吳安嵐， 吳文靜， 蘇俊杰

(廈門大學(xué) 嘉庚學(xué)院機(jī)電工程系， 福建 漳州 363105)

0 引言

西安電子科技大學(xué)出版社江曉安主編的《數(shù)字電子技術(shù)》是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，通俗易懂、重點(diǎn)突出、例題充足、習(xí)題豐富且難度適中，受到教師和學(xué)生的普遍歡迎。這本教材從面世至今，已經(jīng)重新印刷了40多次，近300000冊。但是，我們在使用這部教材的第四版(以下簡稱“四版教材”)過程中，發(fā)現(xiàn)了一些值得商榷之處。首先建議恢復(fù)原版書中有關(guān)TTL與非門的原理圖。其次對新增加的帶符號四位二進(jìn)制加減運(yùn)算部分，我們認(rèn)為闡述得不夠完整，條理性也不好，為此，我們提出一種較簡潔的解決思路。

1 刪去TTL與非門原理圖的弊端

原版教材第18頁“圖2-13是典型的TTL與非門原理圖”，如圖1所示[1]。這張圖說明了 TTL與非門邏輯轉(zhuǎn)換原理，后續(xù)的高電平最小值、低電平最大值、灌電流、拉電流、扇入系數(shù)、扇出系數(shù)、噪聲容限、線與、OC門、三態(tài)門等諸多概念都要依據(jù)這張圖來加以闡明。而四版教材刪去了這張圖，使學(xué)生在理解上缺少依據(jù)[2]。

圖1 典型的TTL與非門

四版教材前言中有段說明：“第二章，主要變動是集成邏輯門部分，針對我們主要應(yīng)用的是集成邏輯門電路，突出外特性和參數(shù)的描述、雙極型三極管門電路和單極型MOS管門電路的性能比較以及應(yīng)用較廣泛的開路門和三態(tài)門，對集成邏輯門電路的內(nèi)部電路基本不涉及”。這段說明中要“突出外特性和參數(shù)的描述”，但門電路的“外特性和參數(shù)”的成因，均源于內(nèi)部電路，不給出內(nèi)部電路如何講得清外特性和參數(shù)呢？如為什么TTL門電路UoN=3.6～2.6 V，UoL=0.2～0.35 V；而不是UoN=5 V，UoL= 0 V？這之間的差值電壓降到哪兒去了？再如不給出內(nèi)部電路，四版教材中的圖2-22、圖2-23、圖2-24、圖2-25也講不清楚，這些圖闡明的概念“開路門和三態(tài)門”正是四版教材中“應(yīng)用較廣泛”的器件。

同理，原版教材中p29的圖2-26、圖2-27、圖2-28，闡明的是MOS管門電路原理，四版教材中也被刪去。那么四版教材前言中主張的“雙極型三極管門電路和單極型MOS管門電路的性能比較”如何進(jìn)行？為什么5 V電源供電的MOS管門電路UoN=5 V，UoL=0 V？MOS與TTL門電路的各種區(qū)別原因何在？

四版教材的思路符合當(dāng)時的一種流行認(rèn)識：這些理論知識學(xué)生難學(xué)懂，他們就不需知道“為什么”，只要記住這些參數(shù)，能應(yīng)用就行。須知，理解才能更好記憶，如果學(xué)生沒有理解就讓他們強(qiáng)記，那我們只能培養(yǎng)“技工”。這樣四版教材就可能會損失掉一些要求較高的應(yīng)用型本科院校的教材市場份額。

其實(shí)原版教材中的圖2-13、圖2-26、圖2-27、圖2-28，都是開關(guān)電路，在理解難度上并不大，這幾幅圖也占不了多少篇幅。但要想讓學(xué)生從原理上弄懂，就不能缺少這幾幅圖。

2 帶符號二進(jìn)制數(shù)加減運(yùn)算辨析

四版教材第75頁“全加器的應(yīng)用”一節(jié)中，較原版教材增加了“帶符號四位二進(jìn)制數(shù)加減運(yùn)算”的內(nèi)容，填補(bǔ)了原版教材缺少的一個知識點(diǎn)。但該版最后的圖4-19并沒有講清楚帶符號的二進(jìn)制數(shù)加減運(yùn)算如何實(shí)現(xiàn)。

首先四版教材第75頁倒數(shù)第13行的算式?jīng)]有用下標(biāo)表示出數(shù)的數(shù)制，應(yīng)改為：

(+7)D=(+0111)B=(00111)B(-7)D=(-0111)B=(10111)B

再者，第10行給出了“兩正數(shù)相加變成負(fù)數(shù)” 、“兩負(fù)數(shù)相加變成正數(shù)”的算式，但正確的符號位應(yīng)該在哪里體現(xiàn)，并沒有給出完滿的解決辦法；也沒有給出“兩數(shù)均為負(fù)數(shù)如何相加”的邏輯電路圖。

