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第1章 数字逻辑基础 1

1.1 概述 1

1.1.1 数字信号和模拟信号 1

1.1.2 数字系统 1

1.1.3 数字电路的类型及研究方法 2

1.2 数制及其转换 2

1.2.1 数制 2

1.2.2 无符号数的表示及转换 3

1.2.3 数制间的转换 4

1.2.4 有符号二进制数 7

1.3 编码 9

1.3.1 BCD码 9

1.3.2 格雷码 10

1.3.3 字符编码 11

小结 12

习题 13

第2章 逻辑函数及其化简 14

2.1 逻辑代数的基本概念 14

2.1.1 基本逻辑关系 14

2.1.2 基本逻辑运算 15

2.1.3 真值表与逻辑函数 15

2.1.4 逻辑函数相等 18

2.1.5 正逻辑与负逻辑 18

2.2 逻辑代数的基本公式和常用公式 19

2.3.1 代入定理 21

2.3 逻辑代数的基本定理 21

2.3.2 反演定理 22

2.3.3 对偶定理 22

2.4 逻辑函数的标准形式 23

2.4.1 最小项和最大项 23

2.4.2 最小项之和形式 25

2.4.3 最大项之积形式 26

2.5 逻辑函数的化简 26

2.5.1 逻辑函数化简的原则及最简形式 26

2.5.2 逻辑函数的公式化简法 28

2.5.3 逻辑函数的卡诺图化简法 29

2.6.1 约束项、任意项和逻辑函数中的无关项 32

2.6 无关项及其在逻辑函数中的应用 32

2.6.2 具有无关项的逻辑函数的化简 33

小结 34

习题 35

第3章 逻辑门电路 37

3.1 逻辑门电路的基本概念 37

3.2 半导体二极管和三极管的开关特性 38

3.2.1 半导体二极管的开关特性 38

3.2.2 半导体三极管的开关特性 39

3.3 TTL集成门电路 44

3.3.1 TTL集成与非门的基本结构和工作原理 44

3.3.2 TTL与非门的主要外部特性 45

3.3.3 其他TTL门电路 51

3.4.1 CMOS反相器的工作原理 57

3.4 CMOS门电路 57

3.4.2 CMOS反相器的外部特性 58

3.4.3 其他类型的CMOS门电路 60

3.4.4 CMOS门电路应用中需注意的问题 63

3.5 TTL电路与CMOS电路的接口 64

小结 67

习题 67

第4章 组合逻辑电路 70

4.1 概述 70

4.1.1 组合逻辑电路的特点 70

4.1.2 逻辑功能的描述方法 70

4.2 组合逻辑电路的分析 71

4.3 组合逻辑电路的设计 72

4.4 常用组合逻辑电路及其应用 75

4.4.1 全加器 75

4.4.2 编码器 78

4.4.3 译码器 82

4.4.4 数字比较器 86

4.4.5 数据选择器 88

4.4.6 奇偶产生与校验电路 89

4.5 组合逻辑电路中的竞争冒险 90

4.5.1 产生竞争冒险的原因 90

4.5.2 消除竞争冒险的方法 91

小结 92

习题 93

5.2.1 由与非门构成的基本RS触发器 96

5.2 基本RS触发器 96

第5章 触发器 96

5.1 概述 96

5.2.2 由或非门构成的基本RS触发器 99

5.3 同步RS触发器和D锁存器 100

5.3.1 同步RS触发器 100

5.3.2 D锁存器 101

5.4 主从JK触发器 102

5.4.1 主从JK触发器的电路结构和工作原理 102

5.4.2 主从JK触发器的一次变化问题 103

5.5 边沿触发型触发器 104

5.6 维持-阻塞结构D触发器 106

5.7 CMOS传输门构成的触发器 108

5.8.1 触发器的逻辑特性及其对应的特性方程 109

5.8 触发器的相互转换及集成触发器的选用 109

5.8.2 不同类型边沿触发器的转换 111

5.8.3 集成触发器的动态参数解读及触发器的选用 112

小结 113

习题 114

第6章 时序逻辑电路 119

6.1 概述 119

6.2 时序逻辑电路分析 120

6.2.1 同步时序逻辑电路分析 120

6.2.2 异步时序逻辑电路分析 122

6.3 同步时序电路逻辑设计 124

6.3.1 建立原始状态图和原始状态表 124

6.3.2 状态化简 128

6.3.3 状态编码 134

6.4 采用小规模数字集成芯片实现同步时序电路功能 135

