數字電子技術工程設計基礎

《數字電子技術工程設計基礎》是2023年清華大學出版社出版的圖書，作者是劉延飛、楊晶晶、李琪、趙媛、王凱、常敬先、吳娜娜。

基本介紹

• 中文名：數字電子技術工程設計基礎
• 作者：劉延飛、楊晶晶、李琪、趙媛、王凱、常敬先、吳娜娜
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2023年1月1日
• 定價：75 元
• ISBN：9787302614296

內容簡介

本書是根據編寫團隊多年課程教學改革實踐，倡導工程任務引導式教學模式，並結合當前線上線下混合式教學和課程思政教學需要而編寫的導學教材。

全書共 8 章，分別是邏輯代數基礎、邏輯門電路、組合邏輯電路、觸發器、時序邏輯電路、半導體存儲器與可程式邏輯器件、脈衝信號的產生與整形、數模與模數轉換器。每節以學生學習過程為序，依次設定課前教學目標（布魯姆教育目標分類學視角下）明確、導學思維導圖、課前自學自測、課程知識點講述、課後知識練習。每章學習遵循工程思維理念，以工程問題引導全章，從工程任務下達開始，以工程任務實現結束，既培養學生工程素養，又激發學生學習興趣，還配有實戰練習與拓展、相關二維碼學習微課供教學使用。全書精心安排 40 個知識拓展講述世界電子技術發展、中國半導體發展、當今數字電子技術前沿、航天積體電路套用和相關課程思政，引導學生拓展、思考和自學。

本書是國家一流線上線下混合式課程和陝西省課程思政示範課程“數字電子技術”的配套導學教材，可作為高等學校電氣類、電子信息類、自動化類和機電類等相關專業“數字電子技術”課程線上線下混合式教學教材或線下教學輔助教材，也可供相關工程技術人員參考。

