数字系统与逻辑设计PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　数字电路基本概念 1

1.1.1　数字信号 1

1.1.2　数字电路 1

1.2　数制和编码 2

1.2.1　常用进位计数制 3

1.2.2　各种计数制之间的转换 4

1.2.3　常用编码方案 6

1.2.4　二进制数的算术运算 9

本章小结 11

习题 11

第2章　逻辑代数基础 12

2.1　基本逻辑运算 12

2.1.1　逻辑与运算 12

2.1.2　逻辑或运算 13

2.1.3　逻辑非运算 14

2.2　逻辑代数的基本定律和规则 15

2.2.1　逻辑代数的基本定律 15

2.2.2　逻辑代数的3条规则 16

2.2.3　若干常用公式 18

2.2.4　几种导出逻辑 19

2.3　逻辑函数的标准表达式 22

2.3.1　最小项与逻辑函数的最小项表达式 22

2.3.2　最大项与逻辑函数的最大项表达式 24

2.3.3　最小项与最大项之间的关系 25

2.4　逻辑函数的化简 26

2.4.1　代数化简法 26

2.4.2　卡诺图化简法 27

2.4.3　Q-M列表化简法 36

2.4.4　Petrick算法 42

本章小结 44

习题 45

第3章　逻辑门电路 48

3.1　晶体管的开关特性 48

3.1.1　二极管的开关特性 49

3.1.2　三极管的开关特性 50

3.1.3　MOS管的开关特性 51

3.2　简易逻辑门电路 55

3.2.1　二极管与门电路 55

3.2.2　二极管或门电路 55

3.2.3　三极管非门电路 56

3.2.4　三极管非门的负载能力 58

3.3 TTL逻辑门电路 59

3.3.1 TTL逻辑门的工作原理 59

3.3.2 TTL逻辑门的外部特性 65

3.3.3　TTL电路的各种改进类型 71

3.4　其他类型的双极型逻辑门电路 74

3.4.1 ECL电路 75

3.4.2　I2L电路 76

3.5　CMOS逻辑门电路 78

3.5.1 基本的CMOS门电路 78

3.5.2　其他类型的CMOS门电路 80

3.5.3　CMOS电路的防护 84

3.5.4　CMOS电路的特性与参数 85

3.6　数字电路使用的一般性问题 91

3.6.1　数字电路的接口原则 91

3.6.2 TTL电路与CMOS电路的接口方法 92

3.6.3　正逻辑与负逻辑 94

本章小结 95

习题 96

第4章　组合逻辑电路的分析与设计 96

4.1　组合逻辑电路的分析 102

4.1.1　逻辑代数法 103

4.1.2　符号置换法 105

4.2　小规模组合逻辑电路的设计 107

4.2.1 由文字描述作出真值表 108

4.2.2　逻辑函数的实现 109

4.2.3　组合逻辑电路设计中的一些实际问题 112

4.3　组合逻辑电路的冒险 124

4.3.1　静态逻辑冒险及其消除方法 125

4.3.2　动态逻辑冒险及其判断方法 129

4.3.3　功能冒险及其判断方法 132

4.3.4　消除冒险的常用措施 134

本章小结 136

习题 137

第5章　记忆单元电路 142

5.1　记忆单元电路的基本特性 142

5.2　锁存器 143

5.2.1　基本RS锁存器 143

5.2.2　门控锁存器 145

5.3　TTL主从触发器 149

5.3.1　主从RS触发器 150

5.3.2　主从D触发器 151

5.3.3　主从JK触发器 152

5.4　边沿触发器 153

5.4.1　负边沿JK触发器 153

5.4.2　维持-阻塞D触发器 155

5.4.3　边沿T触发器 156

5.5　CMOS触发器 157

5.5.1 CMOS边沿D触发器 157

5.5.2　CMOS边沿JK触发器 159

5.6　触发器类型转换 160

本章小结 161

习题 162

第6章　同步时序电路 166

6.1 同步时序电路的分析 166

6.1.1 同步时序电路的特点 166

6.1.2　同步时序电路分析方法 167

6.1.3　典型同步时序电路的分析 171

6.2　常用同步时序电路的设计 179

6.2.1　设计步骤概述 179

6.2.2　常用同步时序电路的设计方法 180

6.3　一般同步时序电路的设计 189

6.3.1　设计步骤概述 189

6.3.2　状态转移图（表）的建立 190

6.3.3　状态简化 193

6.3.4　状态编码 200

6.3.5 设计举例 204

本章小结 208

习题 209

第7章　异步时序电路 213

7.1　脉冲异步时序电路 213

7.1.1　脉冲异步时序电路的分析 214

7.1.2　脉冲异步时序电路的设计 219

7.2　电位异步时序电路 225

7.2.1 电位异步时序电路的分析 227

7.2.2　电位异步时序电路的设计 230

7.2.3　电位异步时序电路设计举例 237

7.3　异步时序电路的冒险及处理 241

7.3.1　本质冒险 241

7.3.2　本质冒险的判断及其消除 242

本章小结 244

习题 244

第8章　常用的中规模集成电路及其应用 244

8.1　数码比较器 249

