数学集成电路与逻辑设计PDF电子书下载

第一篇 数字集成电路的基础理论 3

第一章 脉冲技术引论 3

1．1 脉冲技术的研究对象 3

1．2 脉冲工作状态及其基本特点 4

1．3 脉冲波形特性 8

第二章 脉冲过程的分析方法 17

2．1 谐波分析法 17

2．1．1 付里叶级数 17

2．1．2 周期性矩形脉冲的频谱特性 18

2．1．3 阶跃脉冲的频谱特性 22

2．1．4 脉冲通过线性网络的无畸变条件 24

3．3．2 “与或非”电路的设计 25

2．1．5 射频脉冲的畸变 27

2．1．6 最佳通频带的选择 29

2．2．1 拉普拉斯变换与海维赛得展开定理 31

2．2 运算微积法 31

2．2．2 若干常用脉冲波形的象函数 35

2．2．3 运算阻抗、运算导纳和运算方程 39

2．3 图解法 41

第三章 仿真线 44

3．1 概述 44

3．2 传输线上的行波 44

3．3 终端反射 48

3．3．1 终端匹配 48

3．3．2 终端开路 48

3．3．3 终端短路 49

3．3．4 终端接有不匹配的负载 50

3．4 仿真线（延时网络） 52

3．4．1 T形链型网络 53

3．4．2 π形链型网络 57

3．4．3 m形导出网络 58

3．4．4 m形导出终端半节网络 64

第四章 线性电路的脉冲响应 67

4．1 RC微分电路 67

4．3 RC电路的阶跃响应 70

4．3．1 微分电路的阶跃响应 70

4．3．2 积分电路的阶跃响应 71

4．3．3 上升时间tr与裁fe的关系 72

4．3．4 对于RC电路应当止频率考虑的几个实际问题 72

4．4 RC电路的矩形脉冲响应 74

第五章 半导体二极管和晶体管的脉冲响应 76

5．1 半导体二极管的脉冲响应 76

5．1．1 半导体二极管的静态特性及其等效电路 76

5．1．2 半导体二极管的脉冲响应 77

5．2．1 晶体管开关及其等效电路 79

5．2 晶体管的脉冲响应 79

5．2．2 晶体管的脉冲响应 82

5．2．3 加速电容的作用 86

5．2．4 集电极外界电容对开关特性的影响 89

第六章 张弛振荡器 91

6．1 概述 91

6．2 触发脉冲与电平分配 92

9．3．1 工作原理 93

6．3 自激多谐振荡器 93

9．3．2 振荡周期和上升时间 95

9．3．3 自激多谐振荡器的不对称系数 97

6．4 单稳态触发器 98

6．4．1 单稳态触发器的工作原理 98

6．4．2 输出脉冲宽度与偏置条件 100

6．5 双稳态触发器 102

6．5．1 双稳态触发器的工作原理 102

6．5．2 双稳态触发器翻转的过渡过程 104

6．5．3 直流偏置条件 108

第七章 双极型集成逻辑门电路 109

7．1 逻辑函数和逻辑门电路的基本概念 109

7．1．1 模拟量和数字量的概念 109

7．1．3 门电路的逻辑符号和逻辑图 110

7．2 简易TTL“与非”门 111

7．2．1 DTL“与非”门 111

7．2．2 简易TTL“与非”门 113

7．3．1 典型TTL“与非”门的工作原理 114

7．3 典型TTL“与非”门 114

7．3．2 典型TTL“与非”门的电压传输特性 118

7．3．3 典型TTL“与非”门的动态分析 119

7．3．4 典型TTL“与非”门的参量及测量 124

7．4 改进型TTL“与非”门电路 129

7．4．1 六管TTL“与非”门电路 129

7．4．2 STTL“与非”门电路 130

7．5．1 OC门电路 131

7．5 其他类型常用TTL门电路 131

7．5．2 TSL门电路 133

7．5．3 TTL“与”门电路 134

7．5．4 TTL“或”门电路 135

7．5．5 TTL“或非”门电路 136

7．5．6 TTL“与或非”门电路 136

7．5．7 TTL“异或”门电路 137

7．5．8 TTL“同”门（“异或非”门）电路 138

