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目录 1

第一篇　基础知识 1

第1章　逻辑代数基础 1

1.1　概述 1

1.1.1 数字信号和模拟信号 1

1.1.2　数制及其转换 2

1.1.3 编码 8

1.2　逻辑代数中的基本运算 12

1.2.1　逻辑代数的基本概念 12

1.2.2　逻辑代数中的基本运算 13

1.2.3 复合逻辑 14

1.3　逻辑函数及其表示方法 16

1.3.1 逻辑函数的概念 16

1.3.2　逻辑函数的表示方法 17

1.3.3　逻辑函数的两种标准形式 19

1.4　逻辑代数的公式、定理及规则 21

1.4.1 基本公式 21

1.4.2 基本定理 22

1.4.3 逻辑代数的3个重要规则 23

1.5　逻辑函数的化简 25

1.5.1　逻辑函数的最简形式 25

1.5.2 逻辑函数的代数化简法 25

1.5.3　逻辑函数的卡诺图化简法 28

1.6　具有无关项的逻辑函数及其化简 33

1.6.1 约束项、任意项和逻辑函数中的无关项 33

1.6.2　无关项在逻辑函数中的应用 34

习题 35

2.1　基本概念 38

第2章　逻辑门电路基础 38

2.2　晶体二极管的开关特性 39

2.2.1　半导体基本知识 39

2.2.2　PN结及其导电特性 40

2.2.3 晶体二极管的开关特性 41

2.3　双极型晶体三极管的开关特性 44

2.3.1　双极型三极管的结构 44

2.3.2　双极型晶体三极管的开关特性 44

2.4　MOS晶体管的开关特性 46

2.5　单极型MOS管和双极型三极管的比较 50

2.6　最简单的与、或、非门电路 50

2.6.1 二极管与门 50

2.6.2　二极管或门 51

2.6.3 三极管非门 52

2.7.1　TTL与非门的电路结构和工作原理 54

2.7　TTL门电路 54

2.7.2　TTL与非门的主要外部特性 55

2.7.3　其他功能的TTL门电路 59

2.7.4　TTL门电路的改进系列 63

2.7.5　TTL集成逻辑门电路的使用注意事项 67

2.8　CMOS集成逻辑门电路 68

2.8.1　CMOS反相器 68

2.8.2 其他功能的CMOS门电路 69

2.8.3　CMOS集成门电路的特点 73

2.8.4　CMOS集成逻辑门电路的正确使用 73

2.8.5 TTL门电路与CMOS门电路的接口 74

2.9　小结 77

习题 77

第3章　组合逻辑电路 79

3.1　概述 79

第二篇　数字电路的分析和设计 79

3.2　组合逻辑电路的分析方法 80

3.2.1　基本分析方法 80

3.2.2　分析举例 80

3.3　组合逻辑电路的设计 81

3.3.1 组合逻辑电路的设计方法 81

3.3.2　设计举例 82

3.4　组合逻辑电路中的竞争—冒险现象 86

3.4.1 竞争—冒险现象及其成因 86

3.4.2　如何判断是否存在逻辑冒险 87

3.4.3 消除竞争—冒险现象的方法 88

3.5　设计实例 89

3.5.1 实例1 路灯控制电路 89

3.6 小结 90

3.5.2 实例2 发电机的自启动 90

习题 91

第4章　触发器 93

4.1　概述 93

4.2　基本RS触发器 94

4.2.1 电路结构与工作原理 94

4.2.2　逻辑功能及其描述方法 95

4.3　同步触发器 97

4.3.1 电路结构与工作原理 98

4.3.2　逻辑功能及其描述方法 100

4.4　主从触发器 103

4.4.1 电路结构与工作原理 103

4.4.2　逻辑功能及其描述方法 105

4.5　边沿触发器 108

4.5.1 电路结构与工作原理 108

4.5.2　逻辑功能及其描述方法 111

4.6　各种触发器之间的转换 112

4.6.1 不同类型触发器之间转换的方法和步骤 112

4.6.2　JK触发器转换成其他类型的触发器 113

4.6.3　D触发器转换成其他类型的触发器 114

4.7　设计实例 115

4.7.1 实例1 秒信号电路的设计 115

4.7.2 实例2　数字抢答器的设计 116

习题 117

第5章　时序逻辑电路 123

5.1　时序逻辑电路的分析方法 123

5.1.1　概述 123

5.1.2 同步时序逻辑电路的分析方法 124

5.1.3　异步时序逻辑电路的分析方法 127

5.2.1 同步时序逻辑电路的设计方法 130

5.2　时序逻辑电路的设计方法 130

5.2.2　异步时序逻辑电路的设计方法 135

5.3　设计实例 140

5.3.1 实例1 序列信号发生器电路的设计 140

5.3.2 实例2 自动投币售货机电路的设计 142

习题 145

第三篇　中规模通用集成电路设计 150

第6章　常用中规模组合逻辑电路 150

6.1　概述 150

6.2　编码器 150

6.2.1　二进制编码器 150

6.2.2　二—十进制编码器 152

6.2.3　优先编码器 153

6.3　译码器 153

6.3.1 二进制译码器 154

6.3.2　二—十进制译码器 156

6.3.3 显示译码器 158

6.3.4 用译码器实现组合逻辑函数 160

6.4　数据选择器和分配器 161