圖書目錄

第1章邏輯代數基礎

1.1數位訊號與數字電路

1.1.1課前自學——數位技術的發展及套用

1.1.2課前自學——預習自測

1.1.3課中學習——數字電路的分類

1.1.4課中學習——模擬信號與數位訊號

1.1.5課後鞏固——練習實踐

1.1.6本節思維導圖

知識拓展——數位技術歷史

1.2數制與碼制

1.2.1課前自學——數制和碼制的基本概念

1.2.2課前自學——常用數制

1.2.3課前自學——預習自測

1.2.4課中學習——數制之間的轉換

1.2.5課中學習——常用碼制

1.2.6課後鞏固——練習實踐

1.2.7本節思維導圖

知識拓展——新中國第一隻電子管

1.3邏輯運算

1.3.1課前自學——基本邏輯運算

1.3.2課前自學——預習自測

1.3.3課中學習——複合邏輯運算

1.3.4課後鞏固——練習實踐

1.3.5本節思維導圖

知識拓展——布爾與布爾代數

1.4邏輯函式及其表示方法

1.4.1課前自學——邏輯函式的概念及建立

1.4.2課前自學——預習自測

1.4.3課中學習——邏輯函式的表示方法

1.4.4課後鞏固——練習實踐

1.4.5本節思維導圖

中國晶片發展①——人才儲備（1949—1958）

1.5邏輯代數的公式和運算規則

1.5.1課前自學——邏輯代數的基本公式

1.5.2課前自學——預習自測

1.5.3課中學習——邏輯代數的常用公式

1.5.4課中學習——邏輯代數的運算規則

1.5.5課後鞏固——練習實踐

1.5.6本節思維導圖

知識拓展——摩根與摩根定律

1.6邏輯函式的化簡

1.6.1課前自學——邏輯函式的最簡形式

1.6.2課前自學——卡諾圖的定義及結構

1.6.3課前自學——預習自測

1.6.4課中學習——公式化簡法

1.6.5課中學習——卡諾圖化簡法

1.6.6課後鞏固——練習實踐

1.6.7本節思維導圖

知識拓展——卡諾與卡諾圖

1.7硬體描述語言Verilog HDL基礎

1.7.1課前自學——硬體描述語言簡介

1.7.2課前自學——數據類型及常量、變數

1.7.3課前自學——運算符及標識符

1.7.4課前自學——預習自測

1.7.5課中學習——Verilog HDL模組

1.7.6課中學習——Verilog HDL的門級結構描述

1.7.7課後鞏固——練習實踐

1.7.8本節思維導圖

知識拓展——FPGA國際兩大巨頭

1.8本章思維導圖

第2章邏輯門電路

2.1邏輯門電路簡介

2.1.1課前自學——積體電路

2.1.2課前自學——開關電路

2.1.3課前自學——預習自測

2.1.4課中學習——常用邏輯門電路

2.1.5課後鞏固——練習實踐

2.1.6本節思維導圖

中國晶片發展②——矽晶體研製（1956—1962）

2.2TTL邏輯門電路

2.2.1課前自學——二、三極體的開關特性

2.2.2課前自學——二、三極體的門電路

2.2.3課前自學——預習自測

2.2.4課中學習——TTL與非門電路

2.2.5課中學習——其他TTL門電路

2.2.6課後鞏固——練習實踐

2.2.7本節思維導圖

知識拓展——中國半導體材料之母

2.3CMOS邏輯門電路

2.3.1課前自學——MOS管開關特性

2.3.2課前自學——預習自測

2.3.3課中學習——CMOS反相器

2.3.4課中學習——CMOS傳輸門

2.3.5課後鞏固——練習實踐

2.3.6本節思維導圖

知識拓展——積體電路的發明

2.4TTL和CMOS集成門接口問題及使用注意事項

2.4.1課前自學——TTL與CMOS系列之間的接口問題

2.4.2課前自學——預習自測

2.4.3課中學習——邏輯門電路使用中的幾個實際問題

2.4.4課後鞏固——練習實踐

2.4.5本節思維導圖

知識拓展——美國矽谷“八叛逆”

