/减法)。
    • 学习重点:掌握同步时序电路的分析和设计流程,熟练掌握集成计数器(如74LS161/163)的功能表,并能用其构成任意进制的计数器(清零法/置数法)。

第五部分:存储与接口电路

  • 第6章:半导体存储器

    第五版数字电子技术基础有何更新?-图2
    (图片来源网络,侵删)
    • :只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)的基本结构、工作原理;存储器容量的扩展(位扩展、字扩展)。
    • 学习重点:理解ROM和RAM的根本区别,掌握存储器容量的计算和扩展方法,ROM也可用于实现组合逻辑函数。
  • 第7章:脉冲波形的产生与整形

    • :单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器的工作原理;555定时器的电路结构及其在上述三种电路中的应用。
    • 学习重点:555定时器的应用是本章的核心,必须掌握其引脚功能和典型接法,并能分析计算输出波形的周期和脉宽。
  • 第8章:数模和模数转换

    • :D/A转换器的基本原理、主要性能指标;A/D转换器的主要类型(并行比较型、逐次逼近型、双积分型)及其工作原理;主要性能指标。
    • 学习重点:理解D/A和A/D转换的基本思想,熟悉两种主流A/D转换器(逐次逼近型、双积分型)的工作流程和特点。

第六部分:可编程逻辑器件与现代技术简介

  • 第9章:可编程逻辑器件

    • :PLD的基本结构;简单PLD(PROM, PLA, PAL, GAL);复杂可编程逻辑器件和现场可编程门阵列的基本概念。
    • 学习重点:了解PLD的发展历程和基本结构,为后续学习EDA技术打下基础。
  • 第10章:VHDL语言基础

    第五版数字电子技术基础有何更新?-图3
    (图片来源网络,侵删)
    • :VHDL的基本语法结构(实体、结构体);数据类型和操作符;基本逻辑门的描述;组合和时序逻辑电路的VHDL描述方法。
    • 学习重点:VHDL是一种硬件描述语言,本章是入门,重点在于理解其描述硬件电路的思想和基本语法,能够看懂并编写简单的代码。

本书的特点与优势

  1. 逻辑性强,体系清晰:从数学基础到物理器件,再到功能模块,最后到系统集成,整个知识体系层层递进,逻辑链条非常完整。
  2. 基础扎实,讲解透彻:对于基本概念(如电平触发、边沿触发)、基本原理(如竞争-冒险)的讲解非常深入,有助于学生打下坚实的理论基础。
  3. 例题丰富,习题经典:每章都配有大量典型的例题,解题步骤规范,便于学生模仿和学习,课后习题数量多、难度梯度合理,是检验学习效果和备考的宝贵资源。
  4. 兼顾经典与现代:在讲解经典TTL、CMOS电路的同时,也引入了PLD、FPGA、VHDL等现代数字系统设计技术,内容不过时。

适合读者与学习建议

适合读者

  • 电子信息类、自动化类、计算机科学与技术等专业的本科生。
  • 准备考研的学生,本书是绝大多数高校指定或推荐的参考书目。
  • 希望系统学习数字电路的自学者或工程师。

学习建议

  1. 重在理解,而非死记:数字电路的逻辑性很强,要理解每个器件的工作原理、每个电路的分析方法,不要只背公式和结论。
  2. 动手实践是关键:理论学习必须与实验相结合,利用仿真软件(如 Multisim, Proteus)或面包板、芯片搭建简单的电路(如计数器、报警器),可以极大地加深理解。
  3. 画图是核心技能:无论是分析电路还是设计电路,画波形图、逻辑图、状态转换图都是必不可少的技能,一定要多动手画。
  4. 重视例题和习题:书上的例题是最好的老师,要亲手做一遍,课后习题一定要认真完成,这是检验你是否真正掌握的最好方式。
  5. 理论联系实际:思考一下你身边的数字设备(手机、电脑、计算器)是如何用这些基本电路构建起来的,可以增加学习的趣味性。

与其他版本的比较

  • 第四版 vs 第五版:第五版在第四版的基础上,对部分内容进行了优化和调整,更新了技术(如加强了VHDL部分),并修正了可能的印刷错误,对于初学者,直接使用第五版即可更新更符合当前技术发展。
  • 与其他教材对比:与国外经典教材(如《Digital Design and Computer Architecture》 by Harris & Harris)相比,阎石的书更侧重于底层逻辑电路的分析与设计,理论基础非常扎实,而国外的书可能更早地引入了计算机体系结构的概念,视野更宏观,两者相辅相成,可以根据需要选择阅读。

《数字电子技术基础》(第五版)是一本不可多得的优秀教材,它以其严谨、系统、经典的特点,成为数字电子技术领域的“圣经”,对于初学者来说,只要紧跟其章节安排,认真学习,多做练习,一定能

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