6.4.1　数据选择器 161

6.4.2　用数据选择器设计组合逻辑电路 164

6.4.3　数据分配器 165

6.5　加法器 166

6.5.1　1位加法器 166

6.5.2 多位加法器 167

6.6　数值比较器 168

6.6.1　1位数值比较器 168

6.6.2 多位数值比较器 169

6.7　用MSI实现组合逻辑电路设计 171

6.8.1 实例1 密码锁 175

6.8　设计实例 175

6.8.2 实例2　代码转换电路 176

6.9　小结 177

习题 178

第7章　常用中规模时序逻辑电路 180

7.1　计数器 180

7.1.1 计数器的概念及分类 180

7.1.2 常用中规模集成计数器的电路结构和功能 181

7.1.3　利用中规模集成计数器构成任意进制计数器 192

7.2　寄存器和移位寄存器 196

7.2.1　寄存器 196

7.2.2　移位寄存器 198

7.2.3　移位寄存器型计数器 201

7.3　顺序脉冲发生器 203

7.4.1 实例1 计数器及其应用 205

7.4　设计实例 205

7.4.2 实例2　移位寄存器的应用 207

习题 208

第8章　数—模和模—数转换 211

8.1　概述 211

8.2　转换系统 211

8.3　数—模转换器（DAC） 212

8.3.1 数—模转换原理及一般组成 213

8.3.2 权电阻网络DAC 214

8.3.3　R-2R倒T形电阻网络DAC 215

8.3.4　权电流型DAC 217

8.3.5 具有双极性输出的DAC 217

8.3.6　DAC的转换精度与转换速度 219

8.4.1　模数转换基本原理 220

8.4　模数转换器 220

8.4.2　并联比较型ADC 223

8.4.3 反馈比较型ADC 225

8.4.4 间接ADC 227

8.4.5 ADC的转换精度与转换速度 230

8.5　设计实例 230

8.5.1 实例1 高速并行A/D转换系统 230

8.5.2 实例2　数字温度计 231

8.6　小结 232

习题 233

第四篇　大规模集成电路设计 235

第9章　半导体存储器 235

9.1　概述 235

9.2　只读存储器（ROM） 236

9.2.1　掩模只读存储器 236

9.2.3　可擦除的可编程只读存储器（EPROM） 238

9.2.2 可编程只读存储器（PROM） 238

9.3　随机存取存储器（RAM） 241

9.3.1　RAM的基本结构和工作原理 241

9.3.2　RAM的存储单元 241

9.3.3　集成随机存储器 242

9.3.4　存储容量的扩展 243

9.4　小结 246

习题 247

第10章　可编程逻辑器件 248

10.1　概述 248

10.1.1 可编程逻辑器件分类 248

10.1.2 可编程逻辑器件结构 249

10.1.3 可编程逻辑器件连接方式 249

10.2　现场可编程逻辑阵列（FPLA） 250

10.3.1　PAL的基本电路结构 251

10.3　可编程阵列逻辑（PAL） 251

10.3.2　PAL的输出电路结构和反馈形式 252

10.4　通用阵列逻辑（GAL） 254

10.4.1 GAL器件的基本电路结构 254

10.4.2　GAL16V8基本结构 254

10.4.3　GAL16V8结构控制字 255

10.4.4　GAL16V8输出逻辑宏单元（OLMC） 256

10.5　复杂可编程逻辑器件（CPLD） 259

10.5.1 CPLD的结构 259

10.5.2　CPLD的性能特点 259

10.6　在系统可编程逻辑器件（ISP-PLD） 260

10.6.1 高密度ISP-PLD 260

10.6.2　ispLSI1016内部结构与工作原理 261

10.6.3　LSI1016器件的编程原理及方法 264

10.7.1 FPGA的基本结构 267

10.7　现场可编程门阵列（FPGA） 267

10.7.2 可配置逻辑模块（CLB） 268

10.7.3　FPGA的可编程I/O模块（IOB） 269

10.7.4 可编程互连资源（ICR） 269

10.7.5　编程数据的装载 270

10.7.6　现场可编程门阵列的特点 271

10.8　小结 271

习题 271

第五篇　数字系统设计 273

第11章　数字系统的设计 273

11.1　概述 273

11.1.1 数字系统的基本模型 273

11.1.2　数字系统的设计过程 274

11.2　数字系统的描述方法 276

11.2.1 算法状态机图（ASM） 276

11.2.2 寄存器传送语言（RTL） 280

11.2.3　硬件描述语言（VHDL） 283

11.3　简易数字计算机设计 293

11.3.1 简易数字计算机的功能分析与框图设计 293

11.3.2 简易计算机控制器设计 295

11.3.3 简易计算机部件逻辑图设计 296

11.3.4 简易计算机的实现 300

习题 300

第12章　课程设计 304

12.1　数字时钟的设计 304

12.2　出租车里程计价表 306

12.3　加减法运算电路 308

12.4　可预置的定时显示报警系统 312

12.5　交通灯控制电路 314

参考文献 319