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第1章 数字电路基础 1

1.1数字信号与数字电路 1

1.1.1数字技术的发展及其应用 1

1.1.2数字信号和模拟信号 1

1.1.3数字电路的特点和分类 2

练习与思考 2

1.2数制和码制 3

1.2.1数制 3

1.2.2不同数制间的转换 4

1.2.3二进制代码 6

练习与思考 8

1.3二进制的运算方法 8

1.3.1原码、反码和补码 8

1.3.2二进制的算术运算 9

练习与思考 9

本章小结 10

习题 10

第2章 逻辑代数基础 12

2.1概述 12

2.2逻辑代数的基本运算 12

2.2.1与运算 12

2.2.2或运算 13

2.2.3非运算 13

2.2.4异或运算 14

2.2.5同或运算 14

2.2.6复合逻辑运算 14

练习与思考 16

2.3逻辑代数的基本定律和常用公式 16

练习与思考 16

2.4逻辑代数的三个基本规则 16

2.4.1代入规则 16

2.4.2反演规则 17

2.4.3对偶规则 17

练习与思考 18

2.5逻辑函数及其表示方法 18

2.5.1最小项的定义及其性质 18

2.5.2逻辑函数的最小项表达式 19

2.5.3逻辑函数的表示方法及其相互转换 19

练习与思考 21

2.6逻辑函数的化简 21

2.6.1逻辑函数的代数化简法 21

2.6.2逻辑函数的卡诺图化简法 23

2.6.3具有无关项的逻辑函数的卡诺图化简法 26

练习与思考 27

2.7硬件描述语言VHDL基础 27

2.7.1 VHDL的主要构件 28

2.7.2 VHDL的数据对象和数据类型 30

2.7.3 VHDL的操作符 32

2.7.4 VHDL的基本语句 33

2.8 MAX+plusⅡ介绍及应用 37

2.8.1 MAX+plusⅡ的使用方法 37

2.8.2 MAX+plusⅡ的设计过程 40

2.8.3 MAX+plusⅡ软件的基本操作与应用 41

本章小结 54

习题 54

第3章 集成逻辑门电路 57

3.1概述 57

3.2基本逻辑门 57

3.2.1二极管的开关特性 58

3.2.2晶体管的开关特性 58

3.2.3 MOS管的开关特性 59

3.2.4分立元件门电路 59

练习与思考 61

3.3 TTL集成逻辑门电路 62

3.3.1 TTL与非门电路 62

3.3.2其他功能TTL门电路 67

3.3.3集电极开路门和三态门电路 68

3.3.4 TTL集成电路和其他双极型集成电路 71

3.3.5 TTL集成逻辑门电路使用注意事项 72

练习与思考 73

3.4 CMOS集成逻辑门电路 74

3.4.1 CMOS反相器 74

3.4.2 CMOS逻辑门电路 74

3.4.3 CMOS漏极开路门和三态输出CMOS门电路 75

3.4.4 CMOS传输门 75

3.4.5 CMOS电路产品系列 76

3.4.6 CMOS集成逻辑门电路使用注意事项 77

练习与思考 77

3.5 TTL电路与CMOS电路的接口 78

3.6正负逻辑规定及基本逻辑门电路的等效符号 78

3.6.1正负逻辑规定 78

3.6.2基本逻辑门电路的等效符号 79

练习与思考 80

3.7用VHDL描述逻辑门电路 80

3.7.1门电路的VHDL描述 80

3.7.2三态输出门电路的VHDL描述 81

本章小结 81

习题 82

第4章 组合逻辑电路 86

4.1概述 86

4.2组合逻辑电路的分析和设计 86

4.2.1组合逻辑电路的分析 86

4.2.2组合逻辑电路的设计 87

练习与思考 91

4.3加法器 92

4.3.1半加器和全加器 92

4.3.2加法器 93

练习与思考 94

4.4编码器 94

4.4.1二进制编码器 95

4.4.2二-十进制编码器 95

4.4.3优先编码器 96

练习与思考 99

4.5译码器和数据分配器 99

4.5.1二进制译码器 99

4.5.2二-十进制译码器 103

4.5.3显示译码器 104

4.5.4数据分配器 106

练习与思考 107

4.6数据选择器 107

4.6.1 4选1数据选择器 107

4.6.2 8选1数据选择器 108

练习与思考 111

4.7数值比较器 111

4.7.1 1位数值比较器 111

4.7.2多位数值比较器 112

练习与思考 113

4.8组合逻辑电路中的竞争冒险 113

4.8.1什么是竞争冒险 114

4.8.2竞争与冒险的识别 114

4.8.3消除竞争冒险的方法 115

练习与思考 116

4.9组合电路应用举例 116

4.9.1足球评委会判罚电路 116

4.9.2智力竞赛抢答电路 116

4.9.3水位检测电路 117

4.10用VHDL描述组合逻辑电路 118

本章小结 119

习题 120

第5章 触发器 125

5.1概述 125

5.2基本RS触发器 125

5.2.1由与非门构成的基本RS触发器 125

5.2.2由或非门构成的基本RS触发器 127

5.2.3基本RS触发器的主要特点 128

5.2.4集成基本RS触发器 128

练习与思考 128

5.3同步触发器 129