6.4.1 采用集成D触发器实现同步时序电路功能 135

6.4.2 采用双集成JK触发器实现同步时序电路功能 138

6.5 计数器时序逻辑模块 141

6.5.1 同步二进制计数器模块 141

6.5.2 同步8421BCD码计数器模块 154

6.5.3 异步计数器模块 156

6.6 利用计数器模块设计时序逻辑电路 161

6.7 寄存器及其应用 166

6.7.1 数码寄存器 166

6.7.2 移位寄存器 168

6.7.3 利用移位寄存器模块设计时序逻辑电路 175

小结 177

习题 178

第7章 脉冲单元电路 185

7.1 脉冲信号与脉冲电路 185

7.1.1 脉冲信号 185

7.1.2 脉冲电路 186

7.2 集成门脉冲单元电路 186

7.2.1 施密特触发器 186

7.2.2 单稳态触发器 193

7.2.3 多谐振荡器 203

7.3 555定时器及其应用 209

7.3.1 用555定时器的电路结构及功能 210

7.3.2 用555定时器构成施密特触发器 211

7.3.3 用555定时器构成单稳态触发器 213

7.3.4 用555定时器构成多谐振荡器 214

小结 216

习题 217

第8章 数模转换器和模数转换器 220

8.1 概述 220

8.2 数模转换器 221

8.2.1 数模转换器的基本原理 221

8.2.2 权电阻网络数模转换器 222

8.2.3 倒T形电阻网络数模转换器 224

8.2.4 单值电流型网络数模转换器 226

8.2.5 具有双极性输出的数模转换器 228

8.2.6 数模转换器的转换精度和转换速度 229

8.3 模数转换器 232

8.3.1 模数转换器的基本原理 232

8.3.2 并联比较型模数转换器 237

8.3.3 逐次逼近型模数转换器 239

8.3.4 双积分型模数转换器 241

8.3.5 模数转换器的转换精度和转换速度 245

小结 246

习题 246

第9章 半导体存储器 248

9.1 概述 248

9.2 随机存取存储器 248

9.2.1 静态随机存取存储器 249

9.2.2 动态随机存取存储器 253

9.2.3 同步动态随机存取存储器 256

9.3 只读存储器 258

9.3.1 掩模只读存储器 258

9.3.2 可编程只读存储器 259

9.3.3 可擦除的可编程只读存储器 260

9.3.4 电擦除可编程只读存储器 263

9.3.5 快闪存储器 264

9.4 用存储器实现组合逻辑函数 265

9.4.1 查表法实现组合逻辑电路 266

9.4.2 ROM点阵图表示法及点阵图构造方法 268

小结 271

习题 272

10.1 概述 275

第10章 可编程逻辑器件 275

10.2 PLD的发展进程和分类方法 276

10.2.1 PLD的发展进程 276

10.2.2 PLD的分类方法 277

10.3 PLD电路的表示方法和基本结构 279

10.3.1 PLD电路的表示方法 279

10.3.2 PLD电路中的与或阵列 280

10.4 通用阵列逻辑GAL 283

10.4.1 GAL的电路结构 283

10.4.2 GAL16V8的逻辑宏单元OLMC 285

10.5 复杂可编程逻辑器件 290

10.5.1 MAX7000系列器件的基本结构 291

10.5.2 MAX7000系列器件的逻辑宏单元结构 292

10.5.3 MAX7000系列器件的I/O控制模块 296

10.5.4 MAX7000系列器件的PIA 296

10.6 现场可编程门阵列 297

10.6.1 FPGA的基本工作原理 297

10.6.2 FLEX10K系列器件的基本结构 299

小结 306

习题 307

第11章 数字系统与EDA设计 308

11.1 概述 308

11.2 EDA的工程设计流程 309

11.2.1 设计输入 310

11.2.3 布线适配 311

11.2.2 逻辑综合和优化 311

11.2.4 功能仿真与时序仿真 312

11.2.5 编程下载和硬件测试 312

11.3 QuartusⅡ集成开发平台简介 312

11.3.1 设计输入 313

11.3.2 设计项目的编译 319

11.3.3 设计项目的仿真 323

小结 328

习题 329

附录A 集成电路主要性能参数 331

附录B 半导体集成电路型号命名方法 336

汉英名词术语对照表 338

参考文献 343