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第1章 数字逻辑基础 1

1.1 引言 1

1.2 数制的概念 1

1.2.1 十进制数 1

1.2.2 二进制数 1

1.2.3 十六进制数 2

1.3 常用数制间的转换 2

1.3.1 其他进制数和十进制数之间的转换 2

1.3.2 二进制和十六进制之间的转换 3

1.4 带符号数的表示方法 3

1.4.1 原码 3

1.4.2 反码 3

1.4.3 补码 4

1.5 二进制数的算术运算 4

1.5.1 二进制的加减法 4

1.5.2 二进制的乘除法 4

1.6 码制 5

1.6.1 常见十进制编码 5

1.6.2 格雷码 6

1.7 逻辑代数基础 6

1.7.1 三种基本逻辑运算 6

1.7.2 复合逻辑运算 8

1 7.3 逻辑代数的基本公式和常用公式 9

1.7.4 逻辑代数的基本规则 10

1.8 逻辑函数的表示方法及标准形式 10

1.8.1 逻辑函数及其表示方法 10

1.8.2 逻辑函数的两种标准形式 11

1.9 逻辑函数的化简 13

1.9.1 逻辑函数化简的意义 13

1.9.2 逻辑函数的公式化简法 13

1.9.3 逻辑函数的卡诺图化简法 14

1.10 具有无关项的逻辑函数及其化简 17

1.10.1 约束项和约束条件 17

1.10.2 无关项在化简逻辑函数中的应用 17

本章小结 18

习题 18

第2章 门电路 22

2.1 引言 22

2.2 CMOS逻辑电路 23

2.2.1 MOS管工作原理及其开关特性 23

2.2.2 CMOS反相器 25

2.2.3 CMOS与非门和或非门 26

2.2.4 其他CMOS门电路 27

2.3 CMOS电路的电气特性 31

2.3.1 噪声容限 32

2.3.2 电路的负载特性 32

2.3.3 扇入与扇出 33

2.3.4 CMOS门电路的传输时延 34

2.3.5 其他电气特性 36

2.3.6 集成芯片的数据手册所含主要信息举例 36

2.4 TTL逻辑电路 40

2.4.1 二极管逻辑电路 40

2.4.2 双极型晶体管的逻辑特性 41

2.4.3 TTL门电路 41

2.4.4 TTL电路的电气特性 43

2.5 其他高速逻辑电路 44

2.5.1 发射极耦合逻辑电路 44

2.5.2 Bi-CMOS电路 45

2.5.3 典型电路的比较 46

2.6 集成门电路的应用和注意事项 47

2.6.1 CMOS器件和TTL器件的负载特性 47

2.6.2 集成芯片使用中的问题 47

2.6.3 输出开路门的应用 50

2.7 接口电路 52

2.7.1 低电压接口 52

2.7.2 CMOS与TTL接口 54

本章小结 56

习题 56

第3章 组合逻辑电路 59

3.1 引言 59

3.2 组合逻辑电路的分析和设计 59

3.2.1 组合逻辑电路的定义和特点 59

3.2.2 组合逻辑电路的分析 60

3.2.3 组合逻辑电路的设计 61

3.3 组合逻辑电路的竞争与冒险 66

3.3.1 竞争、冒险现象 66

3.3.2 冒险现象的识别 67

3.3.3 冒险现象的消除 68

3.4 常用组合逻辑电路模块 69

3.4.1 编码器 69

3.4.2 译码器 73

3.4.3 数据选择器 81

3.4.4 加法器 86

3.4.5 数值比较器 89

本章小结 91

习题 91

第4章 Verilog HDL与软件实现 95

4.1 Verilog HDL的特点与基本结构 95

4.2 Verilog HDL要素 96

4.2.1 标识符与注释 96

4.2.2 数据类型 98

4.2.3 运算符 101

4.2.4 编译预处理语句 104

4.2.5 系统任务与系统函数 106

4.3 Verilog HDL基本语句 110

4.3.1 赋值语句 110

4.3.2 条件语句 113

4.3.3 循环语句 116

4.3.4 块语句 118

4.3.5 结构声明语句 120

4.4 Verilog HDL门元件和结构描述方式 124

4.4.1 门元件 124

4.4.2 Verilog HDL电路设计描述方式 127

4.5 仿真验证与可综合设计 129

4.5.1 仿真验证 129

4.5.2 可综合性设计 133

4.6 组合逻辑电路设计实践 134

4.6.1 编码器 134