5.3.1同步RS触发器 129

5.3.2同步D触发器 130

练习与思考 131

5.4边沿触发器 131

5.4.1边沿JK触发器 131

5.4.2边沿D触发器 134

练习与思考 136

5.5触发器的逻辑功能 137

5.5.1 D触发器 137

5.5.2 JK触发器 137

5.5.3 T触发器 137

5.5.4 T′触发器 138

5.5.5 RS触发器 138

练习与思考 138

5.6触发器逻辑功能的转换 138

练习与思考 140

5.7触发器的应用举例 140

5.8四种基本触发器的VHDL描述 142

练习与思考 144

本章小结 145

习题 145

第6章 时序逻辑电路 149

6.1概述 149

6.2时序逻辑电路的分析 149

6.2.1同步时序逻辑电路的分析 150

6.2.2异步时序逻辑电路的分析 151

练习与思考 152

6.3同步时序逻辑电路的设计 152

6.3.1同步时序逻辑电路的设计步骤 152

6.3.2同步时序逻辑电路的设计举例 153

练习与思考 157

6.4寄存器 157

6.4.1数码寄存器 157

6.4.2移位寄存器 158

练习与思考 160

6.5计数器 160

6.5.1二进制计数器 160

6.5.2十进制计数器 165

6.5.3 N进制计数器 169

6.5.4环形计数器和扭环型计数器 175

练习与思考 177

6.6时序逻辑电路应用举例 178

6.6.1 8路彩灯控制器 178

6.6.2顺序脉冲发生器 179

6.6.3数字钟 179

6.7用VHDL描述时序逻辑电路 180

6.7.1移位寄存器的VHDL描述 180

6.7.2计数器的VHDL描述 182

本章小结 182

习题 183

第7章 脉冲波形发生器与整形电路 187

7.1概述 187

7.2 555定时器及其应用 188

7.2.1 555定时器的结构及工作原理 188

7.2.2用555定时器组成单稳态触发器电路 189

7.2.3用555定时器组成施密特触发器 191

7.2.4用555定时器组成多谐振荡器 192

练习与思考 194

7.3集成和其他单稳态触发器 194

7.3.1微分型单稳态触发器 194

7.3.2集成单稳态触发器 196

练习与思考 198

7.4集成施密特触发器 199

练习与思考 200

7.5其他多谐振荡器电路 200

7.5.1用CMOS反相器组成的多谐振荡器 200

7.5.2石英晶体多谐振荡器 201

练习与思考 203

7.6脉冲产生与整形电路的应用 203

本章小结 207

习题 207

第8章 半导体存储器和可编程逻辑器件 210

8.1概述 210

8.2只读存储器 210

8.2.1固定ROM 210

8.2.2可编程ROM 213

8.2.3可擦除可编程ROM 214

练习与思考 216

8.3随机存取存储器 216

8.3.1静态随机存储器 216

8.3.2动态随机存储器 217

8.3.3存储容量的扩展方法 218

练习与思考 219

8.4可编程逻辑器件 219

8.4.1 PLD基本电路的结构、功能与习惯表示法 219

8.4.2可编程逻辑阵列 221

8.4.3可编程阵列逻辑 222

8.4.4通用阵列逻辑 225

8.4.5在系统可编程逻辑器件 227

8.4.6复杂可编程逻辑器件 230

8.4.7现场可编程门阵列 231

8.4.8在系统可编程通用数字开关 232

练习与思考 233

8.5用存储器实现组合逻辑函数 233

本章小结 237

习题 239

第9章D/A和A/D转换器 242

9.1概述 242

9.2 D/A转换器 242

9.2.1权电阻网络D/A转换器 243

9.2.2倒T形电阻网络D/A转换器 243

9.2.3权电流型D/A转换器 245

9.2.4 D/A转换器的主要性能指标 246

9.2.5集成D/A转换器及其应用 246

练习与思考 250

9.3 A/D转换器 250

9.3.1 A/D转换的基本原理 250

9.3.2并行比较型A/D转换器 252

9.3.3逐次比较型A/D转换器 253

9.3.4双积分型A/D转换器 254

9.3.5 A/D转换器的主要性能指标 257

9.3.6集成A/D转换器及其应用 257

练习与思考 261

本章小结 262

习题 262

第10章 数字系统设计基础 263

10.1概述 263

10.1.1自下而上设计方法 263

10.1.2自上而下设计方法 264

10.2设计举例 265

10.3数字系统设计参考题目 272

10.3.1 800m赛跑第一名计时电路 272

10.3.2双向流动彩灯控制器的设计 272

10.3.3数显脉搏测试电路的设计 272

10.3.4逻辑电路控制的公共汽车语音报站器 272

10.3.5家用风扇控制器 273

10.3.6视频信号切换器 273

10.3.7十六路数显报警器 273

10.3.8数字式函数发生器 273

附录 275

附录A TTL、CMOS和ECL集成电路主要性能参数 275

附录B 常用逻辑符号对照表 276

附录C 国产半导体集成电路型号命名法 278

参考文献 280