7．5．9 TTL扩展器和逻辑功能的扩展 139

7．6 HTL“与非”门电路 140

7．7 ECL门电路 142

7．7．1 ECL门电路的工作原理 142

7．7．2 ECL门电路的电压传输特性 144

7．7．3 ECL门电路的主要性能 145

7．7．4 ECL门电路的逻辑扩展 148

7．8 I2L门电路 150

7．8．1 I2L的基本单元电路结构和工作原理 150

7．8．2 I2L的逻辑门电路 152

第八章 MOS型集成逻辑门电路 154

8．1 MOS—FET 154

8．1．1 半导体的表面场效应 156

8．1．2 MOS—FET的结构特点 156

8．1．3 MOS—FET的工作原理、特性和主要参量 157

8．2．1 电阻负载MOS—“NOT”电路 163

8．2 MOS型数字集成电路的基本单元电路 163

8．2．2 E/E型MOS—“NOT”电路 165

8．2．3 E/D型MOS—“NOT”电路 168

8．2．4 CMOS—“NOT”电路 169

8．3 MOS型集成逻辑门电路 174

8．3．1 E/E型MOS门电路 174

8．3．2 E/D型MOS门电路 177

8．3．3 CMOS集成门电路 177

8．4．1 MOS—FET栅极电容的存贮效应 180

8．4 动态逻辑门电路 180

8．4．2 动态MOS—NOT 181

8．4．3 动态MOS逻辑门电路 183

第九章 模拟集成电路的波形产生和变换电路 184

9．1 集成运算放大器 184

9．1．1 集成运算放大器的主要参量及其测量 184

9．1．2 理想运算放大器的基本概念 193

9．1．3 运算放大器的闭环特性 193

9．2 施密特双稳态触发器 196

9．3 单稳态触发器 197

9．4 自激多谐振荡器 199

10．1．1 基本RS—FF 202

第十章 集成触发器 202

10．1 TTL集成触发器 202

10．1．3 维持阻塞结构触发器 210

10．1．4 TTL集成单元触发器 215

10．1．5 集成单元触发器的主要参量及其测试 218

10．2 MOS集成触发器 220

10．2．1 CMOS直接RS—FF 221

10．2．2 MOS型取样维持D—FF 222

1．2．1 基本概念 225

1．2 数的一般表示形式 225

1．1 什么是数字信息 225

第二篇 数字逻辑设计 225

第一章 数字与编码 225

1．3 几种常用的数制 226

1．2．2 数的表示形式 226

1．4 数制间的转换 228

1．4．1 多项式替代法 228

1．4．2 基数乘除法 229

1．5 带符号的数的表示 229

1．5．1 符号—原码表示法 230

1．5．2 符号—补码表示法 230

1．5．3 符号—反码表示法 230

1．6 编码的一般概念 231

1．7．1 正权码 232

1．7 十进制数的编码表示 232

1．7．2 负权码 233

1．7．3 无权码 234

1．7．4 自权码 234

1．7．5 反射码 235

1．8 多于4位的数字代码 236

1．9 字母数字代码 239

第二章 逻辑代数及逻辑函数的简化 241

2．1 逻辑代数的基本概念 241

2．2 逻辑函数及其有关性质 242

2．3．1 基本公式 244

2．3 逻辑代数的基本公式与规则 244

2．3．2 逻辑代数的三个规则 245

2．4 逻辑代数的标准表达式 246

2．4．1 最小项表达式 246

2．4．2 最大项表达式 247

2．5 用卡诺图化简逻辑代数 248

2．5．1 卡诺图概念 248

2．5．2 用卡诺图表示逻辑函数 248

2．5．4 用卡诺图化简逻辑代数 249

2．5．3 卡诺图的性质 249

2．6 具有五个和六个变量的卡诺图 252

第三章 组合逻辑电路的设计方法 255

3．1 组合逻辑电路的定义 255

3．2 组合逻辑电路设计的一般过程 255

3．3 二级组合逻辑电路设计 258