2.5本章思維導圖

第3章組合邏輯電路

3.1工程任務： 子彈分裝系統設計

3.1.1系統介紹

3.1.2任務需求

中國晶片發展③——小規模積體電路（1962—1968）

3.2組合邏輯電路的分析與設計

3.2.1課前自學——組合邏輯電路概述

3.2.2課前自學——組合邏輯電路的競爭與冒險

3.2.3課前自學——預習自測

3.2.4課中學習——組合邏輯電路的分析方法

3.2.5課中學習——組合邏輯電路的設計方法

3.2.6課後鞏固——練習實踐

3.2.7本節思維導圖

知識拓展——國內晶片設計企業： 華為海思

3.3編碼器

3.3.1課前自學——編碼器的定義及分類

3.3.2課前自學——預習自測

3.3.3課中學習——普通二進制編碼器

3.3.4課中學習——優先編碼器

3.3.5課後鞏固——練習實踐

3.3.6本節思維導圖

知識拓展——國內晶片製造企業： 中芯國際

3.4解碼器/數據分配器

3.4.1課前自學——解碼器的定義及分類

3.4.2課前自學——顯示解碼器

3.4.3課前自學——預習自測

3.4.4課中學習——二進制解碼器

3.4.5課中學習——二十進制解碼器7442

3.4.6課後鞏固——練習實踐

3.4.7本節思維導圖

知識拓展——OLED屏國產先鋒： 京東方公司

3.5數據選擇器

3.5.1課前自學——數據選擇器的定義

3.5.2課前自學——預習自測

3.5.3課中學習——集成數據選擇器及其套用

3.5.4課後鞏固——練習實踐

3.5.5本節思維導圖

知識拓展——國內MCU晶片企業： 兆易創新公司

3.6加法器

3.6.1課前自學——1位加法器

3.6.2課前自學——預習自測

3.6.3課中學習——多位加法器

3.6.4課中學習——集成加法器及其套用

3.6.5課後鞏固——練習實踐

3.6.6本節思維導圖

知識拓展——我國巨型計算機趕超史

3.7數值比較器

3.7.1課前自學——1位數值比較器

3.7.2課前自學——2位數值比較器

3.7.3課前自學——預習自測

3.7.4課中學習——集成數值比較器及其位數擴展

3.7.5課後鞏固——練習實踐

3.7.6本節思維導圖

知識拓展——數字電路設計理論奠基人

3.8用Verilog HDL描述組合邏輯電路

3.8.1課前自學——組合邏輯電路的數據流建模

3.8.2課前自學——預習自測

3.8.3課中學習——組合邏輯電路的行為級建模

3.8.4課後鞏固——練習實踐

3.8.5本節思維導圖

知識拓展——FPGA主要套用領域

3.9子彈分裝系統工程任務實現

3.9.1基本要求分析

3.9.2模組電路設計

3.9.3系統搭建

3.10本章知識綜合練習

3.11本章課程設計拓展

3.12本章思維導圖

第4章觸發器

4.1工程任務： 搶答器設計

4.1.1系統介紹

4.1.2任務需求

中國晶片發展④——大規模積體電路（1968—1978）

4.2基本雙穩態電路

4.2.1課前自學——雙穩態概念

4.2.2課前自學——預習自測

4.2.3課中學習——基本雙穩態電路

4.2.4課後鞏固——練習實踐

4.2.5本節思維導圖

知識拓展——全國大學生電子設計競賽

4.3觸發器的電路結構

4.3.1課前自學——基本RS觸發器

4.3.2課前自學——預習自測

4.3.3課中學習——同步觸發器

4.3.4課中學習——主從觸發器

4.3.5課中學習——邊沿觸發器

4.3.6課後鞏固——練習實踐

4.3.7本節思維導圖

知識拓展——“漢芯一號”事件啟示

4.4觸發器的邏輯功能

4.4.1課前自學——RS觸發器

4.4.2課前自學——D觸發器

4.4.3課前自學——預習自測

4.4.4課中學習——JK觸發器

4.4.5課中學習——T觸發器

4.4.6課後鞏固——練習實踐

4.4.7本節思維導圖

知識拓展——觸發器名字

4.5用Verilog HDL描述觸發器

4.5.1課前自學——時序邏輯電路建模基礎

4.5.2課前自學——預習自測

4.5.3課中學習——觸發器的Verilog HDL建模實例

4.5.4課後鞏固——練習實踐

4.5.5本節思維導圖

知識拓展——FPGA在圖像處理上套用

4.6搶答器工程任務實現

4.6.1基本要求分析

4.6.2系統搭建

4.7本章知識綜合練習

4.8本章課程設計拓展

4.9本章思維導圖

第5章時序邏輯電路

5.1工程任務： 8路彩燈控制電路設計

5.1.1系統介紹

5.1.2任務需求

中國晶片發展⑤——技術引進（1978—1999）

5.2時序邏輯電路的分析

5.2.1課前自學——時序邏輯電路概述

5.2.2課前自學——時序邏輯電路的描述方法

5.2.3課前自學——預習自測

5.2.4課中學習——同步時序邏輯電路的分析方法

5.2.5課中學習——異步時序邏輯電路的分析方法

5.2.6課後鞏固——練習實踐

5.2.7本節思維導圖

知識拓展——拯救摩爾定律的FinFET工藝

5.3暫存器和移位暫存器

5.3.1課前自學——暫存器

5.3.2課前自學——預習自測

5.3.3課中學習——移位暫存器

5.3.4課後鞏固——練習實踐

5.3.5本節思維導圖

知識拓展——國產CPU晶片企業巡禮

5.4計數器

5.4.1課前自學——計數器的定義及分類

5.4.2課前自學——計數器的電路實現

5.4.3課前自學——預習自測

5.4.4課中學習——集成計數器及其套用

5.4.5課後鞏固——練習實踐

5.4.6本節思維導圖

知識拓展——中國CPU第一芯： 龍芯

5.5同步時序邏輯電路的設計方法

5.5.1課前自學——同步時序邏輯電路的設計步驟

5.5.2課前自學——預習自測

5.5.3課中學習——同步時序邏輯電路設計舉例

5.5.4課後鞏固——練習實踐

5.5.5本節思維導圖

知識拓展——GPU國產先鋒： 景嘉微

5.6用Verilog HDL描述時序邏輯電路

5.6.1課前自學——移位暫存器的Verilog建模

5.6.2課前自學——預習自測

5.6.3課中學習——計數器的Verilog建模

5.6.4課中學習——任意分頻的Verilog建模

5.6.5課後鞏固——練習實踐

5.6.6本節思維導圖

知識拓展——FPGA在雷達上套用

5.78路彩燈控制電路工程任務實現

5.7.1基本要求分析

5.7.2模組電路設計

5.7.3系統搭建

5.8本章知識綜合練習

5.9本章課程設計拓展

5.10本章思維導圖

第6章半導體存儲器與可程式邏輯器件

6.1工程任務： 任意波形發生器設計

6.1.1系統介紹

6.1.2任務需求

中國晶片發展⑥——產業鏈基本形成（2000—2016）

6.2隨機存儲器

6.2.1課前自學——電路結構

6.2.2課前自學——預習自測

6.2.3課中學習——存儲單元

6.2.4課中學習——集成RAM舉例

6.2.5課中學習——容量擴展

6.2.6課後鞏固——練習實踐

6.2.7本節思維導圖

知識拓展——英特爾公司第一桶“金”