8.1.1　集成数码比较器 249

8.1.2　比较器的级联 251

8.1.3　比较器的应用 252

8.2　编码器和译码器 253

8.2.1　编码器及其原理 253

8.2.2　译码器及其原理 257

8.3　数据选择器和数据分配器 263

8.3.1　集成数据选择器 263

8.3.2　数据选择器的应用 265

8.3.3　数据分配器及其应用 269

8.4　奇偶校验与可靠性编码 270

8.4.1　奇偶校验码 270

8.4.2　汉明码 271

8.5　运算电路 273

8.5.1　加法器 273

8.5.2　减法器 275

8.6　中规模集成计数器 276

8.6.1　异步中规模计数器 276

8.6.2　同步中规模计数器 278

8.6.3　中规模计数器的应用 282

8.6.4　中规模计数器的级联 285

8.7　中规模移位寄存器及其应用 288

8.7.1　集成中规模移位寄存器 288

8.7.2　中规模移位寄存器的应用 290

本章小结 294

习题 295

第9章 半导体存储器和可编程逻辑器件 295

9.1 只读存储器（ROM） 301

9.1.1　ROM的结构及其工作原理 301

9.1.2　ROM的设计和应用 304

9.1.3 PROM和EPROM 307

9.1.4　E2PROM和Flash Memory 310

9.2　随机存取存储器（RAM） 312

9.2.1 RAM的结构和工作原理 313

9.2.2　多端口RAM简介 318

9.2.3 FRAM简介 320

9.6　存储器容量的扩展 321

9.3.1　位扩展 321

9.3.2　字扩展 322

9.3.3　字位同时扩展 325

9.4　顺序存取存储器（SAM） 326

9.4.1　SAM的结构和工作原理 326

9.4.2　SAM的动态存储单元 329

9.5 内容寻址存储器（CAM） 332

9.5.1　CAM的结构和工作原理 333

9.5.2　CAM的搜索方法 334

9.6　典型可编程器件介绍 335

9.6.1 通用阵列逻辑（GAL）器件 335

9.6.2 复杂可编程逻辑器件（CPLD） 339

9.6.3 现场可编程门阵列（FPGA） 342

本章小结 351

习题 352

第10章　脉冲波形的产生与整形 352

10.1　施密特触发器 354

10.1.1　用门电路构成的施密特触发器 354

10.1.2　集成施密特触发器 357

10.1.3　施密特触发器的应用 359

10.2　单稳态触发器 360

10.2.1　用门电路构成的单稳态触发器 361

10.2.2　集成单稳态触发器 364

10.2.3　单稳态触发器的应用 367

10.3　多谐振荡器原理及其应用 368

10.3.1　对称式多谐振荡器 368

10.3.2　非对称式多谐振荡器 371

10.3.3　环形多谐振荡器 373

10.3.4　施密特多谐振荡器 375

10.3.5　石英晶体多谐振荡器 376

10.4　集成定时器555 378

10.4.1 555定时器的电路结构和原理 378

10.4.2　555定时器电路的应用 379

本章小结 384

习题 385

第11章　数-模与模-数转换电路 385

11.1 数-模转换电路（DAC） 389

11.1.1 二进制权电阻DAC 389

11.1.2 T形电阻网络DAC 390

11.1.3 倒T形电阻网络DAC 391

11.1.4　电子开关 392

11.1.5　电流型DAC 393

11.1.6　DAC的主要技术指标 393

11.1.7　集成DAC举例 394

11.2 模-数转换电路（ADC） 396

11.2.1　模-数转换的一般过程 396

11.2.2　并行比较ADC 399

11.2.3 逐次逼近型ADC 401

11.2.4 双积分型ADC 402

11.2.5 电压频率变换器（VFC） 404

11.2.6 Delta-Sigma型ADC 406

11.2.7 ADC的主要技术指标 407

11.2.8 集成ADC举例 407

本章小结 410

习题 410

第12章　数字系统设计方法 415

12.1　算法流程图与ASM图 415

12.1.1　算法流程图 415

12.1.2　算法设计 417

12.1.3　电路划分与逻辑框图设计 419

12.1.4　数据处理单元的设计 422

12.1.5　ASM图符号及其应用 424

12.1.6　控制单元的设计 427

12.2 EDA技术简介 429

12.2.1 传统的硬件电路设计方法 429

12.2.2　现代的硬件电路设计方法 430

12.2.3 Verilog HDL语法简介 432

12.2.4　综合工具功能简介 442

12.2.5　布局布线工具功能简介 445

12.2.6　仿真工具功能简介 446

本章小结 449

习题 450

附录1　《电气图用图形符号——二进制逻辑单元》（GB4728.12—96）简介A1.1　符号的构成 452

A1.2　逻辑约定 453

A1.3　各种限定性符号 454

A1.4　关联标注法 456

附录2　常用逻辑符号对照表 460

参考文献 460