3．3．1 “或与”电路设计 259

3．3．3 两级“与非”电路及“或非”电路的设计 260

3．3．4 具有多输出端的两级逻辑电路的设计 261

3．4．1 译码器的设计 264

3．4 常用组合逻辑电路的设计 264

3．4．2 编码器的设计 265

3．4．3 半加器的设计 267

3．4．4 全加器的设计 268

3．4．5 奇偶校验电器的设计 271

3．5 多级组合逻辑电路的设计 273

3．5．1 提取公因子方法 273

3．5．2 组合函数分解法 274

3．6 中大规模集成电路的组合逻辑设计 282

3．6．1 采用中、大规模集成电路进行逻辑设计的特点 282

3．6．2 标准组件化逻辑设计 283

第四章 时序逻辑电路的设计 293

4．1 时序逻辑电路的定义与一般研究方法 293

4．1．2 时序逻辑电路的研究方法 293

4．2 触发器 295

4．2．1 触发器的功能设计 295

4．2．2 触发器的常见结构 298

4．2．3 触发器的逻辑功能与结构形式的关系 303

4．2．4 不同类型触发器间的转换 303

4．3．1 简单寄存器 306

4．3．2 移位寄存器 306

4．3 寄存器 306

4．4 计数器 309

4．4．1 二进制计数器 309

4．4．2 十进制计数器 312

4．4．3 N进制计数器 316

4．4．4 移位寄存器型计数器 321

4．5 时序逻辑电路的一般设计 327

4．5．1 状态化简 327

4．5．2 状态分配 331

5．1．1 寄存器到寄存器的传送表达式 339

5．1．2 子寄存器传送表达式 339

5．1 寄存器传送语言 339

第五章 数字运算器的设计 339

5．1．3 移位寄存器传送表达式 340

5．1．4 条件传送表达式 340

5．1．5 寄存器的运算传说 340

5．2 串行二进制加减法运算器 341

5．2．1 设计要求 341

5．2．2 算法流程框图 341

5．2．3 硬件结构框图 342

5．2．4 寄存器传送语言描述 342

5．3．3 寄存器传送语言描述 343

5．3．2 硬件结构框图 343

5．3 并行二进制加减法运算器 343

5．3．1 设计要求 343

5．4 并行乘法运算器 344

5．4．1 设计要求 344

5．4．2 算法流程框图 344

5．4．3 硬件结构框图 344

5．4．4 寄存器传送语言描述 344

5．5．2 算法流程框图 346

5．5．3 硬件结构框图 346

5．5．1 设计要求 346

5．5 并行除法运算器 346

5．5．4 寄存器传送语言描述 347

5．6 浮点并行加减法运算器 348

5．6．1 设计要求 348

5．6．2 硬件结构框图 349

5．6．3 寄存器传送 349

5．7 浮点乘法运算器 351

5．7．1 设计要求 351

5．7．2 硬件结构框图 352

5．7．3 寄存器传送语言描述 352

5．8．3 寄存器传送语言描述 353

5．8．2 硬件结构框图 353

5．8 浮点除法运算器 353

5．8．1 设计要求 353

第六章 控制器的逻辑设计 355

6．1 概述 355

6．2 环形计数型控制器的设计 356

6．3 状态计数型控制器的设计 360

6．4 微程序控制器的设计 363

第七章 接口部件的逻辑设计 368

7．1 概述 368

7．2 两线接口 368

7．3 前端逻辑的设计 370

7．4．1 读/写循环 372

7．4 具有读/写控制的接口逻辑设计 372

7．4．2 “禁止写”循环（i1=1） 374

7．5 设计实例 376

7．6 标志信号电路的逻辑设计 379

7．7 标志信号的识别 381

7．7．1 查询法 381

7．7．2 引导法 382

7．8 标志分类器的设计 382

7．8．1 采用组合逻辑的标志分类器 382

7．8．2 采用时序逻辑的标志分类器 385