教學(xué)中，我們對四版教材第76頁第10行給出的兩個式子作如下改進(jìn)。將要相加減的兩個四位二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼中的符號位連寫兩遍再相加，如下式：

十進(jìn)制 8+9 = 17 -10-9 =-19

二進(jìn)制 C1C1A1A2A3A4001000 110110

+C2C2B1B2B3B4+001001 +110111

S5S4S3S2S1S0010001 101101

→負(fù)數(shù)求原碼：110011

其中C1是A1A2A3A4的符號位，C2是B1B2B3B4的符號位。答案S5S4S3S2S1S0為補(bǔ)碼，是新的符號位，S4是四位二進(jìn)制補(bǔ)碼相加后的溢出位，S3S2S1S0是本位和，S1這一位若還有向前的進(jìn)位就舍去。

圖2是四版教材中說明二進(jìn)制數(shù)加減運(yùn)算的電路圖，其實(shí)這個電路只能做兩個正數(shù)的減法，并且沒有說清楚新的符號位在哪里。圖3是我們改進(jìn)后在教學(xué)中使用的電路圖，可以實(shí)現(xiàn)四版教材第76頁第9行、第10行列出的四種計算類別。

圖2 二進(jìn)制數(shù)加減運(yùn)算電路圖

圖3 帶符號的任意四位二進(jìn)制數(shù)加減運(yùn)算電路圖

3 四版教材印刷錯誤列表

教材難免會有少許印刷錯誤，應(yīng)該列出勘誤表，重印時及時校正，這樣才有利于學(xué)生正確理解。表1列出了四版教材中出現(xiàn)的錯誤及勘誤。

序號四版教材頁碼行數(shù)錯誤應(yīng)改為1p7,表1-2,6行4列011001002p26,圖2-25(b)EN處無小圓圈EN處添加小圓圈3p19,第4行最后一式1⊕A=01⊕1=04p108,圖4-79右下邏輯門符號異或門再反為同或門,結(jié)果與有意義的答案不符最好去掉圓圈,結(jié)果為全加器5p95,倒數(shù)第4行、第5行四位二選一、二位四選一四個二選一、二個四選一6P26,圖2-23交叉點(diǎn)缺少黑點(diǎn)交叉點(diǎn)應(yīng)打黑點(diǎn)7p100,第6行數(shù)據(jù)管數(shù)碼管8p174,圖6-70第3片K3端輸入矛盾去掉“1”,使 K3=Qn29p79,例10第1行最后將輸入兩位將輸入一位10p79,例10第13行但C=0要求0為00011但C=0要求乙為001111p201,圖8-16右上角G1、G5一個輸入為Q6G1、G5一個輸入為Q612p75,倒數(shù)第5行數(shù)據(jù)位取負(fù)數(shù)據(jù)位取反(或取非)13p199,圖8-14最下面JK、D觸發(fā)器JK的清零端與D相接D應(yīng)接D/A最下輸出端14p184,圖7-8VD1、VD2陰極間連線去掉該連線

4 原版教材中有些符號值得商榷

以下討論的不妥之處，四版教材與原版教材是相同的。

(1)四版教材第81頁倒數(shù)第4、5、6行，第82頁倒數(shù)第5、6、7、8行，第84頁第2、3、4、5、6行，第85頁倒數(shù)第2、3、4、5行以及第86頁中部五式，所有這些式子中間的阿拉伯?dāng)?shù)字定義容易引起歧義，使學(xué)生產(chǎn)生誤解。

(2)四版教材第92頁至第94頁的 圖4-46、圖4-47、圖4-51、 圖4-52中，在譯碼器輸出端內(nèi)側(cè)標(biāo)注變量的反碼，與事實(shí)相反，容易使學(xué)生產(chǎn)生錯誤。應(yīng)該改為在輸出端外側(cè)標(biāo)注變量的反碼。可以將上述4圖與康華光主編的《電子技術(shù)基礎(chǔ)》數(shù)字部分第五版第147頁圖4.4.10、第148頁圖4.4.11、第149頁圖4.4.12比較，后者標(biāo)注的符號是規(guī)范的[3]。

5 結(jié)語

《數(shù)字電子技術(shù)》四版教材是受歡迎的教材，我校已選用兩輪，如果在有關(guān)細(xì)節(jié)方面予以完善，相信這部教材會成為更多院校的首選。