Токхейм Р. - Основы цифровой электроники (1988)(ru) (Токхейм - Основы цифровой электроники)

.Р. Уо Основы ии ровой мектуоиики Перевод с английского канд. физ.-мат. наук В. А. Курочкина н канд. фвз.-мат. наук В. М. Матвеева иод редакцией канд. техн. наук Е.К. Масловского Москва ((Мир» 7988 сэ" "' В китс извсстнога американского специалиста последовательно излагаютси принципы действии разнообразны шсктронных схем и устрайста Описаны лмтоды «оиатруировании дифрпвых приборов и систем на основе серийных микросхем. Книга содсрмит большое колизее~во иввкмтраций, облегчающих усвоение материала Двл широкого круга читателей: иниснерно-технических рабогников, студентов, изучаюших электронику, радиолюбителей и иэных техников.

, $' —.' '"--- — — — 877 88, Ч. 1 $40!О!ВООΠ— 887 847(О!) — 88 ББК 32.8э Редикйил .гитеритуры ио электронике 1ВВИ 5-03-000981-7 (русск,) :, 1$В(к( 0-07-064980-4 (англ.) !Су Мсгзгаш-НО!, !984, !979 (:э перевод на русский язык, «Мира, !988 Тонхейй! Р. ",.Т51 Основы цифровой электроники: Пер. с англ.— М.: Мир, 1988.— 392 с., ил. 18В)ь( 5-03-000981-7 ':~';::::. Предисловие редактора перевода Вряд ли сейчас можно найти сферу нашей жизни, в которую не проникли бы в том или ином виде современные устройства цифровой электроники.

Их можно встретить буквально на каждом шагу. Утром нас поднимает с нос~ели электронный будильник, а наручные электронные часы сообщают нам о начавшемся новом дне недели и лаже способны сыграть несколько бодряших мелодий. Направляясь на работу, мы выходим на улицу, и дверь подъезда обычно накрепко запирае~ за нами электронный замок. При входе в метро разменный автомат любезно выдает нам нужное число пятаков взамен опущенной монеты, а зоркий турникет следи~ за правильной оплатой проезда. В учреждении, где вы работаете илп учитесь, наверняка несет или будет нести трудную службу ЭВМ, никогда не устающая, ничего не забывающая, хранящая в своей памяти огромные объемы информации и способная быстро выдавать нужные сведения пользователю по первому требованию...

Основу всех расслютренных устройств-и электронных часов, и разменного автомата, и автоматического турникета, и ЭВМ- составляют цифровые схемы логических цепей, регистров, счетчиков, таймеров, коммутаторов, дешифраторов, сумматоров, преобразователей и т. и. Понимание физических принципов работы этих схем и методов конструирования сложных систем на их основе является первым необходимым условием того, чтобы электронный будильник всегда подавал сигнал в назначенное время, автомат беспричинно не отказывался выполнят.ь свои функпии, а ЭВМ не находилась постоянно в неработоспособном состоянии.

Цифровой элек~ронике принадлежит важнейшая роль в деле обеспечения высокой надежности создаваемых автоматических и автоматизированных систем, управляющих объектами, процессами и производственными системами. Реша~ь эту задачу на качественно новом уровне предстоит и нынешнему поколению студентов самых различных специальностей. Предлагаемая в русском переводе книга Р.

Токхейма ориентирована в первую очередь на них. Она может послужи~ь хорошим учебным пособием, удачно сочетаюшим предельно доходчивое изложение теоретических основ цифровой электроники с разнообразием ~смазчики лабораторных работ и коллоквиумов, для организации которых могут быть использованы завершающие каждую главу задания для самопроверки. Книга хорошо продумана ПРЕЯИГЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА и в методическом плане: в ней нет ничего лишнего, а учебный материал расположен по возрастанию сложности; приводимые многочисленные иллюстрации дополняют при этом текстовую основу и потому заслуживают самого внимательного изучения. Для понимания излагаемых в книге принципов цифровой электроники достаточно знаний в объеме школьных курсов физики и математики.

Единственное затруднение состоит в том, что практические примеры рассматриваюгся автором применительно к американским интегральным схемам. В целях преодоления этой непринципиальной трудности в приложении дан перечень отечественных аналогов микросхем, упоминаемых в тексте и на рисунках. В основном это цифровые схемы транзисторно-транзисторной логики серии К155. Характеристики таких интегральных микросхем можно найти в справочнике «Интегральные микросхемы» (М.: Энергоатомиздат, 1985) и в прекрасном справочном пособии «Аналоговые и 'цифровые интегральные схемы» (М.: Радио и связь, 1984).