8．2．1 存贮单元 389

8．2 半导体随机存贮器（RAM） 389

第八章 数字在贮器的逻辑设计 389

8．1 概述 389

8．2．2 半导体随机存贮器结构 392

8．2．3 半导体随机存贮器系统 394

8．3 半导体只读存贮器（ROM） 396

8．3．1 半导体只读存贮器的结构 396

8．3．2 半导体只读存贮器ROM的扩展 398

8．4 相联存贮器（CAM） 400

8．5 循环存贮器 402

8．5．1 具有单输入输出端口的循环存贮器 402

8．5．2 具有多输入输出端口的循环存贮器 405

8．5．3 常用数字存贮器的比较 406

第三篇 大规模集成电路应用 409

第一章 Z80—CPU与指令系统 409

1．1 Z80—CPU结构 409

1．2 Z80—CPU寄存器 411

1．3 标志寄存器 412

1．4 寻址方式 413

1．5 指令系统 416

1．5．1 8位传送指令组 416

1．5．2 16位传送指令组 418

1．5．3 交换指令组、块传指令组及比较指令组 420

1．5．4 8位算术运算及逻辑运算组 421

1．5．5 通用算术运算及CPU控制指令组 422

1．5．6 16位算术运算指令组 423

1．5．7 循环及移位指令组 424

1．5．8 位置“1”、量“0”与测试指令组 425

1．5．9 跳转指令组 426

2．3 Z80—PIO结构 426

1．5．10 转子及返回指令组 427

1．5．11 输入与输出指令组 428

1．6 中断处理方式 429

2．1 2114RAM 434

第二章 存贮器与I/O 434

2．2 2716型EPROM 435

2．4 PIO工作方式 438

2．5 Z80—CTC结构 442

2．6 Z80—CTC工作方式 444

第三章 汇编语言程序编写方法 447

3．1 汇编语言指令格式 447

3．2 伪指令 448

3．3 宏指令 449

4．2 求负数个数程序 451

4．1 数据求和程序 451

第四章 算术运算程序 451

4．3 求最大值程序 452

4．4 小数阶数求取程序 452

4．5 多倍精度加法程序 453

4．6 成块传送程序 454

4．7 多倍精度十进制加法程序 454

4．8 8位二进制数乘法程序 454

4．9 8位二进制数除法程序 455

4．10 十进制BCD数乘2及被2除程序 455

4．11 二进制及十进制余数取舍程序 456

第五章 字符及表处理程序 457

5．1 字符串长度检测程序 457

5．2 求一个非空白字符程序 458

5．3 用空白符代替所有前置“0”程序 459

5．4 置ASCII码偶校验位程序 459

5．5 ASCII字符串匹配程序 460

5．6 将16进制数化为ASCII码程序 460

5．7 十进制BCD码化为7段显示程序 461

5．8 ACSII化为十进制BCD码程序 463

5．9 BCD码化为二进制码程序 463

5．11 有序表检测程序 464

5．10 表内加顶程序 464

5．12 无符号数排序程序 465

5．13 采用有序跳转表程序 466

第六章 子程序举例 467

6．1 16进制化为ASCII码子程序 467

6．2 字符串长度检测子程序 467

6．3 ASCII代码加偶校验位子程序 468

6．4 字符串匹配子程序 468

6．5 多倍精度加法子程序 469

7．1 按钮闭合测试程序 470

第七章 输入输出程序 470

7．2 多位置开关测试程序 471

7．3 七段发光二极管显示程序 472

7．4 矩阵键盘扫描程序 475

7．5 编码键盘输入程序 476

7．6 数/模变换输出程序 477

7．7 模/数变换输入程序 478

7．8 电传机读写程序 479

第八章 中断处理程序 481

8．1 键盘中断处理程序 481

8．2 打印机中断处理程序 482

8．3 时钟中断处理程序 483