6.3隻讀存儲器

6.3.1課前自學——固定ROM

6.3.2課前自學——預習自測

6.3.3課中學習——可程式ROM

6.3.4課中學習——ROM的套用

6.3.5課後鞏固——練習實踐

6.3.6本節思維導圖

知識拓展——存儲晶片國產先鋒三巨頭

6.4低密度可程式邏輯器件

6.4.1課前自學——可程式邏輯器件介紹

6.4.2課前自學——預習自測

6.4.3課中學習——可程式邏輯陣列

6.4.4課中學習——可程式陣列邏輯

6.4.5課後鞏固——練習實踐

6.4.6本節思維導圖

知識拓展——FPGA在航天領域套用

6.5任意波形發生器工程任務實現

6.5.1基本要求分析

6.5.2模組電路設計

6.5.3系統搭建

6.6本章知識綜合練習

6.7本章課程設計拓展

6.8本章思維導圖

第7章脈衝信號的產生與整形

7.1本章工程任務： 聲控燈設計

7.1.1系統介紹

7.1.2任務需求

知識拓展——航天積體電路主力： 驪山微電子公司

7.2555定時器

7.2.1課前自學——555定時器電路結構

7.2.2課前自學——預習自測

7.2.3課中學習——555定時器工作原理

7.2.4課後鞏固——練習實踐

7.2.5本節思維導圖

知識拓展——晶片在外太空遇到的問題： 溫度聚變

7.3施密特觸發器

7.3.1課前自學——施密特觸發器的基本概念

7.3.2課前自學——預習自測

7.3.3課中學習——施密特觸發器電路

7.3.4課中學習——施密特觸發器套用

7.3.5課後鞏固——練習實踐

7.3.6本節思維導圖

知識拓展——晶片在外太空遇到的問題： 宇宙粒子

7.4單穩態觸發器

7.4.1課前自學——單穩態觸發器的基本概念

7.4.2課前自學——預習自測

7.4.3課中學習——單穩態觸發器電路

7.4.4課中學習——單穩態觸發器套用

7.4.5課後鞏固——練習實踐

7.4.6本節思維導圖

知識拓展——航天晶片抗輻射加固技術

7.5多諧振盪器

7.5.1課前自學——多諧振盪器的基本概念

7.5.2課前自學——預習自測

7.5.3課中學習——多諧振盪器電路

7.5.4課中學習——多諧振盪器套用舉例

7.5.5課後鞏固——練習實踐

7.5.6本節思維導圖

知識拓展——航天晶片封裝技術

7.6聲控燈工程任務實現

7.6.1基本要求分析

7.6.2模組電路設計

7.6.3系統搭建

7.7本章知識綜合練習

7.8本章課程設計拓展

7.9本章思維導圖

第8章數/模轉換器與模/數轉換器

8.1本章工程任務： 數控直流穩壓電源

8.1.1基本原理

8.1.2任務需求

知識拓展——中國公司原創： 隨身碟的發明

8.2D/A轉換器

8.2.1課前自學——D/A轉換的基本原理

8.2.2課前自學——D/A轉換器的主要技術指標

8.2.3課前自學——預習自測

8.2.4課中學習——倒T形電阻網路D/A轉換器

8.2.5課中學習——權電流型D/A轉換器

8.2.6課中學習——集成D/A轉換器及其套用

8.2.7課後鞏固——練習實踐

8.2.8本節思維導圖

知識拓展——全國大學生智慧型汽車競賽

8.3A/D轉換器

8.3.1課前自學——A/D轉換的一般過程

8.3.2課前自學——A/D轉換器的主要技術指標

8.3.3課前自學——預習自測

8.3.4課中學習——採樣保持電路

8.3.5課中學習——並行比較型A/D轉換器

8.3.6課中學習——逐次逼近型A/D轉換器

8.3.7課中學習——雙積分型A/D轉換器

8.3.8課中學習——集成A/D轉換器及其套用

8.3.9課後鞏固——練習實踐

8.3.10本節思維導圖

知識拓展——電容陣列逐次比較型ADC

8.4數控直流穩壓電源工程任務實現

8.4.1基本要求分析

8.4.2模組電路設計

8.4.3系統搭建

8.5本章知識綜合套用

8.6本章課程設計拓展

8.7本章思維導圖

參考文獻