4.6.2 译码器 135

4.6.3 数据选择器 136

4.6.4 数值比较器 137

4.7 有限状态机的设计 137

4.7.1 有限状态机的概念 137

4.7.2 可综合有限状态机设计 138

本章小结 142

习题 142

第5章 时序逻辑电路 145

5.1 引言 145

5.2 触发器 145

5.2.1 基本RS触发器 145

5.2.2 同步RS触发器 146

5.2.3 触发器逻辑功能的描述方法 147

5.2.4 D触发器 148

5.2.5 JK触发器 150

5.2.6 触发器的动态特性 151

5.3 时序逻辑电路概述 152

5.4 同步时序逻辑电路的分析及描述方法 153

5.4.1 同步时序逻辑电路的分析 153

5.4.2 时序逻辑电路逻辑功能的描述方法 154

5.5 异步时序逻辑电路的分析 155

5.6 同步时序逻辑电路的设计 155

5.7 常用时序逻辑电路模块 157

5.7.1 移位寄存器 157

5.7.2 计数器 160

5.7.3 序列信号发生器 170

本章小结 170

习题 171

第6章 脉冲波形的产生与整形 176

6.1 引言 176

6.2 脉冲信号的基本参数 176

6.3 施密特触发器 177

6.3.1 施密特触发器的基本概念 177

6.3.2 由CMOS门构成的施密特触发器 178

6.3.3 施密特触发器的应用 179

6.4 单稳态触发器 181

6.4.1 单稳态触发器的基本概念 181

6.4.2 由CMOS门构成的微分型单稳态触发器 181

6.4.3 单稳态触发器的应用 183

6.5 多谐振荡器 185

6.5.1 由CMOS非门构成的多谐振荡器 185

6.5.2 CMOS石英晶体振荡器 187

6.6 555定时器 188

6.6.1 7555定时器的电路结构与功能 188

6.6.2 7555定时器接成施密特触发器 190

6.6.3 7555定时器接成单稳态触发器 190

6.6.4 7555定时器接成多谐振荡器 192

本章小结 193

习题 193

第7章 大规模数字集成电路 196

7.1 引言 196

7.2 存储器概述 196

7.2.1 存储器分类 196

7.2.2 半导体存储器的性能指标 197

7.3 随机存取存储器 197

7.3.1 RAM的分类及其结构 197

7.3.2 SRAM原理 199

7.3.3 DRAM原理 199

7.3.4 SRAM扩展方法 200

7.4 只读存储器 201

7.4.1 ROM的分类及其结构 201

7.4.2 掩膜ROM 202

7.4.3 可编程ROM结构原理 203

7.4.4 其他类型的存储器 204

7.5 可编程逻辑器件 205

7.5.1 简单PLD原理 206

7.5.2 复杂可编程逻辑器件 209

7.5.3 现场可编程逻辑门阵列 213

本章小结 218

习题 219

第8章 数-模与模-数转换器 221

8.1 引言 221

8.2 概述 221

8.3 D-A转换器 221

8.3.1 二进制加权电阻型D-A转换器 222

8.3.2 R-2R T形电阻型D-A转换器 223

8.3.3 D-A转换器的主要技术参数 224

8.3.4 D-A转换器的应用举例 225

8.4 A-D转换器 227

8.4.1 A-D转换器的基本原理与转换步骤 227

8.4.2 逐次逼近型A-D转换器 229

8.4.3 双积分型A-D转换器 231

8.4.4 A-D转换器的主要技术指标 232

8.4.5 ADC的应用举例 233

本章小结 234

习题 234

第9章 数字系统综合设计 236

9.1 引言 236

9.2 数字系统概述 236

9.3 传统数字系统设计方法存在的问题 237

9.4 基于EDA的现代数字系统设计流程 238

9.4.1 设计输入 238

9.4.2 综合 239

9.4.3 适配 239

9.4.4 时序仿真与功能仿真 239

9.4.5 编程下载 240

9.5 DDS信号发生器设计 240

9.5.1 DDS实现原理 240

9.5.2 基于FPGA的DDS信号发生器的设计 241

9.6 简易数字频率计设计 250

9.6.1 频率计测量原理 250

9.6.2 基于FPGA的频率计设计实现 251

本章小结 258

习题 258

参考文献 260