Круг читателей этой книги вряд ли целесообразно ограничивать только будущими специалистами по цифровой электронике и автоматике. Ее легко могут прочесть с большой пользой для себя и радиолюбители всех возрастов, и руководители кружков детского технического творчества, да и сами юные техники, которым необходимо хорошо знать современные основы автоматизации и компьютеризации, чтобы успешно применять на практике существующие средства и создавать новые. Перевод предисловия редактора серии, введения и гл.

1 — 5 выполнен В.А. Курочкиным, а гл. 6-12 и приложений А и Б- В. М. Матвеевым. Е. Масловский „,.:.'-':::::;:Предисловие редактора серии Серия книг издательства Мейгс'-Н1й под общим названием «Основы электротехники и электроники» предназначена для предварительного ознакомления читателей с широким кругом вопросов„относящихся к этим областям техники. Серия содержит руководства, позволяющие студентам быстро ориентироваться в предмете.

Каждая тема включает в себя основной текст, задания для самостоятельной работы и указания для преподавателей. Основное внимание уделяется теоретическим и практическим вопросам, различным приложениям, а также приобретению навыков, необходимых для подготовки к выбранной профессии. Материал, включенный в такую серию, выбирался исходя из двух основных соображений: книги должны носить учебный характер и быть в то же время справочниками.

Эти соображения учитывались в серии методом экспертных оценок. Во-первых, к работе над книгами серии привлекались авторы и редакторы, обладающие богатым опытом преподавания и высокой технической квалификацией и потому наиболее глубоко понимающие потребности студентов.

Вовторых, учитывались конкретные потребности коммерческой сферы и промышленности; для этого проводился анализ анкет, результатов специального обследования, индивидуальных интервью, докладов правительственных комиссий и отраслевых обзоров. Широкое одобрение, которое встретила данная серия, и положительные отзывы читателей подтвердили правильность установленных принципов отбора материала и удач- ность выбранной формы его изложения, а также выявили высокую эффективность применения книг этой серии в качестве учебных пособий. Естественно, что с течением времени подобное издание нуждается в постоянной корректировке с точки зрения как технического содержания, так и методики обучения. С нашей стороны был приложен максимум усилий, чтобы должным образом отразить современные достижения.

Для преподавателей в книгах серии даны тексты и методические указания по каждой теме, которые соответствующим образом структурированы и согласованы с современными целями обучения. Студенты же найдут здесь четко сформулированные понятия„хорошо иллюстрированные и увязанные с сегодняшней техникой и технологией. Издатель и редактор с благодарностью примут замечания от преподавателей и студентов, используюших книги этой серии. Чарльз А. Шулер Книга «Основы цифровой электроники» задумана как учебное пособие для студентов, изучающих электронику впервые. Для освоения материала студент должен обладать общей математической подготовкой и быть знакомым с электрическими цепями постоянного тока.

Цифровую электронику можно изучать одновременно с обшими основами электроники, так как предварительное знакомство . с активными дискретными компонентами схем не обязательно, а принципы использования двоичной системы счис,ления и булевой алгебры вводятся и объясняются постепен:но' по мере необходимости. Цифровая электроника в настоящее время уже не .'является узкоспециальной областью электроники: цифровые ': Фемы, первоначально применявшиеся только в вычисли, 'тельных устройствах, теперь широко используются почти во 'всех более или менее сложных электронных приборах. Такие схемы можно найти в автомобилях, связной аппара- турЕ, игрушках, звуковоспроизводящих системах, компьюте' рах й калькулятоРах. Их можно также обнаружить в теле'визионных приемниках, бытовой аппаратуре и в измерительных приборах. Бурное развитие микроэлектроники привело к быстрому расширению областей применения цифровых схем.

Второе издание книги «Основы цифровой электроники» включает 25 новых тем. Часть их посвящена элементам транзисторно-транзисторной логики ~ТТЛ) и прин* цинам работы комплементарных схем со структурой «металл-окисел — полупроводник» (КМОП-схем), а также методам поиска неисправностей с применением соответствующего оборудования. Семь тем связаны с микропроцессорной техникой, шестнадцатеричной и двоичной системами счисления, дополнительными кодами, с микроЭВМ, принципами их работы и декодированием адресов памяти. Новый материал касается также цифровых синхронизаторов на больших интегральных МОП-схемах и элементов цифровых индикаторов, работающих в мультиплексном режиме. Для удобства читателей простые сопряжения ТТЛ- и КМОП- схем включены в раздел приложения Б, касающийся комбинированных МОП -КМОП интегральных схем.

Добавлен также материал по электронным индикаторам на жидких кристаллах. Одна из наиболее трудных задач, с которыми приходится сталкиваться преподавателям, †э пробуждение у студентов интереса к обучению. Для поддержания такого интереса на высоком уровне в тексте используются следующие принципы: 1. Простые двухцветные иллюстрации подчеркивают важнейшие моменты изложения и помогают студентам сосредоточить внимание на основных понятиях. 2.